三維Pro/E軟件輔助機(jī)械制圖教學(xué)

[摘 要] 機(jī)械制圖是中等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生一門重要的基礎(chǔ)課程。課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生識圖、讀圖、繪圖的基本能力。基于這門技術(shù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，如何提高教學(xué)的效率，幫助學(xué)生更有效地掌握識圖、讀圖、繪圖的能力是我們教師必須思索的問題，因此將新興的教學(xué)手段引入制圖教學(xué)中，如將引入Pro/E三維軟件與機(jī)械制圖學(xué)科教學(xué)有機(jī)地結(jié)合。

[關(guān) 鍵 詞] 三維設(shè)計(jì)軟件；教學(xué)改革；立體化教學(xué)

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）20-0058-02

機(jī)械制圖是中等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生一門重要的基礎(chǔ)課程。課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生識圖、讀圖、繪圖的基本能力，并與以后深入學(xué)習(xí)機(jī)械相關(guān)課程有著密切的聯(lián)系，且不學(xué)好機(jī)械制圖這門“工程語言”就無法勝任以后的工作，設(shè)計(jì)者就無法準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)思想，生產(chǎn)者就無法完成零件的加工生產(chǎn)，檢驗(yàn)人員就無法正確校對檢驗(yàn)產(chǎn)品?；谶@門技術(shù)專業(yè)課程的重要性及普遍性特點(diǎn)，運(yùn)用一種科學(xué)合理的教學(xué)方法和手段，將教與學(xué)有機(jī)的、緊密地結(jié)合起來，因此我們必須在有效地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，將新興的教學(xué)手段引入教學(xué)中，以此來提高教學(xué)的效率，幫助學(xué)生更有效地掌握識圖、讀圖、繪圖的能力。

一、傳統(tǒng)機(jī)械制圖學(xué)習(xí)帶給學(xué)生的困惑

（一）三視圖不會想

在三視圖教學(xué)中，職中生是從初中直接升入職校的，初中沒有接觸立體幾何，空間想象能力和空間思維能力差，因此大多數(shù)學(xué)生難以適應(yīng)，如何在教學(xué)中開發(fā)學(xué)生的三維空間想象能力，并提高學(xué)生的讀圖和繪圖能力是我們教師應(yīng)該解決的問題。

（二）組合體不會畫

首先，繪制組合體時(shí)缺乏正確的形體分析能力，分析不出是由哪些簡單的基本幾何體組成，又是按什么形式組合的。其次，選擇各自投影的相對位置關(guān)系比較混亂，特別是主視圖選擇恰當(dāng)與否，將直接影響組合體視圖表達(dá)的清晰性。最后，繪制時(shí)，在選比例、定圖幅、布圖畫底稿、描深一系列的步驟上都表現(xiàn)不佳，因此我們教師要選擇一個(gè)合適的工具來幫助學(xué)生分析圖形，加強(qiáng)學(xué)生的組合體繪制能力。

（三）裝配圖不會看

主要的原因是缺少理解機(jī)器或部件的性能、作用和工作原理能力，無法了解各零件間的裝配關(guān)系、拆裝順序以及各零件的主要結(jié)構(gòu)形狀和作用，以至于其不明白圖紙上的主要尺寸、技術(shù)要求和操作方法等。

二、傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)模式帶給教師的困惑

（一）運(yùn)用模型、掛圖進(jìn)行教學(xué)的局限性

在機(jī)械制圖教學(xué)中，利用事物模型、掛圖等創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是現(xiàn)今教學(xué)過程中非常普遍的教學(xué)手段，利用直觀的事物可以讓抽象的概念具體化，死板的描述形象化，枯燥的知識趣味化。雖然這樣的教學(xué)手段取得了一定的效果，但同樣也有一定的局限性，這樣的教學(xué)過程占用了太多的課堂時(shí)間，往往講不了多少知識，同時(shí)教師也付出了許多體力，再加上黑板的限制，教師完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新繪圖，由于一節(jié)課45分鐘無法有效地把所有內(nèi)容都展現(xiàn)出來，且也由于展現(xiàn)實(shí)物花費(fèi)過多的時(shí)間而無法有效地保證這節(jié)課按時(shí)完成，這也是機(jī)械制圖課在教學(xué)過程中經(jīng)常出現(xiàn)一堂課只能講解一個(gè)例題，或是在黑板上費(fèi)時(shí)費(fèi)力地畫完第二個(gè)例題時(shí)，下課的鈴聲已經(jīng)響起的情況的原因，這也是許多制圖課程教師共同的困惑。

（二）運(yùn)用橡皮泥、蘿卜進(jìn)行現(xiàn)場切割教學(xué)的局限性

在機(jī)械制圖教學(xué)過程中，許多教師也是煞費(fèi)苦心、絞盡腦汁。為了教學(xué)，運(yùn)用了很多的方法能把事物立體地、直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，例如，在找不到模型、掛圖的情況下，會組織學(xué)生一起在課堂上捏橡皮泥、切割橡皮泥或蘿卜，雖能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，但是效果也有時(shí)不盡如人意，問題出在哪呢？

