張衛(wèi)芬　楊星星

摘要：本文針對(duì)工程制圖的現(xiàn)狀提出了基于三維軟件NX的工程制圖的教學(xué)改革，適應(yīng)了時(shí)代的需求。提出了以工程制圖的內(nèi)容為主線，以NX軟件為輔助，兩者相融合的教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也作出了相應(yīng)的調(diào)整，為工程制圖的教學(xué)改革提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：工程制圖；教學(xué)改革；三維CAD教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）05-0058-02

一、工程制圖現(xiàn)狀及教學(xué)改革的必要性

工程制圖是機(jī)械專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系到后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)情況。傳統(tǒng)的工程制圖主要以點(diǎn)、線、面為基礎(chǔ)，以二維平面圖為圖樣，教學(xué)時(shí)常用三維實(shí)物模型來訓(xùn)練學(xué)生用二維平面圖形進(jìn)行表達(dá)，或由不完整的二維平面圖進(jìn)行讀圖來補(bǔ)充完整其他視圖，即需要學(xué)生從空間到平面，再由平面到空間進(jìn)行反復(fù)思考，學(xué)生初學(xué)時(shí)對(duì)此覺得難度較大，導(dǎo)致部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，尤其是一些難點(diǎn)，如截交線、相貫線、讀圖等，更讓學(xué)生無(wú)所適從，學(xué)生在繪圖、讀圖等方面的能力提高較慢。

近年來發(fā)展迅速的三維CAD軟件可快速生成三維模型，大部分三維CAD軟件可參數(shù)化建模，只需修改相關(guān)參數(shù)和約束，即可獲得新的模型，且可由三維模型直接生成二維工程圖，投影不易出錯(cuò)，三維建模需學(xué)生動(dòng)手操作軟件，易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，三維和二維之間的快速切換有利于學(xué)生在建立三維模型的同時(shí)理解二維視圖的表達(dá)。因此，基于三維CAD的優(yōu)勢(shì)和社會(huì)發(fā)展的需求以及如何保證工程制圖的教學(xué)效果，我校與西門子公司進(jìn)行了相關(guān)合作，采用西門子公司所提供的NX軟件作為教學(xué)軟件，開展了基于NX的工程制圖的教學(xué)改革。

二、工程制圖教學(xué)內(nèi)容改革和NX在教學(xué)中的應(yīng)用

為了既能掌握工程制圖的相關(guān)知識(shí)，又能利用NX軟件的優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)模式上采取以工程制圖的內(nèi)容為主線，以NX軟件為輔助，兩者相融合的教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式也作出了相應(yīng)的調(diào)整。

1.工程制圖的基本知識(shí)和NX軟件簡(jiǎn)介。主要介紹工程制圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及NX繪圖軟件的相關(guān)界面、基本命令，建立一個(gè)簡(jiǎn)單的三維模型。

2.基本體?；倔w是工程制圖的基礎(chǔ)內(nèi)容，主要介紹圓柱、圓錐、棱柱、棱錐、球、圓環(huán)等內(nèi)容，傳統(tǒng)工程制圖中重點(diǎn)介紹它們的三視圖的形成及特點(diǎn)，結(jié)合NX教學(xué)后，除了用課件介紹這些內(nèi)容之外，還可結(jié)合軟件討論基本體如何形成。如以圓錐體形成為例，可通過旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描等方式得到，這可使學(xué)生加深理解轉(zhuǎn)向輪廓線、素線、母線、導(dǎo)線等重要概念，也有利于對(duì)三視圖中為何兩個(gè)視圖為三角形，一個(gè)視圖為圓形的表達(dá)和識(shí)別。在教學(xué)過程中，重點(diǎn)要求學(xué)生熟練掌握所有基本幾何體的建模過程和各種方法，并生成相應(yīng)的投影視圖，為后續(xù)內(nèi)容打好基礎(chǔ)。

