機(jī)械制圖教學(xué)中三維技術(shù)的拓展應(yīng)用研究

黃英

摘 要 機(jī)械制圖教學(xué)中三維技術(shù)的拓展應(yīng)用可起到推進(jìn)教學(xué)效果的作用，尤其體現(xiàn)在機(jī)械制圖的教學(xué)模式和教學(xué)方法的改進(jìn)方面，學(xué)生可以有效獲取理論和實操方面的更為全面的知識，尤其是對其空間思維能力有著顯著的效果，如三維CAD技術(shù)的機(jī)械制圖教學(xué)模式是本文在拓展應(yīng)用方面的主要研究對象，該研究結(jié)果以作為此領(lǐng)域的研究借鑒為宗旨。

關(guān)鍵詞 機(jī)械制圖 教學(xué) 三維技術(shù) 拓展應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Applied Research to Expand the Three-dimensional

Technology in Teaching of Mechanical Drawing

HUANG Ying

（Changsha Aeronautical Vocational and Technical College， Changsha， Hu'nan 410124）

Abstract Expand the application of the teaching of mechanical drawing three-dimensional technology can play a role in promoting the teaching effectiveness， particularly reflected in the teaching mode of mechanical drawing and improved teaching methods， students can effectively obtain more comprehensive knowledge of theory and practical operation of aspects， especially there is a significant effect on its spatial thinking skills， such as mechanical drawing teaching model is a three-dimensional CAD technology to expand the main object of study in this paper， application of the research findings in this field as a reference for the purpose.

Key words mechanical drawing； teaching； three-dimensional technology； application development

0 引言

科學(xué)技術(shù)的極速進(jìn)步，推動了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用高峰。其中，三維設(shè)計軟件在相關(guān)學(xué)科的教學(xué)應(yīng)用也逐漸普及，三維技術(shù)可以通過設(shè)計近乎真實感的圖像、照片，以供社會群體使用；也可在線瀏覽相關(guān)產(chǎn)品；并且，三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)可以直接傳遞給制造部門，對數(shù)控加工進(jìn)行編程；供給特定系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析，產(chǎn)品或樣品由此可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出操作，然后再將設(shè)備經(jīng)過制造快速成型。所以，企業(yè)已在高科技浪潮沖擊下大規(guī)模使用三維CAD技術(shù)，即通過產(chǎn)品設(shè)計和制造中巧妙地應(yīng)用三維CAD技術(shù)以提高產(chǎn)品的制造效果和效率。由此，針對三維設(shè)計軟件在當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展應(yīng)用中的普及性和關(guān)鍵性，在現(xiàn)代的機(jī)械制圖教學(xué)實踐過程中應(yīng)普及和加強(qiáng)學(xué)生在三維技術(shù)方面的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，挖掘和提高學(xué)生的創(chuàng)新研發(fā)能力。

1 對傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)

在基于三維特征的教學(xué)模式中，繼而對三維形體進(jìn)行二維化表現(xiàn)出來，然而，二維平面技術(shù)在三維立體的構(gòu)建特征上應(yīng)用較少。總體上來說，計算機(jī)三維設(shè)計軟件在相關(guān)領(lǐng)域的使用逐漸變得普遍，由此，相關(guān)信息或數(shù)據(jù)用來對應(yīng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上所有操作過程的需要，以達(dá)到成品信息交流與共享的目的。為跟進(jìn)當(dāng)代新形勢的要求，機(jī)械制圖的教學(xué)模式與方法應(yīng)革新傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)理念，從單一關(guān)注二維平面技術(shù)制圖的理念中走出來，針對三維技術(shù)轉(zhuǎn)換為二維的投影模式等特征進(jìn)行講解，并重點(diǎn)圍繞三維技術(shù)的實踐操作開展教學(xué)，重視學(xué)生的操作技能的培訓(xùn)，尤其是三維造型方法的應(yīng)用教學(xué)對學(xué)生的實用性更強(qiáng)。

2 在機(jī)械制圖教學(xué)中突出三維技術(shù)的重要地位

轉(zhuǎn)變機(jī)械制圖的教學(xué)模式和教學(xué)方法：在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖的教學(xué)中，教學(xué)模型和實物通常被作為教學(xué)素材進(jìn)行輔助教學(xué)，這種形式通常被作為一種重要的機(jī)械制圖教學(xué)模式。但這種模式的弊端是模型不真實，精度低，形象不逼真。為了將抽象的投影特征轉(zhuǎn)換為接近真實的印象效果，傳統(tǒng)的模式完全不能迎合現(xiàn)代制圖的要求。如通過使用基于計算機(jī)三維CAD技術(shù)構(gòu)造的三維模型，擁有形象逼真、模型特征展示多樣化、色彩顯示豐富，精度較高的優(yōu)點(diǎn)。這樣，在機(jī)械制圖教學(xué)過程中，三維技術(shù)利用其諸多優(yōu)點(diǎn)全方位地滿足現(xiàn)代教學(xué)效果要求，從各方面都可代替實物模型來實現(xiàn)最優(yōu)的教學(xué)效果，以下是計算機(jī)三維技術(shù)的幾個典型的優(yōu)勢：

