三维软件在农机专业机械制图课程教学中的应用

    摘?要：积极探索三维软件在农机专业机械制图课程教学中的应用，并取得了一定成效，在信息化教育教学背景下，对农机专业机械制图课教学改革和发展有重要的参考意义。

    关键词：农机机械制图;三维软件;信息化

    中图分类号：G469?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.056

    作者简介：许春园（1987-），女，山东菏泽人，硕士，助教，研究方向：机械设计。

    0?引言

    随着计算机技术在制造业的广泛应用，越来越多的机械制造企业应用先进的三维设计和数控加工技术，机械产品已进入数字化设计、分析与制造时代。企业均已使用计算机辅助绘图，总体设计方案图一般采用二维制图软件如Auto CAD，设备的装配图和零件图是用三维软件画出三维模型，再生成工程图。如何培养出适应新形势下企业需求的人才，提高学生的计算机绘图能力和三维实体建模能力，是职业类院校需要研究和解决的问题。笔者在教学实践过程中，积极探索利用三维软件辅助机械制图课程的教学，教学效果良好。

    1?机械制图传统教学存在的困难

    机械制图课是农机专业的一门重要专业基础课，内容实践性、应用性较强。该课程的教学目标是：掌握并应用正投影法的基本原理来表达物体;能够绘制和阅读工程图样;具有空间想象、构思和造型能力。农机专业的机械制图课，不仅要培养学生读图、画图能力，也要结合专业特点，培养出更具专业特色的人才。农机产品种类繁多，结构复杂，产品通用性较差，农机零件中非标件、铸造件、焊接件较多，对学生读图画图能力要求较高。机械制图一般开在大学一年级的上学期，学生们还不具备专业知识，更缺乏工程实际经验，对课程内容的理解和掌握存在一定的困难。而机械制图课的学习效果直接影响后续专业课程，如农业机械学、农业生产机械化等课程的学习，因此，机械制图课的教学质量至关重要。

    传统的机械制图教学，教师借助实体模型和挂图辅助讲解，有一定的效果，但实体教具携带笨重、管理繁琐、易损坏丢失，且更新换代速度慢，对于新教材、新例题往往找不到对应的模型，给教学带来了很大的困难。另一方面，教师手工示范作图慢，学生理解起来也缓慢，导致课堂讲课效率低。学生往往是开始对这门课有很大的兴趣，但随着课程难度增加，感觉理论抽象难懂、课堂枯燥乏味，慢慢就有畏难、懈怠情绪，教师教学难度大，导致机械制图这门课教学效果不佳。

    2?三维软件能增加学生的学习兴趣

    画图和看图能力的提高需要反复的、刻苦的练习过程，从物到图，再从图到物，在这个不断循环中逐步培养学生的形象思维能力和空间分析能力。传统的机械制图课程是通过前期的点、线、面、立体的投影训练培养学生的空间想象力，费时多、直观性差，教学效果不好。如果借助于三维软件的可视化仿真技术，让三维模型直观的视觉印象来表达机械制图中抽象的投影关系，可以降低学习难度，调动学生学习的积极性。

    现代高校的教室大多都配有多媒体或者智慧黑板，可以安装一款经典三维制图软件Solidworks、UG或者Pro/E。利用三维软件创建出三维模型，软件多样的色彩、交互式的界面，让学生直观形象地看到实体模型，帮助学生加深感性认识。教师通过操作，实现模型的旋转、缩放，能够多角度的观察模型、轻松切换总体和局部细节，极大地调动了学生的学习兴趣和学习积极性，也为后续三维软件的学习奠定了基础。

    3?三维软件有助于培养学生的立体感

    机械制图中的正投影法、三视图的绘制、轴测图的绘制等，都需要学生有很好的立体感，但在学习初期同学们很难建立起立体感，这样基础打不牢，后续学习零件图的绘制和读图就更加困难。在三维软件中，可以实现从立体到平面和从平面到立体的转换，能实时对照。三维实体模型直观性好，其造型设计思想与组合体的形体分析法一致。因此，应用三维立体模型辅助教学有助于培养学生的空间想象能力，学生在立体模型的构型过程中可以使自己的空间构图能力和对空间形体的表达能力得到有效训练，大大降低了学习难度。根据机械制图的教学内容，创建对应的三维模型，任意角度旋转模型，让同学们多方位、多角度观察，实际上就是物体在任意角度的投影，学生能直观地看到视图的形成过程和原理，这样他们更有信心能画出正确的三视图。