1.課堂的秩序教師很難掌控，由于教師跟學(xué)生課堂上的互動(dòng)過于頻繁，教學(xué)秩序會被學(xué)生所影響，教室內(nèi)往往會出現(xiàn)紛亂嘈雜現(xiàn)象，進(jìn)而教師在維持課堂秩序上花費(fèi)大量的時(shí)間而影響教學(xué)進(jìn)度。

2.學(xué)生的注意力無法集中，盡管教師上面講得起勁，但是學(xué)生切割橡皮泥或蘿卜時(shí)也玩得瘋狂，很容易被眼前的橡皮泥所吸引而無法聽取教師上課所講的主要內(nèi)容。

3.學(xué)生在制作過程中會出現(xiàn)意外的傷害，由于在切割橡皮泥或是蘿卜的過程中會使用美工刀，學(xué)生一不小心會出現(xiàn)手會被劃破的傷害事件。

以上幾種教學(xué)方法雖能起到一定的教學(xué)效果，但是還是存在許多的弊端，大部分時(shí)間學(xué)生都在被動(dòng)地接受知識的灌入，盡管教師用盡辦法講得起勁，但學(xué)生在掌握知識的過程中還是大打折扣，與教師的期望值相差甚遠(yuǎn)，那如何找到一種學(xué)生學(xué)得開心，教師教得稱心的教學(xué)方法呢？我認(rèn)為將三維建模軟件應(yīng)用到機(jī)械制圖的教學(xué)模式中，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

三、應(yīng)用三維Pro/E軟件輔助機(jī)械制圖教學(xué)

三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)運(yùn)而生將可以很好地代替模型、掛圖，可以切割、剖拉、旋轉(zhuǎn)，且不會損壞模型，可以做到重復(fù)利用資源，在教學(xué)時(shí)也可以從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)。另外，也基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建的三維模型而建立三維模型庫，能作為相互交流、開放式、立體化的教學(xué)系統(tǒng)。在課堂教學(xué)中能有效地建立二維視圖與三維立體模型的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，且不用費(fèi)時(shí)費(fèi)力地在黑板上畫圖，增加了課堂信息交流量。

（一）教學(xué)不費(fèi)時(shí)，增加課堂教學(xué)的信息量

在我們機(jī)械制圖課程教學(xué)中，很多教師遇到過同樣的困惑，展現(xiàn)模型和在黑板上畫圖占用了太多的時(shí)間，一節(jié)課下來往往講不了多少知識，同時(shí)在黑板上不斷更新板書，付出了很多的體力。此外，在教師繪圖過程中，無法同時(shí)和學(xué)生進(jìn)行交流，很不利于組織教學(xué)。利用三維Pro/E軟件設(shè)計(jì)好教學(xué)素材，可以在教學(xué)過程中進(jìn)行造型分析，生動(dòng)形象地展現(xiàn)物體的形態(tài)，并可以在課后小結(jié)隨時(shí)調(diào)用先前制作的造型，達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)中所無法實(shí)現(xiàn)的效果。

（二）有效地建立二維視圖與三維實(shí)體的空間想象能力

在我們機(jī)械制圖傳統(tǒng)的教學(xué)中，對基本幾何體、組合體、零件、裝配圖的講解中用木質(zhì)教具來演示有一定局限性：（1）木制模型往往與教材脫節(jié)，教師不能根據(jù)實(shí)際情況選擇教具。（2）木制模型體積小且造型單一，學(xué)生觀察有限。（3）對大型裝配體講解，教師不能在課堂上拆卸講解。

但是我們利用三維Pro/E軟件可以很好地避開這些局限性，且能有效地讓學(xué)生建立二維視圖與三維實(shí)體的空間想象能力，并與時(shí)俱進(jìn)地隨時(shí)改變造型，根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合書本隨意旋轉(zhuǎn)、剖切、拆卸繪制的三維造型模型，從不同的角度觀察視覺效果建立與圖樣的聯(lián)系。

（三）利用三維Pro/E軟件方便三維投影體系構(gòu)建

機(jī)械制圖也就是利用二維視圖來表達(dá)空間三維立體機(jī)件的一種形式，空間三維立體可以形成六個(gè)基本視圖，但是一般三個(gè)基本視圖就能表達(dá)清楚，水平投影H面，正投影V面，側(cè)投影W面，假如在黑板上繪制三視圖無法隨性地展開，而且也無法把黑板移動(dòng)，但是利用Pro/E軟件可以方便地實(shí)現(xiàn)三個(gè)投影平面的轉(zhuǎn)換，完成投影繪制，且根據(jù)模型輪廓的可見性修改線條的屬性，改可見性輪廓為粗實(shí)線，不可見輪廓為虛線，非常方便且簡潔明了。但是這些轉(zhuǎn)換要想在黑板上實(shí)現(xiàn)那就沒有那么方便了，首先需要用不同粉筆表示粗細(xì)線條，再用板擦進(jìn)行修正，所有三維Pro/E軟件構(gòu)建三維投影體系是非常方便快捷的。