3.組合體。組合體中有幾大難點(diǎn)，一是相貫線和截交線，例如兩圓柱體進(jìn)行相關(guān)時(shí)，兩圓柱體的直徑和軸線的相對(duì)位置對(duì)相貫線影響很大，傳統(tǒng)教學(xué)中常介紹通過取點(diǎn)的辦法來完成相貫線的繪制，較為復(fù)雜。利用NX強(qiáng)大的參數(shù)化建模，通過改變參數(shù)即可實(shí)時(shí)觀察相貫線的變化，在生成的三視圖中也能得以體現(xiàn)，因此，在教學(xué)中，既介紹基礎(chǔ)的取點(diǎn)法，也利用軟件讓學(xué)生觀察相貫線的形成和變化，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解和掌握。二是組合體中的讀圖，讀圖常要求根據(jù)給定的視圖來補(bǔ)畫其他視圖，學(xué)生在學(xué)習(xí)中需根據(jù)已有視圖想象機(jī)件的空間形狀，然后再補(bǔ)畫。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生能想象出空間形狀，但補(bǔ)畫的視圖有欠缺，細(xì)節(jié)考慮不全，所畫非所想，利用NX的建模可將所想變?yōu)樗?。三是組合體中的尺寸標(biāo)注，實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生漏標(biāo)、多標(biāo)或者標(biāo)注不合理很常見，主要原因是形體分析不到位，如疊加式組合體，利用NX建模時(shí)，是逐漸一個(gè)一個(gè)形體疊加而成，學(xué)生在建模這一過程中能理解各個(gè)單獨(dú)形體的組成以及各形體之間的相互位置關(guān)系，再加以介紹定形尺寸和定位尺寸，使學(xué)生能熟練掌握尺寸標(biāo)注的方法。在組合體這章中，形體分析尤為重要，在教學(xué)中，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生如何利用NX進(jìn)行CSG機(jī)件構(gòu)型的訓(xùn)練，既能分析形體的組成，也能迅速建模。

4.機(jī)件的表達(dá)方式。如果說工程制圖是工程界的語(yǔ)言，那么機(jī)件的表達(dá)方式則是這種語(yǔ)言的語(yǔ)法。“語(yǔ)法”中的重點(diǎn)和難點(diǎn)較多，尤其是各種剖切的方法以及剖視圖在投影時(shí)要注意的事項(xiàng)。該部分內(nèi)容在講解時(shí)，介紹完基本知識(shí)點(diǎn)后選用相關(guān)典型機(jī)件，先利用NX進(jìn)行三維建模，讓學(xué)生熟悉機(jī)件的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后生成二維視圖并進(jìn)行相關(guān)剖切，這對(duì)于學(xué)生理解各種剖切的方法有很大幫助，可以在二維和三維之間自由切換，對(duì)剖切位置、剖視圖中的虛線是否存在、局部剖視中的斷裂線、斷面圖中何處有線等等問題能得到更直觀的理解。

5.常用件和標(biāo)準(zhǔn)件。NX軟件開發(fā)了常用件和標(biāo)準(zhǔn)件建模的快速方式，如齒輪，僅需輸入齒輪的基本參數(shù)即可完成建模，兩齒輪的嚙合的三維模型也可獲取。再如螺紋，可建模生成符號(hào)螺紋和詳細(xì)螺紋，符號(hào)螺紋在生成二維視圖時(shí)與國(guó)標(biāo)一致，詳細(xì)螺紋給學(xué)生更直觀的印象。因此，利用NX與課件，使學(xué)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的參數(shù)、結(jié)構(gòu)及表達(dá)方式得以理解和掌握。

6.零件圖和裝配圖。零件圖中，講解有關(guān)零件圖的內(nèi)容，重點(diǎn)介紹零件結(jié)構(gòu)、零件表達(dá)方案的選擇、零件圖的技術(shù)要求和零件圖的尺寸標(biāo)注。利用NX完成零件的三維建模，并在制圖模塊中生成相應(yīng)的二維工程圖，但零件圖中相當(dāng)關(guān)鍵的如尺寸標(biāo)注、形位公差、技術(shù)要求等仍需手動(dòng)添加，對(duì)NX自動(dòng)生成的二維工程圖中的一些細(xì)節(jié)也需要修改，這樣才能完成一張完整的且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的圖紙。

