基于項目式教學法及Pro/E軟件的機械制圖教學改革研究

嚴小黑

摘 要 闡述通過引入項目式教學法及先進的計算機輔助設計軟件來改革機械制圖課堂教學，鍛煉學生的三維想象能力，提高課堂教學效率，增強教學效果。

關鍵詞 項目式教學法；機械制圖；Pro/E；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）06-0112-03

Abstract In this paper， the project-based teaching method and the advanced computer aided design software are introduced to reform the teaching of mechanical drawing， and train the students ability of 3D imagination， and improve the teaching efficiency， and enhance teaching effect.

Key words project-based teaching method； mechanical drawing； Pro/E； reform in education

1 前言

機械制圖是機械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，通過該課程的學習，使學生掌握如何讀和繪制機械零件圖、機器裝配圖，學生對該門課程的掌握好壞直接影響其后續(xù)專業(yè)課程的學習（如機械原理、機械設計等）。同時，該課程也是學生進入機械行業(yè)的一塊基石，該基石是否穩(wěn)固，將直接影響學生的職業(yè)發(fā)展。目前，高校機械制圖的課程教學仍主要按學科結構以循序漸進方式安排教學內容，未能凸顯其在今后工作中的用途。同時，高校機械制圖課堂仍主要采用兩種教學方式。

一種是單純板書的教學方式，這種教學方式的優(yōu)點是能鍛煉師生的手工作圖能力，但課堂效率低。在此種教學方式中，教師可以使用實物模型來輔助教學，實物模型雖然有較好的直觀教學效果，但存在模型體積大、重量大、攜帶不方便和不便及時更換的問題。

另一種是多媒體+板書的教學方式，此種方式仍主要只是簡單地將計算機技術引入教學課堂，通過PPT課件展示機械制圖的知識點，課堂效率有所提高，但PPT課件仍以文字及圖片展示知識為主，很難形象動態(tài)展示機械零件的結構及視圖表達。

在計算機技術飛速發(fā)展的今天，出現(xiàn)許多計算機輔助設計制造軟件，如Pro/E、UG、SolidWorks等，合理地將這些軟件引入傳統(tǒng)的機械制圖課堂，會有效提高機械制圖課堂教學效率，增強教學效果。

2 引入項目式教學法，構建機械制圖課程內容新結構

目前，高校機械制圖課程內容結構偏向于學科體系，按照循序漸進的方式以章節(jié)順序進行排序，具體情況如下[1]。

第一章：制圖基本知識和技能，內容包括機械制圖國家標準的基本規(guī)定、平面圖形的尺寸分析和畫法等。

第二章：投影基礎，內容包括投影的基本知識、三視圖、立體的表面交線等。

第三章：組合體，內容包括組合體的畫法、組合體的尺寸標注、讀組合體視圖等。

第四章：機件的表達方法，內容包括視圖、剖視圖、斷面圖、其他表達方法等。

第五章：標準件與常用件，內容包括螺紋及螺紋緊固

件、鍵連接與銷連接、齒輪等。

第六章：零件圖，內容包括零件圖的視圖表達、零件圖的尺寸標注、零件圖的技術要求、各類典型零件圖等。

第七章：裝配圖，內容包括裝配圖的表達方法、讀裝配圖和拆畫零件圖等。

在引入項目式教學法后，新的課程內容將打破傳統(tǒng)的課程結構，通過一系列與工作崗位相關的具體項目來建立項目化的課程結構，這些項目通常就是典型零件、典型產品，并將工作化的學習任務轉換成課程內容。課程內容按照如下順序進行編排。

項目一：吊鉤、扳手等典型平面圖形。任務1：學習國家標準。任務2：幾何作圖方法。任務3：繪制吊鉤、扳手平面圖形。

項目二：一般零件的三視圖。任務1：學習正投影法及三視圖。任務2：畫機座的三視圖。任務3：畫軸承座的三

視圖。

項目三：軸套類零件圖。任務1：讀并繪制齒輪軸零件圖。任務2：讀并繪制套圈零件圖。

項目四：盤蓋類零件圖。任務1：讀并繪制端蓋零件圖。任務2：讀并繪制法蘭盤零件圖。

項目五：支架類零件圖。任務1：讀并繪制拔叉零件圖。任務2：讀并繪制搖臂零件圖。

項目六：箱體類零件圖。任務1：讀并繪制泵體零件圖。任務2：讀并繪制銑刀頭座體零件圖。

項目七：裝配圖。任務1：讀并繪制聯(lián)軸器的裝配圖。任務2：讀并繪制螺旋千斤頂的裝配圖。任務3：讀并繪制減速器的裝配圖。

學生在完成項目一和項目二的過程中，將掌握學科體系中對應的第一章、第二章和第三章的知識；在完成項目三到項目六的過程中，將掌握學科體系中對應的第四章、第五章和第六章的知識；在完成項目七的過程中，將掌握學科體系中對應的第七章的知識。項目式教學是以項目任務來驅動和展開教學進程的教學模式，在教學過程中，學生直接面對的是與工作相關的具體的項目，通過理論知識和實踐知識的學習以完成工作化的項目任務，能清楚認識機械制圖課程在今后工作中的用途，從而極大地提高學習興趣和職業(yè)能力，實現(xiàn)學校與企業(yè)之間的無縫對接。

