《機械制圖》教學中三維軟件與傳統教學方式的比較

陳相

摘 要： 如何使學生或參訓人員掌握《機械制圖》相關知識，一直是困擾職業院校機械教師的老大難問題。隨著各種三維繪圖軟件的出現、普及和不斷完善，如何在教學中發揮三維軟件的優勢，幫助學生提高學習效率、培養自身的空間想象能力、鍛煉學生的繪圖能力，是現階段機械教師需要密切關注的。與此同時，完全依賴于三維繪圖軟件的教學模式是否可以取代現有的傳統教學方式，也是一個值得關注的課題，它們之間各有什么優缺點，這些優缺點是否可以互補，或者二者結合后的全新教學模式，能不能取得教學上的突破，同樣是值得我們思考的。

關鍵詞： 機械制圖 三維繪圖軟件 傳統教學方式

《機械制圖》是一門集工具實踐性和空間理論性于一體的學科，是學習機械專業其他課程的基礎和必備條件，只有看懂了相關零件的示意圖，才能很好地掌握相應知識。同時，《機械制圖》的相應知識是始終伴隨機械從業人員一生的，車銑刨磨鉆鉗等各個工種的工人都需要看懂圖紙后才能加工，因此，機械制圖的掌握程度對于機械設計人員來說就更加重要了。

目前，三維繪圖軟件逐漸普及，相應功能也逐漸完善，如PRO/E、UG、SolidWorks、CAXA，等等，都具有三維立體軟件轉換為二維圖形的功能，因而大有取代二維制圖軟件的趨勢。許多職業學校授課或企業培訓中，經常借助于三維軟件進行教學，優點是十分直觀立體，學生或參訓人員能夠不需要多加思考，就能明白零件的造型結構。但是，一些問題也逐漸出現，主要有以下幾點。

1.雖然三維軟件具有把三維立體圖形轉換為二維圖形的功能，但轉變后的二維圖形，有些細節部分仍不能完整地表現出來，與手繪圖形標準略有不同。如PRO/E中三維軟件將立體圖轉換為二維視圖的視圖方向和方式是固定的，但是在實際繪圖中，繪圖的宗旨是符合國家標準及表達清晰簡潔，使看圖者能夠輕易看懂圖。但是PRO/E除了能迅速把立體圖轉換為三視圖以外，其余視圖表達起來較為麻煩，如繪制移出斷面圖、重合斷面圖、局部視圖、局部剖視圖，等等。在實際生產實踐中，往往很多圖形三視圖是不能夠表達清楚的，這時就需要運用這些視圖進行表達，但PRO/E并不能方便地繪制出來，這時它們的優勢就體現出來了，而三維軟件立體圖轉換為三視圖的功能就顯得不夠全面了。同時，在繪圖的要求和準則上，有時難以兼顧，比如主視圖的選擇，在國家標準中規定，主視圖的選擇需要考慮到各方面因素，遵循相應的準則，主要有加工位置原則、工作位置原則及形狀特征原則，這些準則都是為了讓讀圖者讀圖時更加簡便、明了。但是三維軟件三維立體圖轉換為二維圖形時，需要提前考慮到以上原則，在繪制立體圖時就需要提前確定主視圖方向，但這樣往往繪制起來較為繁瑣，耗費較長時間。從繪圖表達的靈活性角度說，三維軟件仍有不足之處，相比二維視圖來說，這是三維軟件較為突出的短板。

2.三維軟件在立體圖轉換為二維圖形時，在國家標準的執行和遵守上有所限制。因歷史原因，中國的工業發展與俄羅斯有密切聯系，他們的標準滲透到了中國工業的各個方面，包括機械制圖、工藝標準等，所以中國目前的標準與俄羅斯極為相近。但是目前市面上的幾款常用的三維繪圖軟件大都來自歐美國家，雖然設置中包含各種主要標準，如美國標準（ANSI）、日本標準（JIS）、英國標準（BS）、法國標準（NF）、德國（主要指原聯邦德國）標準（DIN）、俄羅斯等獨聯體國家標準等。這幾個主要標準中，通常的區別是第一視角與第三視角的選用不同，但實際上，標注的習慣和方式與中國的標準也有所區別，即使是俄羅斯的國家標準。如國家的圖線標準《機械制圖圖線》（GB/T17450-1998、GB/T4457.4-2002）中各種圖線重合時的畫法規定，當集中圖線重合時，繪制的順序應該是：可見輪廓線—不可見輪廓線—軸線或對稱中心線—雙點畫線，但在三維軟件轉化成二維圖形時，就不能很好地區別這一點，仍然需要重新改動，較為麻煩。另外，要求的粗細實線的寬度、半徑直徑的標注方式、尺寸線的箭頭終端形式的畫法等，都有所區別。因此，三維軟件對于國家標準的掌握不能起到很好的引導作用，往往很多學員會誤認為國內外的標準都是一樣的，只是方式多一些而已。所以，三維軟件在中國國家標準的完善程度上仍然需要加以改進，符合中國國情。

3.在有些單位及學校中，三維軟件在機械制圖學習中的過度運用，直接導致的問題就是學生繪圖動手能力的減弱和空間想象能力的退步，尤其體現在剖視圖的繪制中。如在國標中規定，剖視圖剖切之后，在剖切投影方向上能夠投影出來的圖形都需要畫出，同時剖視圖就是為了表達內部結構，不可見輪廓線即虛線是不需要畫出來的。很多三維軟件把立體圖轉換為二維圖形時，不能很好地做到這一點，這對學生或參訓人員來說，會有一定的誤導，不符合國家標準，直接導致的結果就是在手工或者二維軟件繪圖時，也按照錯誤的方式畫出來，不能很好地理解剖切物體的內部結構，繪圖動手能力大打折扣。同時，對長期依賴與三維軟件的學生或參訓人員來講，三維軟件雖然能顯示剖切圖形內部復雜的結構，較為直觀方便，但往往一離開三維軟件就寸步難行，缺乏必要思考，對空間想象能力的培養和提高往往起到限制的作用，因此，三維軟件在機械制圖教學中的使用需要多加考慮和安排。

在平時教學中發現，當學生或參訓人員具有一定基礎，掌握了一定的視圖投影規律和知識之后，再利用三維軟件加以鞏固和輔助，不但可以強化之前學習的理論知識，如各項國家標注標準、剖視圖的畫法等，而且可以培養學生掌握一項較為實用的工具軟件，為其以后的工作做好準備，一舉兩得。

三維軟件在機械制圖教學中的應用，就像是一把雙刃劍，有較好的一面，也有限制教學進行的一面，如何尋找到二者之間的平衡點，物盡其用地為大家服務，我們還需要多加探索和努力。機械制圖作為一門工具課程，首先是培養學生的動手讀圖能力，就目前而言，在學習該課程的前期階段，傳統的授課方式，讓學生親自動手繪圖仍然是最為合適的選擇。相信通過大家的不斷努力和探索，定能找出與時俱進、與實踐生產設計同步的機械制圖教學方法，從而最大限度地幫助學生和參訓人員較快地掌握機械制圖的繪圖技巧。