姜明　羅逸葦　孟鑫沛

摘 要：《機械制圖》是很多工科專業(yè)的專業(yè)基礎課，重點培養(yǎng)學生的空間想象力和零、部件工程圖讀圖與繪圖能力。由于高職學生三維空間想象能力相對較差，傳統(tǒng)教學中一直存在“看圖難”和“繪圖難”兩大問題。通過在教學中引入二維、三維軟件，用二、三維軟件的轉換講解繪圖規(guī)則，可以極大的幫助高職學生對繪圖規(guī)則的理解，提高他們的讀圖與繪圖能力。

關鍵詞：機械制圖 二維軟件 三維軟件

1 引言

在高職教育中，《機械制圖》是機械工程相關專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課，主要培養(yǎng)學生的空間想象力，以及識讀和繪制機械零、部件工程圖的能力，為后續(xù)《機械制造技術》、《機械設計》、《數控加工》、《模具設計》等多門課程的教學奠定基礎，嫻熟的識圖制圖能力是學生成功走上“繪圖員”、“數控加工”、“模具設計”、“質檢”等工作崗位的有力保障。在傳統(tǒng)的教學模式中，從點線面的投影開始，由于部分學生空間想象能力欠缺，很難掌握空間與平面間的轉換技巧，難以完成用平面表示空間的學習任務，進而覺得這門課程難學甚至放棄。尋求一種簡單可行的方法來演示空間向平面投影的關系一直是該課程任課老師孜孜以求的目標。

近年來，CAD軟件功能日趨強大，數字化加工手段被廣泛應用于機械制造業(yè)，很多企業(yè)的工作崗位已不再需要手工繪圖，傳統(tǒng)的“看圖紙加工”的方式正在向“三維模型直接生成加工代碼或加工工藝”轉變。為實現高職教育與工作崗位的無縫對接，《機械制圖》的教學改革迫在眉睫，摒棄傳統(tǒng)教學過程中的過時的內容和方法，引入先進的CAD軟件演示繪圖原理與規(guī)則，改進和優(yōu)化教學方法，提高高職學生對本課程的學習興趣，夯實他們的專業(yè)基礎能力。

2 引入CAD軟件后，《機械制圖》在以下幾個方面進行改革

2.1 修改“點”、“線”、“面”的投影教學順序

在《機械制圖》傳統(tǒng)教學中，“點”、“線”、“面”的投影知識是本課程的基石，如果沒有熟練掌握，就不可能正確完成手工繪圖。傳統(tǒng)教學中，先講點的投影，兩點構成線，三點構成面，這部分內容占用了較長的學時，對于空間想象能力欠缺的學生來說，這部分內容枯燥乏味，讓他們在初步接觸《機械制圖》時，便失去了對課程的學習興趣。改革后，跳過點與線的投影知識，直接進入組合體三視圖的學習。通過三維軟件對典型組合體建模，利用軟件的視圖與顯示設置，可以從找到面的投影，到面的投影中找特殊線，從特殊線上找特殊點，完成“面”、“線”、“點”的投影教學，增強空間轉換能力。

2.2 二維CAD軟件在《機械制圖》課程中的應用

2.2.1 精準貫徹“國家標準”

傳統(tǒng)教學中，《機械制圖國家標準》相關圖幅尺寸、線型、字體、標注等內容既需要記憶，又需要在制圖中貫徹，而手工繪圖中對線寬、非連續(xù)線疏密程度、字體大小等只能憑直觀感受，不能嚴格準確度量，而在二維繪圖軟件（如AutoCAD）中，這些內容均可設置，圖框、標題欄等可直接調用，精準、便捷，大大提高了繪圖質量。

2.2.2 解決手工作圖難點

手工作圖中的正多邊形、橢圓、等分線段、圓弧過渡、公切線等內容，需要學生有良好的幾何功底才能掌握，且繪制步驟繁瑣，效率低。引入二維CAD技術后，這些內容均可以通過簡單的命令實現，大大提高了繪圖效率，對于“天生對電腦感興趣的00后們”來說，學習制圖會變得其樂無窮。

2.3 三維CAD軟件《機械制圖》課程中的應用

2.3.1 解決“截交線”、“相貫線”繪制難點

傳統(tǒng)教學中，“截交線”、“相貫線”的內容抽象難懂，在生產中幾乎無實際意義，但在二維繪圖中又不得不進行繪制，面對二維繪圖無法回避的問題，在三維繪圖軟件中卻可以輕松化解，用三維CAD軟件建模后，“截交線”、“相貫線”可以在建模過程中“自然”形成，無需花費大量課時就可以讓學生在建模中獲得深刻體會，之后再補充少量“截交線”、“相貫線”的二維繪圖技巧，如平面斜切圓柱體，截交線為橢圓，找到橢圓的象限點，直接用橢圓命令即可將其繪出;再如不等徑的兩個圓柱相貫，其相貫線為圓弧，找到圓弧的三個特殊點，或根據圓弧的半徑即可用圓弧命令完成其相貫線。舍棄了“一般位置點”的作圖，對學生空間想象力的要求大大降低，“截交線”、“相貫線”這樣的傳統(tǒng)教學難點不攻自破。