利用NX來講解裝配圖可起到事半功倍的效果，傳統(tǒng)制圖教學(xué)中，裝配圖的難點(diǎn)一是如何正確畫出裝配圖，二是如何讀懂裝配圖。NX中通過給零件添加相關(guān)約束關(guān)系即可完成三維裝配，在這一裝配過程中，學(xué)生能實(shí)時(shí)觀察并分析各零件的形狀特征和相互的位置關(guān)系，加強(qiáng)了對(duì)各零件的結(jié)構(gòu)形狀的認(rèn)識(shí)，為裝配圖的二維視圖和讀裝配圖作好準(zhǔn)備。利用制圖模塊可自動(dòng)生成二維裝配圖，但裝配圖應(yīng)選用何種表達(dá)方式仍是重點(diǎn)，裝配圖中如序號(hào)、明細(xì)欄、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等仍需手動(dòng)添加。

三、教學(xué)方法

在教學(xué)過程中，除了傳統(tǒng)的課堂講授基本知識(shí)之外，還有上機(jī)練習(xí)、課后習(xí)題練習(xí)等相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)中充分利用多媒體技術(shù)和CAI課件，通過生動(dòng)的動(dòng)畫、聲音、圖像等來講解制圖的內(nèi)容，利用NX軟件讓學(xué)生自行建立所需的機(jī)件的模型，這對(duì)于學(xué)生理解和消化課堂教學(xué)內(nèi)容有很大幫助，學(xué)生在建模過程中能充分調(diào)動(dòng)其主動(dòng)性和積極性，有些學(xué)生能積極思考，采用不同的方式方法來完成，但仍需教師在教學(xué)過程中把握要點(diǎn)，即不是以完成建模為目的，而是利用NX強(qiáng)大的建模功能來輔助學(xué)生理解制圖的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生正確繪制和閱讀工程圖的能力，培養(yǎng)學(xué)生從平面到空間，再?gòu)目臻g到平面的思維能力。課后習(xí)題練習(xí)同樣重要，一方面有助于學(xué)生掌握NX軟件的使用，另一方面促進(jìn)學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解和掌握，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。教師在平時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的課外答疑輔導(dǎo)，才能發(fā)現(xiàn)問題，鞏固學(xué)習(xí)效果。

四、教學(xué)實(shí)踐與效果

經(jīng)過工程制圖的教學(xué)改革后，學(xué)生的總體改變是對(duì)工程制圖課的興趣變濃，學(xué)生的空間想象能力得以提高，通過二維和三維的結(jié)合，更容易理解二維視圖。在二維視圖讀圖方面，更容易想象空間立體形狀，對(duì)投影和立體的對(duì)應(yīng)關(guān)系理解更為透徹，三維軟件對(duì)一些空間想象能力較弱的同學(xué)有很好的輔助作用，能將頭腦中所想象的立體結(jié)構(gòu)變成可見的三維模型，從抽象變?yōu)榫唧w，大大提高了學(xué)生讀圖的能力。實(shí)踐證明，通過這種教學(xué)改革后，學(xué)生在建模、讀圖、尺寸標(biāo)注、零件圖、裝配圖等方面都有很大提高，學(xué)生更能做到“有效聽課”，對(duì)一些空間立體感較弱的同學(xué)增加了學(xué)習(xí)興趣和自信心，學(xué)生成績(jī)普遍較高，收效甚好。

從教師角度來看，加強(qiáng)了教師自身對(duì)NX軟件的學(xué)習(xí)，并且尋找工程制圖和NX軟件之間的契合點(diǎn)以便更好的為教學(xué)服務(wù)，對(duì)教師的業(yè)務(wù)水平和知識(shí)的更新有很好的促進(jìn)作用。在教學(xué)過程中不能片面的講解三維軟件，而是要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)工程制圖中的思維，三維軟件只是輔助理解工程制圖中的內(nèi)容而不是課程的主要內(nèi)容，促進(jìn)教師在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面的研究，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

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