3D軟件在中職《機械制圖》教學中的可行性分析

封志軍

摘要：本文針對中職《機械制圖》學科教學過程中存在的學生學習困難，教師講解、表達費力這一問題，嘗將3D軟件輔助與機械制圖課程的教學的可行性進行分析。

關(guān)鍵詞：3D；中職教學；可行性

中圖分類號：G613文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2015）06-0168-01

機械圖紙是機械相關(guān)交流的基本的語言，它是設(shè)計者表達設(shè)計思想和設(shè)計理念的規(guī)范性文件，機械專業(yè)的學生必須具備能準確、快速的將三維的零件繪制與二維的圖紙之上，并將二維的圖紙視讀成三維的零件的能力，掌握這一能力需要大量的練習才，但目前中職學校機械制圖專業(yè)的很多學生并不能具備這一能力。造成這一結(jié)果的原因是多方面的，下面我們就來探討下。

一、教學主體問題分析

在一項以中職生為對象而進行的“你原本想升入的學?！钡恼{(diào)查中顯示，但超過四成的學生因為成績不理想、考不上高中而被迫，無奈地選擇了中職[1]，并且他們在初中階段就沒有良好的學習習慣，厭學情緒很高。根據(jù)科學家對腦科學的研究表明，高中階段是學生間思維能力形成發(fā)展的關(guān)鍵時期，本學段的學生雖有一定的空間想想能力，但相空間思維能力非常有限，對空間思維能力有限的高中生來說學習機械制圖很困難。

二、教學單位問題分析

機械專業(yè)的教育最早是在大學中，目的是培養(yǎng)高素質(zhì)的設(shè)計性人才，但隨著“技工荒”的出現(xiàn)，國家開始大力發(fā)展職業(yè)教育。由于職業(yè)教育的迅速發(fā)展，造成教師和教材的缺乏，于是很多相關(guān)文化課的教師轉(zhuǎn)型為專業(yè)教師，然后將大學教材壓縮、刪減搬進入職業(yè)中學的課堂。這樣導致很多沒有系統(tǒng)知識的專業(yè)教師，以設(shè)計為目的教科書在培養(yǎng)技工。很多教師不能有效、形象的講解，甚至在講解過程中出現(xiàn)錯誤。

三、教學內(nèi)容問題分析

機械圖紙作為工程界的語言，是機械相關(guān)人員必須具有的能力，因此《機械制圖》成為機械專業(yè)的必修課程之一。機械圖紙是通過正投影法在平行平面上所得到的直線或曲線構(gòu)成的二維圖形。當然《機械制圖》中也有關(guān)于3D繪圖部分的講解，雖然三維視圖能夠直觀、形象的表達零件的各部分物體的形狀，但相對機械嚴謹細致的要求相比將三維物體在二維的圖紙上展示，需要將遠端尺寸按照適當?shù)谋壤炜s才能達到立體的目的，必定會造成尺寸的變形嚴重影響零件的準確清楚的表達。因此工程圖紙采用的是正投影法，即指投影線與投影面垂直，對形體進行投影的方法。這種表達方式不僅能將物體完整、準確的表達出來，而且度良性好，作圖方便，因此被廣泛采用。

一張完整的機械圖紙由圖形、符號、文字及數(shù)字等組成，它是設(shè)計者表達設(shè)計意圖、交流設(shè)計經(jīng)驗和規(guī)定設(shè)計要求的技術(shù)文件，由于其嚴謹性和科學性給初學者帶來了很大的困難。機械制造和加工最終成型的是三維的機械零件，但機械交流制造需要的是在二維的圖紙上進行，這就需要將三維的圖形“壓”成二維圖形表現(xiàn)與圖紙上。在制造過程中卻需要將圖紙上的二維圖像加工成三維零件。在二維與三維的轉(zhuǎn)換過程需要設(shè)計者和制造者有著很強的思維想象能力。而現(xiàn)有的教育教學都是教師通過將幾個幾何圖形疊加或切割組成一個新的圖行，讓學生進行繪制和視讀，這顯然不能培養(yǎng)學生視讀復雜機械零件的能力。

四、3D軟件在中職機械制圖中應用的可行性分析

美國波音公司采用了三維一體化技術(shù)完成了boeing777飛機的全數(shù)據(jù)設(shè)計[2]，這不僅是設(shè)計工具的一次革命，也是機械設(shè)計行業(yè)思想的一次創(chuàng)新。2015年2月隨著世界上第一款采用3D打印零部件制造的電動汽車“Strati”在美國芝加哥國際制造技術(shù)展覽會上亮相[3]，3D技術(shù)再次成為人們關(guān)注的焦點，于是很多公司開始嘗試用3D技術(shù)對機械零件的設(shè)計和制造。3D是three-dimensional的縮寫，就是三維圖形。他是將電腦屏幕上顯示3D圖形，它是利用人眼看東西近大遠小這一特性將圖形按照一定的比例換，人眼看上去就會形成立體感。近幾年越來越多的軟件具有了3D功能，比如制圖行業(yè)應用最廣泛的CAD也逐步的增加了3D功能。

人們常用的3D軟件有很多，比如：3Dsmax，rhino，PR/E，UG，AutoCAD等，這些均可以形成三維圖形，并對三維圖形進行轉(zhuǎn)動操作，方便直觀的展示非常適合應用于機械制圖的教學。如3DSMAX它的制作流程十分簡潔高效，采用的是圖形化的操作界面，不需要記憶大量的命令，操作使用方便，可以很快上手。因此采用3D軟件進行教學，軟件的使用不是問題。在軟件的展示操作過程中，可以自由轉(zhuǎn)動操作圖形，方便學生視讀。3D軟件能快速的在二維與三維圖形之間轉(zhuǎn)換，這樣不僅能應用于機械零件的教學，也能用于機械零件視讀的準確性檢測。3D軟件能迅速的在二維圖形轉(zhuǎn)換成三維圖形，這一功能很適合空間想象能力發(fā)展初期的高中生。

綜上所述可以看出，將3D軟件應用于中職階段的機械圖紙的教學，可以滿足學生的空間思維能力的不足，也可以不斷提升“轉(zhuǎn)型”教師的教育教學能力，也可以讓學生大量的練習零件的熟讀，檢查零件圖的錯誤，因此筆者認為將3D軟件應用于機械制圖的教學中必定取得良好的教育教學效果。

（作者單位：河北省石家莊市平山縣平山職教中心）

參考文獻：

[1]蘇軍.為了興趣特長會選中職嗎？中職生“被忽視”？[EB/OL].http：//news.xinhuanet.com/edu/2012-04/10/c_122952141.htm，2012-04-10.

[2]左遠志.基于三維CAD的機械制圖“3D實體教學法”的研究[J].教學研究，2003，26（2）：145-146.

[3]小路.世界首款3D打印汽車制造過程揭秘：僅用44小時[EB/OL].http：//news.mydrivers.com/1/353/353745.htm，2014-12-15.