淺談結(jié)合3D打印及CAD三維建模技術(shù)構(gòu)建《機(jī)械制圖》興趣教學(xué)模式

摘 要：《機(jī)械制圖》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生是否能夠?qū)W好這門(mén)課程對(duì)以后的專業(yè)課程及將來(lái)就業(yè)至關(guān)重要。文章就《機(jī)械制圖》傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題提出了引入3D打印及CAD三維建模技術(shù)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：3D打印;CAD三維建模;《機(jī)械制圖》興趣教學(xué)

中圖分類號(hào)：G71? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-9132（2019）23-0016-01

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.23.009

《機(jī)械制圖》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生是否能夠?qū)W好這門(mén)課程對(duì)以后的專業(yè)課程及將來(lái)就業(yè)至關(guān)重要。學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖》這門(mén)課程，一是為了讀圖，二是為了畫(huà)圖。對(duì)于中職學(xué)校的學(xué)生而言，讀圖更為重要。想要讀好圖，必須要有一定的繪圖基礎(chǔ)。

《機(jī)械制圖》這門(mén)課程一般分為2—3個(gè)學(xué)期完成，學(xué)生基本上一入學(xué)的第一學(xué)期就開(kāi)設(shè)了這門(mén)課。中職學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差，又無(wú)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，空間想象能力較弱，所以想教好這門(mén)重要課程有很大難度。由于教學(xué)手段傳統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)學(xué)生沒(méi)有吸引力，所學(xué)內(nèi)容又比較抽象，所以在實(shí)際上課當(dāng)中，很多學(xué)生由于聽(tīng)不懂而低頭玩手機(jī)，甚至有個(gè)別學(xué)生打瞌睡。針對(duì)《機(jī)械制圖》教學(xué)過(guò)程中存在的這類問(wèn)題，我進(jìn)行了一些嘗試，以解決學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中興趣低、主動(dòng)性差等問(wèn)題，提高教師課堂教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)并重視這門(mén)課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鉆研精神。

教學(xué)過(guò)程中有兩個(gè)利用傳統(tǒng)教學(xué)方法很難解決的實(shí)際問(wèn)題，一個(gè)是學(xué)生的空間想象能力問(wèn)題，另一個(gè)比較實(shí)際的問(wèn)題就是教學(xué)模型問(wèn)題。

一、學(xué)生的空間想象能力問(wèn)題解決辦法

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的出現(xiàn)在各學(xué)科中的應(yīng)用日益普及。對(duì)于制圖這一學(xué)科，引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，采用多媒體教學(xué)方式是當(dāng)前的迫切需求，也是必然趨勢(shì)。另一方面，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及，實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)制圖的要求也發(fā)生了很大的變化，制圖課的教學(xué)必須跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。近幾年三維繪圖軟件在我國(guó)得到了普及，很多中職學(xué)校都開(kāi)設(shè)了有關(guān)課程，國(guó)家有關(guān)方面對(duì)三維建模軟件的推廣非常重視，大力開(kāi)展了很多比賽。比如世界技能大賽中的《零部件測(cè)繪與CAD成圖技術(shù)》賽項(xiàng)要求：選手們?cè)谝?guī)定時(shí)間內(nèi)完成給定某機(jī)械部件或裝置的裝配實(shí)物的測(cè)繪，徒手繪制指定零件草圖，并使用三維建模軟件繪制該部件或裝置的裝配圖和各零件的機(jī)械加工圖，并完成各零件的造型及其三維裝配等比賽任務(wù)。全面考核學(xué)生對(duì)零部件測(cè)繪、手工繪圖、CAD成圖、三維建模、裝配專業(yè)知識(shí)與技能，檢驗(yàn)學(xué)生的綜合技能水平。

