基於虛實結合的製圖測繪教學改革與實踐分析論文

　　“工程製圖”是工科院校的機械類和非機械類專業的專業基礎課，製圖測繪是其重要的實踐教學環節。製圖測繪內容包括拆裝部件，對拆卸的零件進行觀察和測量，手工繪製零件草圖，將草圖整理成零件工作圖和部件裝配圖等。透過製圖測繪實踐，學生在圖示能力、讀圖能力、手工繪圖能力、測繪能力和查閱技術文獻等專業能力和職業素質等方而可得到一次綜合訓練，不僅可以培養學生繪製機械圖樣的技能，對提高學生綜合運用所學制圖知識解決實際問題的能力也可起到重要作用。

　　目前，國內大多數高校及職業院校的製圖測繪教學主要採用實物教學法，即教師利用實物講解、演示，再由學生拆裝實物部件，繪製零件草圖，測量尺寸等，最終畫出零件圖和裝配圖。這種教學法存在以下問題:(1)測繪的實物零部件數量少，不能實現人手一個測繪模型，只能分組進行測繪，影響了實踐教學效率和效果。有時因班級多，測繪模型不夠用，需要調整教學計劃，影響了教學進度。(2)由於實物模型本身的質量參差不齊，如有壁厚不均、鑄造圓角、過渡圓角不清晰等問題，造成學生觀察零件時，對零件結構把握不準、有偏差。(3)學生對測繪過程缺乏引導性，對測繪的先後順序比較模糊，如果碰到某個部件中的零件有丟失.學生會對整個部件的零件裝配缺乏完整性認識，給實際測繪帶來一定的困難。(4)分組測繪的學生只會關注其分配到的測繪部分，對其他常見測繪零、部件掌握較少，造成大部分學生對部件測繪知識的瞭解及應用缺乏全而性。

　　近年來，計算機多媒體被廣泛應用於工程製圖教學中，出現了一種過分依賴計算機多媒體教學的現象。有的學校建設了虛擬製圖實驗室，就覺得圖板、丁字尺等都要淘汰了，製圖測繪的實物教學也不能與時俱進，從而過分誇大了虛擬實驗室的優越性。

　　筆者在自主開發的虛擬測繪實驗室的基礎上，進行了製圖測繪教學改革。製圖測繪採用將實物測繪與虛擬測繪相結合的方法(簡稱“虛實結合”)，充分利用先進的計算機裝置進行虛擬模擬教學，藉助於虛擬現實技術這一輔助手段，解決傳統實踐教學中存在的問題，加快學生對知識的掌握與深化;同時，又保留部分實物實踐環節，如手工拆裝零件、測量尺寸、徒手繪製草圖等環節。製圖測繪教學採用虛實結合的方法，有利於培養學生的實踐動手能力和創造能力。

　　虛實結合的“工程製圖”實踐教學改革

　　改革思路

　　(1)以培養實踐能力與創新能力為目標，採用虛實結合的方法，最佳化“工程製圖”實踐教學內容，改革實踐教學的方法和手段，構建實踐教學新模式。

　　(2)將虛擬現實技術應用於零部件測繪實驗室建設。建立開放式虛擬測繪教學平臺，建設內容新穎、形式多樣、知識豐富的零件部件測繪實驗室，改善實踐教學環境。

　　(3)在網路虛擬實驗環境中開啟製圖測繪教學、實驗預習的基礎上，進行製圖測繪實物教學。為保證教學質量，對虛擬實驗教學過程進行嚴格管理、監控和考核，同時對實物教學也實行手工繪圖質量評價，確保工程製圖實踐教學達到預期效果。

　　改革方案

　　(1)改革製圖測繪教學模式。採用虛實結合的方法進行製圖測繪教學模式。應用虛擬現實技術構建的開放式虛擬實驗室，為學生營造一種自主學習及多樣化、實用化和個性化的實踐環境，學生可以在網上自主選擇實驗內容和實驗時間，自主參與、完成開放性的測繪實踐學習。在虛擬實驗的基礎上，利用傳統實踐教學的教學環境、教學條件和教學模式等，加強學生的真實感和動手能力的訓練，構建以學生為主體、教師為主導，以實物教學為主、以虛擬實驗為輔，以能力培養及個性化教育為目的的實踐教學模式，突出應用能力和創新能力的培養。

　　(2)改革製圖測繪教學的內容。利用虛擬實驗教學平臺，將實踐教學環節進行整合和最佳化，設計內容豐富、可擴充套件性和操作性強，並與實際測繪工作接軌的模組化的實踐教學內容，如各種測繪工具的使用方法及其文字、圖片、影片，測量資料圓整的方法，尺寸公差與配合性質的選用，材料的選擇等知識的融合，可激發學生學習的主動性和創造性，提高綜合應用的能力，將實踐教學變成一項富有趣味性、互動性操作和實用性的工作，分階段培養學生的自主學習能力和創造能力。

　　(3)改革實驗教學方法和手段。透過虛實結合的教學方法和手段，可以利用虛擬實驗教學平臺，將學生和教師製造的最新的各種零部件模型應用到製圖實踐教學當中，採用課內授課與課外實踐相結合的方式，增加工程製圖教學的綜合性、設計性和創新研究性的實踐教學，引導學生接觸新CAD軟體，開闊學生的視野，開發學生的智慧，激發學生學習的主動性和創造性。如透過虛擬實驗平臺中的逼真的三維模型360度的旋轉、互動性地拆、裝減速器的動畫場景，可激發學生對三維造型軟體的學習興趣，教師此時可以適時鼓勵更多的學生參加大學生“挑戰杯”等創新性專案的課外科技活動，培養學生的創新能力和科學探究能力，鼓勵學生參加省級、國家級的CAD機械設計創新大賽等.提高學生的`CAD製圖和三維造型水平.為專業課學習打下堅實的基礎。

　　製圖測繪虛擬實驗室的開發與釋出

　　虛擬實驗室的開發是虛實結合教學改革的前提。要實現網路平臺下虛實結合的製圖測繪，開發可以在網路上執行的虛擬零部件模型和可實現互動操作的虛擬部件拆裝動畫，是建設虛擬測繪實驗室的關鍵內容。實驗室建設開發工具有VRML、三維造型軟體等。其中，VRML是一種用於在Internet上構築3D多媒體和共享虛擬世界的基於文字的開放式建模語言。利用VRML技術製作的三維模型和動畫可以在Internet上傳輸，並在本地機上由VRML瀏覽三維場景。開發的虛擬教學平臺實驗系統，使之能夠對減速器的拆、裝進行進行動態模擬，透過互動性拆裝動畫對裝配過程進行動態模擬，充分發揮學生的主觀能動性，以利於學生獲得豐富的感性認識，激發學生進一步提出問題與尋求解決問題的興趣，拓寬學生的知識而，有效地支援理論知識的學習。