在《機(jī)械制圖》教學(xué)中應(yīng)用ＰＲＯ／Ｅ的設(shè)想

摘要：針對(duì)中、高職學(xué)校學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖這門(mén)課時(shí)表現(xiàn)出的空間想象力匱乏的問(wèn)題，結(jié)合PRO/E三維設(shè)計(jì)軟件的建模功能和特點(diǎn)，闡述了將PRO/E軟件適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到《機(jī)械制圖》課程課堂教學(xué)及習(xí)題課上，既是對(duì)該門(mén)課的傳統(tǒng)教學(xué)資源，如掛圖和模型的有利補(bǔ)充，又可發(fā)揮其靈活、方便、直觀的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的興趣有著積極作用。

關(guān)鍵詞：PRO/E；機(jī)械制圖；三視圖

《機(jī)械制圖》這門(mén)課，對(duì)于中高職學(xué)校的學(xué)生，尤其是數(shù)控、模具等機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生非常重要。而初學(xué)者在空間想象力上所表現(xiàn)的不足，是本門(mén)課最大的難點(diǎn)。如何在現(xiàn)有的教學(xué)資源基礎(chǔ)上，恰當(dāng)?shù)匾M(jìn)PRO/E等三維產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件作為輔助教學(xué)工具，是當(dāng)前《機(jī)械制圖》教學(xué)實(shí)踐中的熱門(mén)話題。

PRO/E功能簡(jiǎn)介

PRO/E（全稱(chēng)PRO/ENGINEER）是美國(guó)PTC公司（Parametric Technology Corporation，參數(shù)技術(shù)公司）的產(chǎn)品，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的三維造型軟件，該軟件中創(chuàng)建的三維模型是一種全參數(shù)化的三維模型。PRO/E是一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件，從目前的市場(chǎng)來(lái)看，它所涉及的主要行業(yè)包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、仿真、制造和數(shù)據(jù)管理、汽車(chē)、航天、玩具等，在我國(guó)的CAD/CAM研究機(jī)構(gòu)和國(guó)內(nèi)工廠中得到了廣泛的應(yīng)用。

PRO/E的標(biāo)準(zhǔn)模塊是基本模塊，在基本模塊里可以輕易實(shí)現(xiàn)一個(gè)零件的不同版本的設(shè)計(jì)；可以通過(guò)刪除(delete)、重定義(redefine)、抑制（suppress）等功能控制零件的特征。該系統(tǒng)的參數(shù)功能是采用符號(hào)賦予形體尺寸，不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣就可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。

PRO/E軟件在課堂上的應(yīng)用

（一）傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)優(yōu)點(diǎn)及存在的不足

多數(shù)學(xué)生的學(xué)業(yè)主要是通過(guò)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)來(lái)完成的。傳統(tǒng)制圖課教學(xué)的媒體，如實(shí)物、模型、掛圖等，既經(jīng)濟(jì)又方便，學(xué)生既可見(jiàn)又可觸，非常直觀。教師在講授新課或上習(xí)題課時(shí)，主要以板書(shū)和現(xiàn)場(chǎng)黑板作圖為主。其優(yōu)點(diǎn)是：教與學(xué)之間的討論、溝通及時(shí)；對(duì)于作圖細(xì)節(jié)、步驟示范性較好，可根據(jù)學(xué)生接受知識(shí)的能力，放慢或加快講解速度；學(xué)生在觀察、聯(lián)想、設(shè)想、比較等思考后, 動(dòng)手能力、想象力易得到充分的發(fā)揮。這種直觀、實(shí)在、古樸的傳統(tǒng)教學(xué)形式是任何現(xiàn)代教育技術(shù)都無(wú)法取代的。

但傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求較高，教師不僅要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，將“平面—空間—平面”的投影及方位關(guān)系講解清楚，還要有較強(qiáng)的語(yǔ)言表達(dá)能力與徒手黑板作圖能力。講授新課或做習(xí)題課，需要在黑板上繪制大量的圖形，致使課堂節(jié)奏松弛，同時(shí)教師體力消耗也非常大。此外，現(xiàn)有的教學(xué)資源，如掛圖與實(shí)體模型數(shù)量有限，不能囊括教材與習(xí)題冊(cè)上所有的圖形，給講課和做習(xí)題帶來(lái)了很大的困難。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)不完整基本體(圓柱、圓錐、棱柱和棱錐)的三視圖這一章節(jié)時(shí)，剛剛學(xué)了空間點(diǎn)、線、面的投影，三維空間想象力還沒(méi)有建立起來(lái)，想象不出來(lái)基本體被各種各樣的方式切割后從正面、頂面、側(cè)面看到的形狀。很多學(xué)生買(mǎi)來(lái)了橡皮泥動(dòng)手捏、切，但效果一般，對(duì)于稍微復(fù)雜的模型，其點(diǎn)、線、面的空間位置關(guān)系誤差非常大，不利于對(duì)圖形的理解。一些教師建議學(xué)生拿蘿卜、馬鈴薯等雕刻模型，這樣容易造成學(xué)生注意力分散、課堂秩序混亂、教學(xué)重點(diǎn)不突出等缺點(diǎn)，同時(shí)也增加了教學(xué)準(zhǔn)備的工作量。

