[摘 要] 培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力是中職《機(jī)械制圖》教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)PRO/E軟件的特點(diǎn)，利用其強(qiáng)大的三維建模功能及三維圖形向二維視圖轉(zhuǎn)化的功能相結(jié)合的方式，分別在截交線、組合體、零件圖和裝配圖教學(xué)中，此方法既節(jié)省了學(xué)校在掛圖、模型等教學(xué)資源的投入，也解決了學(xué)生中普遍存在的空間想象能力不足的問題，結(jié)果顯示出PRO/E在教學(xué)中的應(yīng)用能夠改善教學(xué)效果，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

[關(guān) 鍵 詞] PRO/E； 機(jī)械制圖；教學(xué)；應(yīng)用

《機(jī)械制圖》是中職學(xué)校機(jī)械類專業(yè)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，PRO/E（PRO/Engineer操作軟件）作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，它是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化、產(chǎn)品造型系統(tǒng)、參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。

PRO/E可以以動(dòng)態(tài)顯示的方式把截交線的形成、相貫線的產(chǎn)生以及立體內(nèi)部的復(fù)雜情形等表現(xiàn)得淋漓盡致。這不但可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物體的感性認(rèn)識(shí)，擴(kuò)展和培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)思能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，還有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且還可以強(qiáng)化教師和學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。相比以往傳統(tǒng)的教學(xué)方式更具有生動(dòng)性和易理解性。

1.PRO/E在截交線（平面截切圓錐）教學(xué)中的應(yīng)用

截交線和相貫線的畫法是《機(jī)械制圖》教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，是一個(gè)令學(xué)生迷糊、教師頭疼的問題。然而這部分內(nèi)容卻又直接關(guān)系到學(xué)生空間想象力和動(dòng)手能力的提升?，F(xiàn)在利用PRO/E的各模塊功能輔助教學(xué)，便可幫助學(xué)生順利理解和熟練掌握相關(guān)知識(shí)。下面用平行于某圓錐軸線的平面切割該圓錐所得到截交線的畫法為例，簡(jiǎn)述PRO/E輔助教學(xué)的過程：

①打開投影儀或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件，在PRO/E的零件板塊中建一個(gè)圓錐體的三維實(shí)體。

②創(chuàng)建一個(gè)平行于圓錐軸線的平面并以運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)圓錐進(jìn)行切割（PRO/E運(yùn)動(dòng)仿真功能，如圖1）。

③移除被切割（位于觀察者與切割平面之間的）部分，得到被切割后的三維實(shí)體（拉伸特征，如圖2）。

④在PRO/E繪圖板塊中導(dǎo)入該零件圖，隨即便可產(chǎn)生該形體的三視圖（如圖3）。

以上的教學(xué)演示過程主要以動(dòng)畫方式演示用平面切割曲面，以動(dòng)畫方式反復(fù)演示這一切割過程，讓學(xué)生觀察圓錐的變化，加深學(xué)生對(duì)物體由于切割產(chǎn)生形狀變化的認(rèn)識(shí)。在學(xué)生初步理解的基礎(chǔ)上，PRO/E還可以輕易改變切割平面的位置和角度，而得到圓錐體上不同的截交線（只需要在模型上加以修改，則會(huì)自動(dòng)生成不同的截交體及截交線），通過不同位置截交線習(xí)題的多次練習(xí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

2.PRO/E在組合體（切割體）教學(xué)中的應(yīng)用

為了使學(xué)生更好地觀察組合體的形成過程，可利用PRO/E的實(shí)體建模功能迅速形成三維模型，然后利用動(dòng)態(tài)的切割面對(duì)基本體進(jìn)行逐步切割，或利用PRO/E的裝配模塊功能將多個(gè)基本體通過一定的順序和位置關(guān)系進(jìn)行疊加，從而形成新的組合體。通過軟件的可逆操作和模型樹功能，可反復(fù)進(jìn)行模擬或單獨(dú)提取元素，最終使得難題迎刃而解，這有助于逐步提高學(xué)生的空間想象能力和空間分析能力，提高教與學(xué)的效率。