    还可以利用三维软件的剖切功能，看清零件的内部结构，帮助学生学习剖视图的画法，并深入理解表达方式、視图选择的重要性。同时也培养了学生的空间想象力和立体感。

    4?提高了教学效率

    在机械制图课程中，画法几何部分是理论基础，为机械制图服务。相比于本科院校重视知识体系的完整性，职业教育更注重知识的够用。在够用的前提下，应尽量删减画法几何部分的内容，如椭圆的画法、点线面的投影作图、正多边形的画法等;改变传统的从画法几何，到投影法，再引入三视图的教学顺序，改成从基本体建模入手，然后是组合体建模，再引出三视图的画法。在学生头脑中有了立体的物的概念后，再进行视图的教学就水到渠成了，学生更容易理解和掌握。

    传统机械制图课教学时，经常需要教师绘制物体的立体图，以便于讲解、分析视图的形成规律，特别是对于比较复杂的立体，手工画图耗费教师大量时间和精力，如果是多班上课，更造成大量不必要的重复性工作。此时，借助三维软件画立体模型就十分方便快捷，并且三维软件模型保存、携带方便，三维模型建好后，同门课程的多位教师可以共享资源，减少教师备课工作量。把习题集上的作业也创建三维模型，讲解起来更清晰、直观。三维模型能根据教材及时、随时更新，还可以考虑到农机专业的专业特点和行业背景，以农机零件模型为例讲解机械制图知识点，把机械制图与专业课所学内容对应起来。

    特别是三维CAD软件基于特征的零件参数化建模技术，打破了传统的设计流程，让学生把更多的精力放在创新性构思上，对于培养学生的创新思维能力、提高设计能力具有积极的促进作用。

    5?资源共享，有利于开展线上教学

    随着电子设备的发展，学校出现了越来越多的低头族，课堂上学生手机的管制也成为让教师头疼的一件事。为改善课堂教学质量，很多学校开始尝试翻转课堂，课前发布学习任务，学生自主学习，在课堂上针对遇到的问题进行讨论、解决。这就需要大量开发线上精品课程，实现线上教学，让学生充分利用碎片化时间学习，随时随地学习，打破了课堂学习的时间和空间限制。

    三维软件辅助教学，三维模型便于上传，让机械制图课更容易实现线上教学，也是机械制图课的发展趋势。计算机制图与传统的手工制图相比有很多的优点：快速，高效，精度高，修改方便，可以缩短产品设计和生产周期，更好地与现代社会产品更新换代快的特点相适应。利用计算机三维绘图软件辅助机械制图课堂教学，使传统的机械制图课生动、有趣、灵活多变，显著提高了课堂教学效果。信息化教学可有效提高教学效率，收到事半功倍的效果，为社会培养出具有广泛基础知识和熟悉现代技术的合格人才。

    另外，借助三维软件可以实现资源共享、集体备课，并能把老教师的模型、经验积累下来，实现新老教师的传承，让一门课程沉淀和固化，更利于课程的发展。

    6?促进教师掌握新技术的能力

    以计算机为主体的信息化教育教学技术迅猛发展，计算机辅助教学手段在日常教学中发挥着越来越重要的作用。这些现代化教学方式的参与虽然没有改变教育过程的实质，但却改变了分析和处理教育和教学的思路。在信息化教学背景下，身为传播先进科学知识的教师，一方面要掌握农机专业机械制图课程的基本知识，另一方面要熟练操作计算机制图软件。目前，计算机技术发展日新月异，绘图软件更新换代快，这些都是驱动着教师加强对新技术学习的动力，促使每一位教师在原有的学历基础和知识架构上，不断地更新自身思想观念、知识体系，主动学习、研究与农机专业机械制图课相关的上下游课程、拓宽知识面，不断提高自己的现代化教学技术水平，适应现代化教育教学模式的需求。

    参考文献：

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