2.3.2 解決“讀圖難”問題

《機械制圖》重點培養(yǎng)學生的空間想象力，受學時和學生基礎限制，這項內容一直是傳統(tǒng)教學的難點，教師們采用了各種各樣的方法幫助學生建立空間想象力，如購置教學模型、用橡皮泥塑形，切蘿卜等等，通過實物呈現的方式讓學生先直觀感受，再逐步建立空間想象。這些方法中的教具都是有限的，且不易更改形狀，而引入三維軟件后，學生在學習了常用的建模命令后，可以通過三維軟件，把自己從圖紙上“看到”的物體進行分塊建模，再疊加、切割，建模同時可以實時翻轉審查模型是否與二維圖形相符;教師對二維圖形稍作調整，所表達的立體就有了不同的變化，通過建模的過程可以讓學生體會這些變化與不同，加深對空間立體的理解;分塊建模的思路便于培養(yǎng)學生“由簡單到復雜”的分析方法的養(yǎng)成，學生建模過程中反映出的錯讀、漏讀信息也可以被教師及時掌握和糾正。三維軟件的引入既提高了課堂效率，也為學生課后自主學習提供了有效手段，空間想象力不足的同學不至于被“卡”在“想象”一環(huán)節(jié)。在“剖視圖”、“斷面圖”等模塊中，學生需要完全靠想象“剖切”實體，對學生的想象力提出了更高的要求，而在三維軟件里，學生可以對三模模型進行任意“剖切”，這是實物教具無法實現的，將知識點由抽象轉化為具體，教學難點迎刃而解。

2.3.3 解決“畫圖難”問題

“畫圖難”指的是學生不懂得如何表達零、部件。傳統(tǒng)教學中受手工繪圖和二維軟件繪圖速度的制約，教師在“零件圖”的教學中，通常是以講述為主，而沒有充足的時間讓學生在課堂上完成各種典型零部件的工程圖，其實踐訓練的缺乏導致學生在選擇零件表達方法時常常無所適從，除了三視圖外，不知道還可以用什么方法表達零件。引入三維CAD技術，學生可以從虛擬零件庫中調取零件，通過簡單的“投影視圖”、“剖切視圖”等命令快速生成工程圖， 手工繪圖90分鐘難以畫完的工程圖，往往10分鐘就可以生成，大大提高了課堂效率。課堂教學可以分組進行，將各組對統(tǒng)一模型生成的工程圖進行對比、討論，評選出最符合“看圖容易、畫圖簡單”的工程圖，總結該類型零件的表達方法，并對大量結構稍有不同的同類型零件進行強化訓練，加強學生對“機件的表達方法”、“零件圖”等知識點的理解，達到靈活表達零部件的目的，解決“畫圖難”問題。

2.3.4 利用三維軟件的“裝配”、“運動仿真”、“拆裝動畫”功能，解決部件的結構設計、工作原理、拆裝工藝問題

傳統(tǒng)教學中，從“裝配圖”中識讀部件的工作原理和裝配工藝， 雖然可輔以適當動畫演示，但課堂教學仍以教師講授為主，難以安排實踐環(huán)節(jié)訓練學生自主思考。引入三維CAD技術后，學生可以調取三維零件模型，進行虛擬裝配和渲染，并根據小組討論，將部件的工作原理、拆裝順序生成運動仿真和拆裝動畫，再進行分組演示和比較。如遇運動干涉等問題，學生還可以通過修改零件的結構或尺寸來解決，不僅讓學生掌握了零件的結構工藝，還培養(yǎng)了學生的設計和創(chuàng)新能力。從實踐結果看，傳統(tǒng)教學中學生“看不懂”的典型部件，在引入虛擬裝配環(huán)節(jié)后，幾乎各組都能生成正確的“傳動原理”和“拆裝順序”動畫。

3 結語

綜上所述，在高職《機械制圖》課程教學中，應參考用人單位對相關工作崗位的知識能力與知識結構要求，刪減手工繪圖知識與能力培養(yǎng)的相關知識，借助CAD軟件輔助相關知識點的講解，不僅可以幫助學生輕松理解知識點，突破傳統(tǒng)教學中的“繪圖難”、“讀圖難”兩大難關，還可以建立虛擬資源庫，從根本上解決實訓設備、實訓場地不足的問題，在相同的時間內實現實踐最大化，通過大量的實操練習提高學生的繪圖技能。另外，隨著職業(yè)教育本科化的發(fā)展趨勢，對職業(yè)教育培養(yǎng)對象的要求也會從“操作人員”向“設計人員”過渡，在《機械制圖》教學中引入三維建模技術，還能實現“從上向下”的設計過程，讓學生真正理解機械產品的設計理念與設計方法，為創(chuàng)新設計提供可能，只有將這種理念內化于心，學生才能在職業(yè)崗位上走得更遠、走得更穩(wěn)。

二維、三維軟件的學習看似占用了一定的課堂環(huán)節(jié)，但“磨刀不誤砍柴工”，其成就的學生自主學習能力、自主思考模式卻能使學生受益終身。在校學習的知識再多，學生走上社會也會深感不夠用，有了自主學習的能力，才能擁有長足發(fā)展的潛力，軟件的學習和思維模式的改變，必將激發(fā)學生自主學習自覺性，提高《機械制圖》教學效果，助力學生在技能大賽中獲得更優(yōu)異的成績，并能更好的勝任將來的專業(yè)工作。

基金項目：2019年廣東省高職教育機械制造類專業(yè)教學指導委員會教學改革項目普通項目——基于三維CAD 技術的《機械制圖》教學改革，JZ201905。

2019年廣東省高職教育機械制造類專業(yè)教學指導委員會教學改革項目普通項目——產教融合背景下高職智能制造專業(yè)群人才培養(yǎng)改革與實踐，JZ201908。

東莞職業(yè)技術學院2020年教學改革重點項目——《機械制圖》混合式教學模式探索。

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