《機(jī)械制圖》教學(xué)中三維軟件與傳統(tǒng)教學(xué)方式的比較

陳相

摘 要： 如何使學(xué)生或參訓(xùn)人員掌握《機(jī)械制圖》相關(guān)知識(shí)，一直是困擾職業(yè)院校機(jī)械教師的老大難問題。隨著各種三維繪圖軟件的出現(xiàn)、普及和不斷完善，如何在教學(xué)中發(fā)揮三維軟件的優(yōu)勢，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自身的空間想象能力、鍛煉學(xué)生的繪圖能力，是現(xiàn)階段機(jī)械教師需要密切關(guān)注的。與此同時(shí)，完全依賴于三維繪圖軟件的教學(xué)模式是否可以取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)方式，也是一個(gè)值得關(guān)注的課題，它們之間各有什么優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)是否可以互補(bǔ)，或者二者結(jié)合后的全新教學(xué)模式，能不能取得教學(xué)上的突破，同樣是值得我們思考的。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械制圖 三維繪圖軟件 傳統(tǒng)教學(xué)方式

《機(jī)械制圖》是一門集工具實(shí)踐性和空間理論性于一體的學(xué)科，是學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)其他課程的基礎(chǔ)和必備條件，只有看懂了相關(guān)零件的示意圖，才能很好地掌握相應(yīng)知識(shí)。同時(shí)，《機(jī)械制圖》的相應(yīng)知識(shí)是始終伴隨機(jī)械從業(yè)人員一生的，車銑刨磨鉆鉗等各個(gè)工種的工人都需要看懂圖紙后才能加工，因此，機(jī)械制圖的掌握程度對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)人員來說就更加重要了。

目前，三維繪圖軟件逐漸普及，相應(yīng)功能也逐漸完善，如PRO/E、UG、SolidWorks、CAXA，等等，都具有三維立體軟件轉(zhuǎn)換為二維圖形的功能，因而大有取代二維制圖軟件的趨勢。許多職業(yè)學(xué)校授課或企業(yè)培訓(xùn)中，經(jīng)常借助于三維軟件進(jìn)行教學(xué)，優(yōu)點(diǎn)是十分直觀立體，學(xué)生或參訓(xùn)人員能夠不需要多加思考，就能明白零件的造型結(jié)構(gòu)。但是，一些問題也逐漸出現(xiàn)，主要有以下幾點(diǎn)。

1.雖然三維軟件具有把三維立體圖形轉(zhuǎn)換為二維圖形的功能，但轉(zhuǎn)變后的二維圖形，有些細(xì)節(jié)部分仍不能完整地表現(xiàn)出來，與手繪圖形標(biāo)準(zhǔn)略有不同。如PRO/E中三維軟件將立體圖轉(zhuǎn)換為二維視圖的視圖方向和方式是固定的，但是在實(shí)際繪圖中，繪圖的宗旨是符合國家標(biāo)準(zhǔn)及表達(dá)清晰簡潔，使看圖者能夠輕易看懂圖。但是PRO/E除了能迅速把立體圖轉(zhuǎn)換為三視圖以外，其余視圖表達(dá)起來較為麻煩，如繪制移出斷面圖、重合斷面圖、局部視圖、局部剖視圖，等等。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，往往很多圖形三視圖是不能夠表達(dá)清楚的，這時(shí)就需要運(yùn)用這些視圖進(jìn)行表達(dá)，但PRO/E并不能方便地繪制出來，這時(shí)它們的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，而三維軟件立體圖轉(zhuǎn)換為三視圖的功能就顯得不夠全面了。同時(shí)，在繪圖的要求和準(zhǔn)則上，有時(shí)難以兼顧，比如主視圖的選擇，在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，主視圖的選擇需要考慮到各方面因素，遵循相應(yīng)的準(zhǔn)則，主要有加工位置原則、工作位置原則及形狀特征原則，這些準(zhǔn)則都是為了讓讀圖者讀圖時(shí)更加簡便、明了。但是三維軟件三維立體圖轉(zhuǎn)換為二維圖形時(shí)，需要提前考慮到以上原則，在繪制立體圖時(shí)就需要提前確定主視圖方向，但這樣往往繪制起來較為繁瑣，耗費(fèi)較長時(shí)間。從繪圖表達(dá)的靈活性角度說，三維軟件仍有不足之處，相比二維視圖來說，這是三維軟件較為突出的短板。