3 引入計算機輔助設計軟件，提高機械制圖課堂教學效率，增強教學效果

Pro/E是一款使用廣泛的計算機輔助設計軟件，其常被應用于機械產品的三維設計與制造，能形象表現(xiàn)機械零件的結構及機器的裝配與組成。現(xiàn)通過舉例來闡述其能在機械制圖課堂上發(fā)揮的作用。

“相貫線”是機械制圖投影基礎一章的難點教學內容。在教學過程中，教師可以充分利用Pro/E軟件的三維建模功能動態(tài)顯示相貫線的形成、形狀及變化，讓學生形象地了解相貫線的形成，充分理解相貫線的性質。如在講解兩圓柱相交時，教師可以通過Pro/E軟件演示兩圓柱正交及偏交時相貫線的形狀變化，還可以通過修改兩相交圓柱的直徑，讓學生觀察兩圓柱直徑變化對相貫線彎度及彎曲方向的影響（如圖1所示），從而讓學生在探索和發(fā)現(xiàn)的過程中掌握相貫線的形成規(guī)律[2]。

“組合體的三視圖”是機械制圖教學的一個重點教學內容，是學生進入復雜零件圖學習的基礎。在講解這部分內容時需要先展示給學生一個組合體，若以掛圖或靜態(tài)圖片的方式來展示，則需要多張圖片才可能讓他們看清楚組合體的結構，而且還存在當組合體結構復雜時，多個圖片仍難以表達清楚組合體結構的情況。若通過Pro/E三維設計圖來展示，則會達到意想不到的效果。Pro/E可對組合體零件進行各方位的展示（如圖2所示），這樣學生就能看清楚組合體各方位的結構。

除此以外，還可以通過改變Pro/E圖形的特征顯示數量來展示組合體的組成結構，如圖3所示。

在形成組合體的三視圖時，可以通過改變Pro/E圖形的看圖方向和顯示效果，來形象動態(tài)地告知學生組合體三視圖的形成過程，如圖4所示。

而且Pro/E是智能的計算機輔助設計軟件，其基于特征的實體參數化設計，能做到隨意更改草圖，從而改變模型結構。在組合體的教學過程中，教師可以針對不同的教學目標實時地調整模型結構，進而實現(xiàn)自己的教學目的。

所以，結合Pro/E的三維建模來講解組合體、零件圖的教學內容，可以讓學生對組合體、零件圖結構的認識不再是停留在腦海中，而是真實動態(tài)地展現(xiàn)在眼前。該效果甚至比看實物模型更生動、更有趣，是調動學生學習主動性的一種行之有效的手段。如此一來，不僅促進了學生讀圖、畫圖的能力，還發(fā)展了學生的空間想象能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維能力。

“裝配圖”是機械制圖的一個重難點教學內容，對于初次接觸裝配圖的學生來說，往往很難讀懂裝配圖，特別是對裝配圖由哪些零件構成、各零件的具體形狀以及各零件之間的裝配關系想象不清楚。Pro/E的組件模塊可以將一個機器的各個零件按一定的裝配關系一一組裝起來。通過教師在Pro/E中的組裝演示教學，學生可以很清楚地了解裝配圖的組成零件、各零件的形狀及零件與零件之間的裝配關系，增強學生對裝配圖的感性認識，讓學生感到學讀裝配圖不再是那種空想、紙上談兵式的學習，學習積極性大為提高，讀圖和識圖能力得到明顯提高。圖5給出的是Pro/E對減速器的部分裝配過程。

以上就Pro/E在機械制圖教學中的應用通過部分舉例進行了闡述，但其應用不僅限于此，其可貫穿于整個機械制圖教學的始終。關于Pro/E在機械制圖其他教學環(huán)節(jié)中的應用，此文就不再一一累述。

4 結語

在機械制圖教學中引入項目式教學法，可以使學生在有目標的行動化學習中獲取理論知識，積累實踐知識。在教學過程中，學生直接面對的是與工作相關的具體的項目，能讓學生清楚認識機械制圖課程在今后工作中的用途，極大地提高學習興趣和職業(yè)能力，實現(xiàn)學校與企業(yè)之間的無縫對接。將Pro/E等先進的計算機輔助設計軟件引入傳統(tǒng)機械制圖課堂，可以使機械制圖教學過程變得靈活多樣、生動活潑，不但能激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效率，增強教學效果，而且能讓學生在掌握基本理論知識的基礎上熟悉現(xiàn)代的計算機輔助設計軟件，適應現(xiàn)代企業(yè)的需要，打好學生就業(yè)的基石。當然，如何將傳統(tǒng)教學方法與計算機輔助設計軟件結合得更好，仍然是進一步深化教學改革，培養(yǎng)高素質人才的一個重要問題。

參考文獻

[1]何兵，車林仙，易建，等.高職機械類專業(yè)機械制圖教學改革的研究與實踐[J].職業(yè)教育研究，2006（8）.

[2]趙利平.三維制圖在高職機械類專業(yè)課教學中的應用[J].高教研究，2010（11）.