2008年我校學(xué)生參加由中國(guó)工程圖學(xué)學(xué)會(huì)組織的第二屆全國(guó)三維建模大賽，我校2名學(xué)生取得河北賽區(qū)一等獎(jiǎng)，并參加全國(guó)比賽;2009年正在舉辦的由教育部組織的全國(guó)三維建模創(chuàng)新大賽;今年的河北省三維建模大賽，等等。由于學(xué)校組建了3D打印興趣小組，學(xué)生興趣非常高，也為以后參加各種國(guó)家級(jí)、省級(jí)等技能大賽奠定了基礎(chǔ)。

二、教學(xué)模型問(wèn)題

大部分學(xué)校都有相關(guān)模型室供教師授課借用，但所購(gòu)買模型都是和教材相配套的，只有課本中的一部分模型，習(xí)題冊(cè)中的絕大部分模型是找不到的。即使找到的模型，在教學(xué)演示時(shí)，也多是前面的學(xué)生看得清楚，后面的學(xué)生可能根本看不清，所以真正教起學(xué)來(lái)局限性很大。

3D打印機(jī)的出現(xiàn)輕而易舉地解決了這一問(wèn)題。絕大多數(shù)中職學(xué)校都購(gòu)置了一些桌面級(jí)的3D打印機(jī)，興趣小組的二三年級(jí)學(xué)生利用CAD三維建模軟件，可以把教材中的零件繪制成三維實(shí)體。教師在上課時(shí)可以利用這些實(shí)體庫(kù)，實(shí)際效果非常好。學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行自由的旋轉(zhuǎn)、縮放，不僅解決了原來(lái)的配套模型不全，不完全適用，離得遠(yuǎn)看不清等問(wèn)題，還可以在講課中隨時(shí)調(diào)用做好的實(shí)體庫(kù)。作為教材課件的一部分，可以輕松地取得事半功倍的教學(xué)效果。把實(shí)體庫(kù)和3D打印機(jī)等設(shè)備結(jié)合起來(lái)，可以將模型室中沒(méi)有的模型打印出來(lái)，補(bǔ)充模型的不足;借助3D打印的成型過(guò)程，教師還可以適時(shí)將一些數(shù)控工藝分析和編程思路滲透，使知識(shí)由抽象到直觀，由淺入深，從而提高學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)際教學(xué)效能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量;利用3D打印技術(shù)成型直觀、易懂的優(yōu)勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的興趣和參與熱情，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，充分發(fā)掘?qū)W生潛能。

比如講授“畫(huà)組合體視圖的方法與步驟”這節(jié)課時(shí)，如果用傳統(tǒng)的板書(shū)板圖模型掛圖的教授方法講解“形體分析法”難點(diǎn)，效果差、效率低、可操作性低。板圖過(guò)程若學(xué)生聽(tīng)不懂，教師不可能重畫(huà)一遍，因?yàn)闀r(shí)間根本不允許。所以我利用CAD三維建模進(jìn)行演示，如教材中的“支座”可拆分成五個(gè)部分，即空心圓柱、凸臺(tái)、底板、耳板和肋板，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的空間想象能力。再加上FLASH制作畫(huà)圖的過(guò)程清晰易懂，課堂效果非常好。

作為制圖課教師，我們必須不斷要求自己、充實(shí)自己，及時(shí)掌握本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的最新知識(shí)，用比較先進(jìn)的科技知識(shí)武裝自己，比如3D打印、VR技術(shù)、三維建模、FLASH動(dòng)畫(huà)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。必須把以上先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和自己的教學(xué)結(jié)合起來(lái)，并運(yùn)用到教學(xué)中去，才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室組織編寫(xiě).計(jì)算機(jī)制圖——AutoCAD 2012[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2013.

[2]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室組織編寫(xiě).《機(jī)械制圖》第六版[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011.

[責(zé)任編輯 張宏麗]

作者簡(jiǎn)介：柳海強(qiáng)（1971.1— ），男，漢族，河北石家莊人，高級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，河北省技工學(xué)校學(xué)科帶頭人，河北省工程圖學(xué)學(xué)會(huì)理事，研究方向：中職類機(jī)械制圖教學(xué)。