三維CAD建模在機械制圖課程教學(xué)中的探索應(yīng)用

摘 要：機械制圖課程對學(xué)生的空間想象力有一定要求，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難讓學(xué)生真正理解物體的空間結(jié)構(gòu)，特別是截交線和相貫線等，這便導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)激情，無法達到預(yù)設(shè)的教學(xué)目的。利用三維CAD軟件繪制出物體，然后把物體進行全方位旋轉(zhuǎn)，讓立體結(jié)構(gòu)清晰呈現(xiàn)，從而提高了學(xué)生的識圖能力，培養(yǎng)了學(xué)生空間想象力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過理論教學(xué)和上機實踐相有效結(jié)合，大膽嘗試新的教學(xué)模式，切實提高機械制圖課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機械制圖;三維;CAD

一、緒論

機械制圖是機械、機電、數(shù)控、汽車維修等專業(yè)的一門必修課程，是主要學(xué)習(xí)點、線、面的投影規(guī)律，基本體、組合體、機件形狀、零件圖和裝配圖的三視圖畫法的一門課程，通過學(xué)習(xí)掌握物體的投影規(guī)律并能熟練地繪制出機械工程圖。三維CAD軟件是一種計算機繪圖軟件，已成為機械、建筑、電子和廣告策劃等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種制圖方法和手段。它提供了繪制二維圖以及三維建模等功能，把機械制圖課程的理論教學(xué)和三維CAD建模相融合的教學(xué)方法，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的空間想象力，引入三維CAD建模教學(xué)是機械制圖課程教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

二、教學(xué)過程現(xiàn)狀

筆者經(jīng)過10多年的教學(xué)實踐，在機械制圖課程教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，較多學(xué)生幾何空間基礎(chǔ)較差，對空間概念認(rèn)識薄弱，同學(xué)們無法理解較復(fù)雜物體的內(nèi)部情況，通過三視圖很難想象物體的真實結(jié)構(gòu)，加上本課程相對比較枯燥乏味，而且理解難度比其它專業(yè)課程大很多，而傳統(tǒng)的教學(xué)沒有把計算機三維軟件應(yīng)用到該課程中來，學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性不高，導(dǎo)致機械制圖這門課程的教學(xué)效果令人堪憂。

三、教學(xué)模式創(chuàng)新

在教學(xué)實踐中，要緊緊圍繞機械制圖課程的教學(xué)目標(biāo)，筆者把三維CAD建模融入到機械制圖課程的教學(xué)中去，把較難理解的三視圖用三維CAD建模來呈現(xiàn)實體，把三維實體進行全方位旋轉(zhuǎn)，讓學(xué)生們可以看到物體各個方向各個面的細(xì)節(jié)，把繪制三維CAD建模的方法融入機械制圖課程的教學(xué)，把學(xué)生難理解的方面通過三維實體全方位旋轉(zhuǎn)一目了然。通過這種多媒體輔助教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的讀圖能力，提高了學(xué)生的空間想象力和繪圖能力。所以在機械制圖課程的教學(xué)過程中，需有效引入三維CAD建模的教學(xué)方法，把理論教學(xué)和實踐教學(xué)相有效結(jié)合，以識圖能力為目標(biāo)，強調(diào)本課程的實踐性和有效性，以實際案例教學(xué)為主，把較復(fù)雜的物體采用三維CAD建模，讓學(xué)生自己動手繪制實體的實踐操作，注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)和空間想象能力的提高。

四、增加學(xué)習(xí)樂趣

在教學(xué)過程中，筆者有意識地采用多種教學(xué)手段和方法來激發(fā)學(xué)生對機械制圖課程的興趣，在教學(xué)過程中筆者通過清晰的步驟法，繪制了羽毛球、軍艦和汽車等三維建模，部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生按筆者的步驟方法迅速繪制出三維模型，首批成功繪制的學(xué)生，成就感油然而生，然后在教學(xué)過程中分幾個小組進行繪制，通過先會學(xué)生帶后會學(xué)生的策略，讓先會的同學(xué)幫助不會的同學(xué)，并增加平時分的方式來獎勵這些幫助別人的同學(xué)，最后幾乎所有的同學(xué)都基本掌握了三維CAD建模操作命令，最終激發(fā)了全體同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情。掌握基本的三維建模命令后，學(xué)生通過計算機繪制機械制圖課程中的三維實體或組合體的裝配圖，通過三維CAD建模軟件全方位旋轉(zhuǎn)來觀察各位角度，各個面的特征，通過這樣的教學(xué)方式，激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，成就感漸漸成為他們的學(xué)習(xí)動力。

五、增加實踐操作

在本課程的教學(xué)過程中，很多屆學(xué)生均反映要增加實踐課時同時適當(dāng)減少理論課時，把減少的理論課時放在機房實踐更受他們的歡迎。通過不斷探索，本課程比較適合小視頻教學(xué)，筆者會把將一些經(jīng)典的案例（如羽毛球、汽車等三維實體）的操作過程錄制成微課小視頻，上課時發(fā)到班級微信群或釘釘群，學(xué)生在機房實踐時，邊看小視頻邊操作，一步一步模仿視頻中的操作過程繪制三維實體，當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)操作困難時，老師及時進行指導(dǎo)解決。在機械制圖課程中的一些難以理解的抽象物體，學(xué)生們利用三維CAD軟件把實體繪制出來，把繪制的圖形實體進行全方位觀察，理解學(xué)習(xí)中的重點和難點，這將有助于學(xué)生掌握本課程的教學(xué)內(nèi)容，從而達到教學(xué)目的。通過在實踐教學(xué)中加入學(xué)生感興趣的三維設(shè)計，學(xué)生的機械識圖能力和計算機繪圖能力均得到了不同程度的提高，學(xué)習(xí)熱情慢慢高漲，到課率也隨之提高，從而取得了良好的教學(xué)效果。

六、總結(jié)

當(dāng)今的教育應(yīng)適應(yīng)當(dāng)代社會發(fā)展的需求，教學(xué)模式的創(chuàng)新也正是新一輪教育改革主旋律，教育要按照社會需求來制定培養(yǎng)目標(biāo)，以“強化實踐，注重技能”為出發(fā)點，作為院校的教師，在培養(yǎng)學(xué)生綜合動手能力的同時，應(yīng)當(dāng)充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，特別是像機械制圖課程本身難度比較大且內(nèi)容枯燥乏味，教師首先要激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，三維CAD建模多媒體教學(xué)的長處可激發(fā)學(xué)生的好奇心，同時教師需精心設(shè)計理論和實踐相結(jié)合的項目，發(fā)揮所有學(xué)生的主觀能動性，借助三維CAD軟件繪制出三維實體進一步提高學(xué)生的理解力和空間立體想象力。在學(xué)生理解三維實體真實結(jié)構(gòu)后，在紙上繪制出正確的三視圖，最終達到預(yù)期的教學(xué)目的。

把三維CAD建模有效融入機械制圖課程的教學(xué)過程，并通過筆者多年的實踐教學(xué)，認(rèn)為三維CAD建模輔助于機械制圖課程教學(xué)模式是當(dāng)今切實有效的教學(xué)模式。通過對原有課程理論課時和實踐課時作適當(dāng)調(diào)整，對抽象復(fù)雜組合體通過三維CAD建模后，借助三維建模的表達方式，學(xué)生一目了然地見證了機械零件基本結(jié)構(gòu)和總圖的裝配過程，切實提高了機械制圖課程的教學(xué)的質(zhì)量。

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作者簡介：潘國軍，男，碩士，副教授，主要從事機械設(shè)計的研究及機械機電專業(yè)的教學(xué)工作。