中高職學(xué)校的學(xué)生大多數(shù)是初高中畢業(yè)生，底子薄弱、學(xué)習(xí)積極性不高是他們的共同特點(diǎn)。而機(jī)械制圖又對(duì)他們將來(lái)的就業(yè)至關(guān)重要，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、變抽象為直觀是針對(duì)這類(lèi)學(xué)生的教學(xué)關(guān)鍵。所以，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代科技的發(fā)展，根據(jù)本課程教學(xué)的特點(diǎn)，引進(jìn)適合的三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，是本學(xué)科教學(xué)模式改革的著眼點(diǎn)。

（二）借助多媒體在課堂上應(yīng)用PRO/E

引入PRO/E三維設(shè)計(jì)軟件到機(jī)械制圖課堂上來(lái)，授課地點(diǎn)仍選在教室。需在教室便于教師操作的位置配置一臺(tái)電腦和投影儀，教室前方安裝有投影幕布，教室窗簾的遮光性要好。教師可以根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)安排，或提前把課堂需要的模型用PRO/E先作好并保存，或在課堂上當(dāng)場(chǎng)建立。

例如，講到書(shū)上圓錐切割體三視圖這一章節(jié)的例題時(shí)，如圖1所示，已知主視圖，要求作出它的俯視圖和左視圖。很多學(xué)生將左視圖畫(huà)成圖2所示的圖形，左視圖被切掉的兩邊的線條仍然保留。即使反復(fù)講解“切割若過(guò)回轉(zhuǎn)體中心線，該部分最大端的線條會(huì)被切掉”的投影特點(diǎn)，對(duì)于初學(xué)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，還是很困惑。而現(xiàn)有的教學(xué)模型又沒(méi)有這個(gè)幾何體，這時(shí)，教師可借助電腦的PRO/E軟件，把該幾何體作出來(lái)，投影到幕布上，學(xué)生就會(huì)像看到真實(shí)的模型一樣，如圖3。在教師將模型調(diào)整出不同視圖方向，如FRONT、TOP、LEFT（分別相當(dāng)于主視圖、俯視圖和左視圖的角度）的操作下，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，確實(shí)是有線條被切掉了，如圖4。

雖然PRO/E有輸出工程圖的功能，并且非常方便，但這里不建議使用工程圖給學(xué)生演示，因?yàn)橐隤RO/E的目的是彌補(bǔ)教學(xué)模型的不足，模型的投影關(guān)系還是要通過(guò)具體的點(diǎn)、線、面投影而確定的，而不是借助軟件的功能完成任務(wù)。

與機(jī)械制圖教科書(shū)相配套的習(xí)題冊(cè)里面有大量的習(xí)題，有些習(xí)題很好，可以有效拓展學(xué)生的思路與空間想象力。例如有這樣一個(gè)題目，如圖5，根據(jù)已知主視圖和俯視圖，要求補(bǔ)畫(huà)左視圖，至少畫(huà)出2個(gè)答案。

實(shí)際上，這個(gè)題的答案有十幾種，如圖7所示。這樣的題目既簡(jiǎn)單又有趣味，同時(shí)也可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的興趣。如何把這樣的習(xí)題課效果發(fā)揮到極致，對(duì)于教師是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。教師可以利用PRO/E建三維模型的特點(diǎn)，在一個(gè)模型上改動(dòng)，把所有的學(xué)生能想到的圖形全部作在一個(gè)模型里，模型樹(shù)里利用抑制(suppress)功能，把作過(guò)的特征隱藏起來(lái)，重新建立新的特征，如圖6所示。此類(lèi)型的習(xí)題適合當(dāng)堂作，學(xué)生敞開(kāi)思路，想出不同的形狀，教師動(dòng)手建模型。這樣，利用PRO/E的三維建模功能，模型演示效果達(dá)到了，課堂又不缺乏傳統(tǒng)教學(xué)的互動(dòng)性。

結(jié)論

機(jī)械制圖引入PRO/E軟件輔助教學(xué)，是在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上的一個(gè)創(chuàng)新設(shè)想，是與時(shí)俱進(jìn)、跟上科技發(fā)展步伐的教學(xué)改革。

PRO/E使用得恰到好處，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的有益補(bǔ)充，可起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。但它畢竟是虛擬的模型，看得見(jiàn)，摸不著，不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)，占用教學(xué)環(huán)節(jié)的比重一定要適當(dāng)控制，否則會(huì)出現(xiàn)本末倒置、主次不分、教學(xué)重點(diǎn)模糊的情況。因此，授課地點(diǎn)建議選在教室，而不適宜一人一機(jī)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。

教師應(yīng)不斷提高自身的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)與技能，通過(guò)培訓(xùn)或自學(xué)，熟練掌握該軟件的基本模塊功能。還要提前備好課，做好充足的準(zhǔn)備工作，才能使課堂教學(xué)生動(dòng)有趣、收放自如。

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作者簡(jiǎn)介：

孫雪梅(1972—)，女，遼寧遼陽(yáng)人，碩士，大連藝才中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制圖。

（本欄責(zé)任編輯：孟凡云）