（四）利用三維Pro/E軟件對組合體的形體分析

在學(xué)習(xí)組合體這一章節(jié)時(shí)，是對前面制圖知識的綜合應(yīng)用，如前面所學(xué)的點(diǎn)、線、面基本幾何體，截交線、相貫線、過度線的綜合體特征應(yīng)用。這節(jié)內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生繪圖、讀圖能力的關(guān)鍵一節(jié)內(nèi)容，但是由于形體的過于復(fù)雜，很多學(xué)生在這一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中非常吃力，很難全面掌握這節(jié)的內(nèi)容。同時(shí)教師在組合體教學(xué)時(shí)也感到有很多的無奈，組合體繪制軸測圖非常的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也不好畫，主要體現(xiàn)在畫了前半部分后半部分的形體無法繪制，所以很多教師在繪制時(shí)往往前面繪制一半，后面繪制一半，這樣大大加大了教師的工作強(qiáng)度。利用三維Pro/E軟件可以很好地消除這個(gè)弊端，它可以隨時(shí)地進(jìn)行疊加、切割、翻轉(zhuǎn)，把組合體分解成若干個(gè)基本形體，分析各個(gè)基本形體的形狀，并確定各個(gè)組成部分的組合方式和相對應(yīng)的位置關(guān)系。所以，Pro/E軟件可以形象地展現(xiàn)組合體并對其進(jìn)行形體分析，也大大降低了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，給教學(xué)帶來了方便。

（五）利用三維Pro/E軟件剖切模型展現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在剖視圖這一章節(jié)的教學(xué)中，是讓學(xué)生能了解機(jī)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如講解支座或底座時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，視圖上會出現(xiàn)較多虛線而使圖形不清晰，不便于看圖和標(biāo)注尺寸。如何能有效地展現(xiàn)其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)呢？剖開機(jī)件才是最有效的辦法，但是內(nèi)部的機(jī)件結(jié)構(gòu)用軸測圖繪制，難度可想而知，部件形狀就是凹凸面反求繪制，如果要繪制得形象確實(shí)要花費(fèi)大量的時(shí)間。

利用三維Pro/E軟件剖切內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常簡單，Pro/E軟件可以進(jìn)行不同角度的剖切，制作不同剖切的視圖，且可以對不同剖視圖在同一平面上進(jìn)行比較，尋找出不同點(diǎn)和共同點(diǎn)。也可也叫學(xué)生自己上來進(jìn)行剖切，這樣可以更加深入、形象地了解自己剖切出來的部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并與自己所繪制的圖形進(jìn)行比較，找出錯(cuò)誤并分析錯(cuò)誤的原因所在，積累經(jīng)驗(yàn)。這樣的學(xué)習(xí)模式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生一起參與到學(xué)習(xí)過程中來，成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。

四、Pro/E在機(jī)械制圖立體化教學(xué)中的實(shí)踐效果

教學(xué)實(shí)踐證明，Pro/E軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，既加大了課程的信息量，又可以提高學(xué)生對本課程內(nèi)容的理解與掌握，鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性和創(chuàng)造性，對學(xué)生形象思維和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)、審美能力和心理素質(zhì)的提高發(fā)揮著特殊的作用。

通過Pro/E 造型技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生的畫圖、讀圖能力得到明顯提高，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Pro/E 簡單方便的操作，靈活的裝配、拆卸過程，大大加深了學(xué)生對裝配體的理解，加強(qiáng)了單位空間的概念，更主要的是培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)意識，以適應(yīng)社會、科技和知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要。

經(jīng)過一個(gè)學(xué)年，利用Pro/E三維軟件與機(jī)械制圖教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生對這樣的一種教學(xué)模式非常贊同，有了Pro/E三維軟件的幫助，學(xué)生表示在學(xué)機(jī)械制圖時(shí)一點(diǎn)都不費(fèi)勁，需要看怎樣的圖樣就看怎樣的圖樣，再也不用看著模型想題目。確實(shí)，作為老師也有同感，以前每次在上課前都要找模型，找不到模型就要去造模型，有些模型不全在上課時(shí)很是耽誤教學(xué)任務(wù)，教師在上面努力教學(xué)，學(xué)生在下面聽得費(fèi)勁，用上Pro/E三維軟件完全顛覆了以往的教學(xué)模式，再也用不著模型，軟件直接能解決教學(xué)難題，造型、剖切、旋轉(zhuǎn)什么都行，用Pro/E三維軟件做輔助對教學(xué)是非常有利的。

參考文獻(xiàn)：

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