（1）針對結(jié)構(gòu)縝密而復(fù)雜的部件，特別是裝配體本身，實物模型的應(yīng)用大體上是作為外部結(jié)構(gòu)的展示，對部件本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)難以進(jìn)行查看和分析，相反，若改用三維技術(shù)，如CAD構(gòu)建的仿真模型，即可根據(jù)項目需求自如地進(jìn)行切割和進(jìn)行生成各種特征圖，還可以進(jìn)行運(yùn)動仿真，清晰地顯示裝配體部件中的各個零部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系，以供學(xué)生們進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，可對裝配體的工作原理進(jìn)行深入的了解和分析。另外，裝配體的動畫演繹也十分豐富，這樣更使得教學(xué)環(huán)節(jié)生動活潑，營造了活躍的課堂氣氛，促使學(xué)生以較快的速度融入教學(xué)過程。例如：裝配圖觀察和分析時，學(xué)生經(jīng)過對裝配圖二維工程圖紙的瀏覽和查閱，認(rèn)識裝配體的名稱、特征、結(jié)構(gòu)及其特有的工作原理；熟悉部件間的承接和組裝關(guān)系；熟知各部件的外形特征與其作用，對裝配體各部件的運(yùn)行過程進(jìn)行空間思維.然而，后兩部分是裝配圖了解中的關(guān)鍵部分，學(xué)生應(yīng)細(xì)致地研究圖紙，在此也要求學(xué)生充分展開空間思維的想象：例如減速器裝配圖的觀察中，在研究圖紙時，從全剖的主視圖入手，連接其他的視圖，可采用分組討論和記錄疑問的方式來解決各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)建、組裝和承接關(guān)系，接著，設(shè)想裝配體運(yùn)行時各個部件的運(yùn)作過程，清楚認(rèn)識這一工作原理。在學(xué)生積極參與思考的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于三維CAD技術(shù)的減速器裝配體模型，減速器爆炸視圖，利用多種方式，從不同的視角。

（2）應(yīng)用計算機(jī)三維技術(shù)，以教學(xué)的具體內(nèi)容為核心，使整體三維模型的修正和構(gòu)造都簡易化，以提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）應(yīng)用計算機(jī)三維技術(shù)，可將教學(xué)使用的三維模型等結(jié)構(gòu)變成便攜形式，通過拷貝在存儲工具中，自由攜帶。從一定程度上說，傳統(tǒng)的教學(xué)用到的實物體形大造成使用和攜帶不方便，而且，也易對實物模型造成損傷，加速減少實物模型的使用壽命。另一方面，在某些教學(xué)過程中需要大量的模型展示時，實物展示的量是非常有限的，所以，使用便攜式存儲設(shè)備將使用到的教學(xué)模型存儲在其中，即可避免以上弊端。

機(jī)械制圖課應(yīng)以關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生對制圖技術(shù)的應(yīng)用水平，并把加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決課程問題的能力作為學(xué)生對機(jī)械制圖技能全面整體得到提升的重要內(nèi)容。一方面，從題海戰(zhàn)術(shù)入手，將制圖過程中可能遇到的所有二維與三維圖形轉(zhuǎn)換的題型進(jìn)行系統(tǒng)的講解，然后再以類似題給予學(xué)生訓(xùn)練來提升教學(xué)效果，使學(xué)生能較快融入教學(xué)環(huán)節(jié)，這個練習(xí)的過程就可以通過課時來進(jìn)行，并且教師可對學(xué)生的動手能力進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，如學(xué)生對實物進(jìn)行電子化的制作過程，截切、挖孔、開槽等，通過一系列的制作，將每個程序操作后得到的命令作為進(jìn)行下一個環(huán)節(jié)的程序操作的依據(jù)。

3 結(jié)論

利用計算機(jī)三維技術(shù)，將其融入到機(jī)械制圖課程的教學(xué)過程中，并通過將機(jī)械制圖的重點(diǎn)、關(guān)注點(diǎn)以及教學(xué)瓶頸以更為簡易、方便、智能的模式提高整個教學(xué)效果，尤其是對于學(xué)生，為其提供了知識量和交互性更為智能的學(xué)習(xí)環(huán)境，以最大的知識量和實踐性達(dá)到教學(xué)目的。另外，計算機(jī)三維軟件給予的建模、裝配、工程圖以及標(biāo)準(zhǔn)件庫等模塊使得現(xiàn)代機(jī)械制圖教學(xué)模式更趨于實操性和趣味性，教師和學(xué)生都可以通過三維界面使得操作環(huán)境更為簡易、精確、更有效地策劃、設(shè)計出理想化的圖形和實物模型。計算機(jī)三維技術(shù)的應(yīng)用對于機(jī)械制圖教學(xué)的影響是深遠(yuǎn)的，它有利于教師的教學(xué)技能的提高和知識理論更深一步的傳授。對于學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖課程也有更為重要的意義，一方面能更為直觀地理解圖形結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)圖形與理論的結(jié)合。另一方面，提高了學(xué)生的動手能力，為學(xué)生的專業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

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