2.三維軟件在立體圖轉(zhuǎn)換為二維圖形時(shí)，在國家標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行和遵守上有所限制。因歷史原因，中國的工業(yè)發(fā)展與俄羅斯有密切聯(lián)系，他們的標(biāo)準(zhǔn)滲透到了中國工業(yè)的各個(gè)方面，包括機(jī)械制圖、工藝標(biāo)準(zhǔn)等，所以中國目前的標(biāo)準(zhǔn)與俄羅斯極為相近。但是目前市面上的幾款常用的三維繪圖軟件大都來自歐美國家，雖然設(shè)置中包含各種主要標(biāo)準(zhǔn)，如美國標(biāo)準(zhǔn)（ANSI）、日本標(biāo)準(zhǔn)（JIS）、英國標(biāo)準(zhǔn)（BS）、法國標(biāo)準(zhǔn)（NF）、德國（主要指原聯(lián)邦德國）標(biāo)準(zhǔn)（DIN）、俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國家標(biāo)準(zhǔn)等。這幾個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)中，通常的區(qū)別是第一視角與第三視角的選用不同，但實(shí)際上，標(biāo)注的習(xí)慣和方式與中國的標(biāo)準(zhǔn)也有所區(qū)別，即使是俄羅斯的國家標(biāo)準(zhǔn)。如國家的圖線標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖圖線》（GB/T17450-1998、GB/T4457.4-2002）中各種圖線重合時(shí)的畫法規(guī)定，當(dāng)集中圖線重合時(shí)，繪制的順序應(yīng)該是：可見輪廓線—不可見輪廓線—軸線或?qū)ΨQ中心線—雙點(diǎn)畫線，但在三維軟件轉(zhuǎn)化成二維圖形時(shí)，就不能很好地區(qū)別這一點(diǎn)，仍然需要重新改動(dòng)，較為麻煩。另外，要求的粗細(xì)實(shí)線的寬度、半徑直徑的標(biāo)注方式、尺寸線的箭頭終端形式的畫法等，都有所區(qū)別。因此，三維軟件對(duì)于國家標(biāo)準(zhǔn)的掌握不能起到很好的引導(dǎo)作用，往往很多學(xué)員會(huì)誤認(rèn)為國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)都是一樣的，只是方式多一些而已。所以，三維軟件在中國國家標(biāo)準(zhǔn)的完善程度上仍然需要加以改進(jìn)，符合中國國情。

3.在有些單位及學(xué)校中，三維軟件在機(jī)械制圖學(xué)習(xí)中的過度運(yùn)用，直接導(dǎo)致的問題就是學(xué)生繪圖動(dòng)手能力的減弱和空間想象能力的退步，尤其體現(xiàn)在剖視圖的繪制中。如在國標(biāo)中規(guī)定，剖視圖剖切之后，在剖切投影方向上能夠投影出來的圖形都需要畫出，同時(shí)剖視圖就是為了表達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不可見輪廓線即虛線是不需要畫出來的。很多三維軟件把立體圖轉(zhuǎn)換為二維圖形時(shí)，不能很好地做到這一點(diǎn)，這對(duì)學(xué)生或參訓(xùn)人員來說，會(huì)有一定的誤導(dǎo)，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，直接導(dǎo)致的結(jié)果就是在手工或者二維軟件繪圖時(shí)，也按照錯(cuò)誤的方式畫出來，不能很好地理解剖切物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，繪圖動(dòng)手能力大打折扣。同時(shí)，對(duì)長期依賴與三維軟件的學(xué)生或參訓(xùn)人員來講，三維軟件雖然能顯示剖切圖形內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，較為直觀方便，但往往一離開三維軟件就寸步難行，缺乏必要思考，對(duì)空間想象能力的培養(yǎng)和提高往往起到限制的作用，因此，三維軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的使用需要多加考慮和安排。

在平時(shí)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生或參訓(xùn)人員具有一定基礎(chǔ)，掌握了一定的視圖投影規(guī)律和知識(shí)之后，再利用三維軟件加以鞏固和輔助，不但可以強(qiáng)化之前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，如各項(xiàng)國家標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)、剖視圖的畫法等，而且可以培養(yǎng)學(xué)生掌握一項(xiàng)較為實(shí)用的工具軟件，為其以后的工作做好準(zhǔn)備，一舉兩得。

三維軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用，就像是一把雙刃劍，有較好的一面，也有限制教學(xué)進(jìn)行的一面，如何尋找到二者之間的平衡點(diǎn)，物盡其用地為大家服務(wù)，我們還需要多加探索和努力。機(jī)械制圖作為一門工具課程，首先是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手讀圖能力，就目前而言，在學(xué)習(xí)該課程的前期階段，傳統(tǒng)的授課方式，讓學(xué)生親自動(dòng)手繪圖仍然是最為合適的選擇。相信通過大家的不斷努力和探索，定能找出與時(shí)俱進(jìn)、與實(shí)踐生產(chǎn)設(shè)計(jì)同步的機(jī)械制圖教學(xué)方法，從而最大限度地幫助學(xué)生和參訓(xùn)人員較快地掌握機(jī)械制圖的繪圖技巧。