①打開PRO/E，在零件模塊中建一個(gè)基本體（長(zhǎng)方體）的三維實(shí)體模型（如圖4）。

②創(chuàng)建兩個(gè)相交的平面并以運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)長(zhǎng)方體進(jìn)行切割（按照一定的位置關(guān)系要求，如圖5）。

③移除被切割（位于觀察者與切割平面之間）部分，得到第一次被切割后的組合體三維模型（拉伸特征，如圖6）。

④再創(chuàng)建三個(gè)相交的平面并以運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)上一形體進(jìn)行第二次切割（按照一定的位置關(guān)系要求，如圖7）。

⑤再次創(chuàng)建一個(gè)曲面并以運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)上一形體進(jìn)行第三次切割（按照一定的位置關(guān)系要求，如圖8），最后得到第三次被切割后的組合體三維模型（如圖9）。

通過運(yùn)用軟件的各項(xiàng)功能對(duì)基本體進(jìn)行多次切割而得到一個(gè)符合要求的組合體，在每一次的切割后都可以快速形成相對(duì)應(yīng)的三視圖（圖10）：

在組合體的教學(xué)過程中，PRO/E可以通過軟件的作圖軌跡跟蹤，全程、清晰展示三維實(shí)體形成過程，并可同步更新二維三視圖。學(xué)生通過對(duì)三維實(shí)體、二維視圖的對(duì)照比較，了解規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步加強(qiáng)對(duì)形體的分析及讀圖和繪圖能力。

3.PRO/E在裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用

裝配圖的繪制是《機(jī)械制圖》課程的重要章節(jié)。學(xué)生要完成裝配圖的繪制，首先必須對(duì)裝配體的結(jié)構(gòu)、功能以及拆卸、裝配順序和方法有所了解。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，一般是通過實(shí)物或掛圖進(jìn)行講解，實(shí)物教學(xué)在一般中職學(xué)校沒有完善條件，而在掛圖演示中，組成裝配體的各個(gè)零件是“死”的，很多學(xué)生無法弄清楚具體的裝配過程。而PRO/E的運(yùn)動(dòng)仿真功能可以動(dòng)態(tài)地模擬裝配體的裝配過程，更加形象逼真。可以根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理將零件裝配成部件或機(jī)器，將裝配或拆卸過程做成動(dòng)畫，如圖11：

我們利用PRO/E軟件提供的爆炸圖動(dòng)態(tài)地演示出各零件的拆卸、裝配順序，同時(shí)還能夠清楚地將各個(gè)零件之間的裝配位置關(guān)系表達(dá)出來。裝配好的部件或機(jī)器可利用PRO/E的運(yùn)動(dòng)仿真功能進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫演示，如果裝配錯(cuò)誤或有缺陷，模擬運(yùn)動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)干涉，PRO/E可以自動(dòng)找到干涉點(diǎn)并以亮色顯示，學(xué)生便可進(jìn)行重裝或修改，直至完全正確。

通過PRO/E軟件在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用，確實(shí)克服了傳統(tǒng)實(shí)物模型教學(xué)的種種不足，不僅使教學(xué)活動(dòng)生動(dòng)、形象、直觀，提高課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，還有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力，使難以理解的概念、過程變得簡(jiǎn)單易懂、容易接受，同時(shí)也使教學(xué)過程變得生動(dòng)形象、妙趣橫生。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝凌云.PRO/E產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[D].北京：清華大學(xué)，2010.

[2]王嫦娟.Unigraphics教學(xué)應(yīng)用研究[D].青島：山東科技大學(xué)，2006.

[作者簡(jiǎn)介]

何鋒（1972—），男，漢族，湖南省岳陽市人，本科，高級(jí)技師。研究方向?yàn)闄C(jī)械加工與制造、機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化。

[作者單位]湖南省岳陽市高級(jí)技工學(xué)校

（編輯：李艷韜）