基于三維CAD軟件的《工程圖學》教學手段改革的研究①

趙彩虹++尹涓

摘 要：文中針對《工程圖學》課程，對其教學過程中教學效果的改善提出了一種解決措施，即以三維CAD軟件為工具，圍繞教學內容組織和教學手段開展改革和優化，以幫助學生更好的掌握該課程的學習內容。文中結合三維CAD軟件的立體建模方法、動畫模擬裝配、關鍵幀的應用等技術對《工程圖學》課程中組合體、機件表達方法、裝配圖等知識點的教學組織和優化詳細給出解決方案，將三維立體的生成、剖視圖的形成和繪圖、裝配體的裝配和工作原理直觀的展示給學生。從教學反饋顯示運用三維手段輔助教學，課堂教學效果顯著提高，提升了教學質量。

關鍵詞：工程圖學 形象思維 教學手段 三維CAD

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0189-03

《工程圖學》是工科院校一門重要的專業基礎課程，是工程界的語言，對學生的形象思維有很高的要求。為了提高教學效果，幫助學生更好的掌握本課程的教學內容，為后續的專業課程學習打下堅實的基礎，教師應該不斷改進教學方法，精選教學案例，優化教學手段。另外傳統的工程圖學內容以生成二維圖為輸出，而隨著計算機技術的發展，在很多企業內設計與制造過程實現了無圖紙化。結合多年的教學過程，該文將圍繞三維CAD軟件在教學過程中的部分應用展開闡述，以幫助學生更有效的學習本課程，并對行業中工程圖繪制手段有初步的認知。

1 基于立體建模的組合體繪圖法

組合體知識的學習是在基本體的基礎上進一步通過較復雜形體的閱讀與繪制來訓練學生的空間形象思維能力，為零件圖和裝配圖的學習奠定基礎。傳統的教學中按照組合體的各種組合形式、組合體的繪制方法、組合體的分析方法、組合體的軸測圖、組合體的尺寸標注等知識點來安排教學內容，在知識點上有內容重復，耗費教學課時較多。教師課前做好三維模型，利用Pro/E軟件對操作步驟的查看和編輯功能，將三維立體的生成過程直觀的交互的展示給學生，讓學生在先進的教學手段和方法下輕松學習。研究者在Pro/E平臺下以軸承座為例來闡述組合體的教學內容安排。

將拉伸的定義介紹給學生，讓學生對形狀特征視圖有直觀的認識。拉伸的要素是繪制形狀特征的截面加上拉伸高度的位置信息，從而學生能夠明白看圖要找出結構的形狀特征和位置信息及其所在的投影面信息。

將軸承座分割成五個基本體，分析基本體之間相互位置關系、主次關系、表面連接關系，選擇主視圖的擺放位置和投影方向、確定好繪圖基準，按形體逐個繪制形狀特征視圖和其他視圖，在形體分析的基本方法之下注意細節的線條處理，從而完成三視圖的繪制。

同理按照形體分割的步驟逐個標注每個形體的定形尺寸和定位尺寸，注意定位尺寸和尺寸基準的合理性。

在案例分析過程中講解各形體位置關系，表面連接方法，形體分析法的概念、畫組合體三視圖的步驟等知識點，增加學生學習的樂趣，從而提高學習效率。

2 基于動畫演示的機件表達法

三維軟件的動畫仿真模塊可使用關鍵幀建立基本動畫設計，把三維模型的不同角度和剖切的照片用快照的方式捕捉，并加入關鍵幀形成時間序列，進而完成動畫制作。在機件表達中運用動畫演示法講授知識點，翻轉了傳統的圖示講授法。

采用三維軟件完成零件或組件建模并生成其剖切動畫，將全剖視圖、半剖視圖、局部剖視圖以動畫的形式展現在學生面前，從動畫中總結剖視圖的概念、剖視圖的分類和剖切面的分類這些基本知識點，直觀地展示各類剖視圖生成的過程。結合教師引導性提問，觀察三種剖視圖的相同之處和不同之處，總結三種剖視圖的使用場合和畫圖方法。

基于動畫演示的機件表達法打破傳統靜態圖解法，給學生直接的感觀認知，提高學生學習的樂趣和效率。

3 基于裝配仿真演示的裝配圖學習法

以減速器為例完成減速器三維建模并運用三維軟件的動畫設計模塊完成減速器拆裝演示讓學生了解裝配體、零件和組件間的關系；運用機構仿真模塊完成齒輪嚙合的機構運動仿真讓學生了解裝配體的工作原理，結合實驗室減速器拆裝實驗，為裝配圖的知識點學習提供鋪墊，提高學生學習興趣，運用動畫演示法、實驗法、案例教學法有效地完成該知識點的學習。

4 結語

在教學中引入三維CAD軟件，結合知識點的講解要求，打破枯燥傳統方式，增加了課堂教學的直觀性和生動性，提高了學生學習的主動性和效率。從教學反饋顯示，運用三維手段輔助教學，課堂教學效果顯著提高，提升了教學效率，將縮短的課時拓展到案例教學中，讓學生及早接觸現代設計手段，深入了解先進的制圖技術，提高實踐能力。

參考文獻

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