基于項(xiàng)目式教學(xué)法及Pro/E軟件的機(jī)械制圖教學(xué)改革研究

嚴(yán)小黑

摘 要 闡述通過(guò)引入項(xiàng)目式教學(xué)法及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)改革機(jī)械制圖課堂教學(xué)，鍛煉學(xué)生的三維想象能力，提高課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目式教學(xué)法；機(jī)械制圖；Pro/E；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）06-0112-03

Abstract In this paper， the project-based teaching method and the advanced computer aided design software are introduced to reform the teaching of mechanical drawing， and train the students ability of 3D imagination， and improve the teaching efficiency， and enhance teaching effect.

Key words project-based teaching method； mechanical drawing； Pro/E； reform in education

1 前言

機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握如何讀和繪制機(jī)械零件圖、機(jī)器裝配圖，學(xué)生對(duì)該門課程的掌握好壞直接影響其后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)（如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等）。同時(shí)，該課程也是學(xué)生進(jìn)入機(jī)械行業(yè)的一塊基石，該基石是否穩(wěn)固，將直接影響學(xué)生的職業(yè)發(fā)展。目前，高校機(jī)械制圖的課程教學(xué)仍主要按學(xué)科結(jié)構(gòu)以循序漸進(jìn)方式安排教學(xué)內(nèi)容，未能凸顯其在今后工作中的用途。同時(shí)，高校機(jī)械制圖課堂仍主要采用兩種教學(xué)方式。

一種是單純板書的教學(xué)方式，這種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)是能鍛煉師生的手工作圖能力，但課堂效率低。在此種教學(xué)方式中，教師可以使用實(shí)物模型來(lái)輔助教學(xué)，實(shí)物模型雖然有較好的直觀教學(xué)效果，但存在模型體積大、重量大、攜帶不方便和不便及時(shí)更換的問(wèn)題。

另一種是多媒體+板書的教學(xué)方式，此種方式仍主要只是簡(jiǎn)單地將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入教學(xué)課堂，通過(guò)PPT課件展示機(jī)械制圖的知識(shí)點(diǎn)，課堂效率有所提高，但PPT課件仍以文字及圖片展示知識(shí)為主，很難形象動(dòng)態(tài)展示機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)及視圖表達(dá)。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，出現(xiàn)許多計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造軟件，如Pro/E、UG、SolidWorks等，合理地將這些軟件引入傳統(tǒng)的機(jī)械制圖課堂，會(huì)有效提高機(jī)械制圖課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果。

2 引入項(xiàng)目式教學(xué)法，構(gòu)建機(jī)械制圖課程內(nèi)容新結(jié)構(gòu)

目前，高校機(jī)械制圖課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)偏向于學(xué)科體系，按照循序漸進(jìn)的方式以章節(jié)順序進(jìn)行排序，具體情況如下[1]。

第一章：制圖基本知識(shí)和技能，內(nèi)容包括機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本規(guī)定、平面圖形的尺寸分析和畫法等。

第二章：投影基礎(chǔ)，內(nèi)容包括投影的基本知識(shí)、三視圖、立體的表面交線等。

第三章：組合體，內(nèi)容包括組合體的畫法、組合體的尺寸標(biāo)注、讀組合體視圖等。

第四章：機(jī)件的表達(dá)方法，內(nèi)容包括視圖、剖視圖、斷面圖、其他表達(dá)方法等。

第五章：標(biāo)準(zhǔn)件與常用件，內(nèi)容包括螺紋及螺紋緊固

件、鍵連接與銷連接、齒輪等。

第六章：零件圖，內(nèi)容包括零件圖的視圖表達(dá)、零件圖的尺寸標(biāo)注、零件圖的技術(shù)要求、各類典型零件圖等。

第七章：裝配圖，內(nèi)容包括裝配圖的表達(dá)方法、讀裝配圖和拆畫零件圖等。

在引入項(xiàng)目式教學(xué)法后，新的課程內(nèi)容將打破傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)，通過(guò)一系列與工作崗位相關(guān)的具體項(xiàng)目來(lái)建立項(xiàng)目化的課程結(jié)構(gòu)，這些項(xiàng)目通常就是典型零件、典型產(chǎn)品，并將工作化的學(xué)習(xí)任務(wù)轉(zhuǎn)換成課程內(nèi)容。課程內(nèi)容按照如下順序進(jìn)行編排。

項(xiàng)目一：吊鉤、扳手等典型平面圖形。任務(wù)1：學(xué)習(xí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)2：幾何作圖方法。任務(wù)3：繪制吊鉤、扳手平面圖形。

項(xiàng)目二：一般零件的三視圖。任務(wù)1：學(xué)習(xí)正投影法及三視圖。任務(wù)2：畫機(jī)座的三視圖。任務(wù)3：畫軸承座的三

視圖。

項(xiàng)目三：軸套類零件圖。任務(wù)1：讀并繪制齒輪軸零件圖。任務(wù)2：讀并繪制套圈零件圖。

項(xiàng)目四：盤蓋類零件圖。任務(wù)1：讀并繪制端蓋零件圖。任務(wù)2：讀并繪制法蘭盤零件圖。

項(xiàng)目五：支架類零件圖。任務(wù)1：讀并繪制拔叉零件圖。任務(wù)2：讀并繪制搖臂零件圖。

項(xiàng)目六：箱體類零件圖。任務(wù)1：讀并繪制泵體零件圖。任務(wù)2：讀并繪制銑刀頭座體零件圖。

項(xiàng)目七：裝配圖。任務(wù)1：讀并繪制聯(lián)軸器的裝配圖。任務(wù)2：讀并繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖。任務(wù)3：讀并繪制減速器的裝配圖。

學(xué)生在完成項(xiàng)目一和項(xiàng)目二的過(guò)程中，將掌握學(xué)科體系中對(duì)應(yīng)的第一章、第二章和第三章的知識(shí)；在完成項(xiàng)目三到項(xiàng)目六的過(guò)程中，將掌握學(xué)科體系中對(duì)應(yīng)的第四章、第五章和第六章的知識(shí)；在完成項(xiàng)目七的過(guò)程中，將掌握學(xué)科體系中對(duì)應(yīng)的第七章的知識(shí)。項(xiàng)目式教學(xué)是以項(xiàng)目任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)和展開教學(xué)進(jìn)程的教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生直接面對(duì)的是與工作相關(guān)的具體的項(xiàng)目，通過(guò)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)的學(xué)習(xí)以完成工作化的項(xiàng)目任務(wù)，能清楚認(rèn)識(shí)機(jī)械制圖課程在今后工作中的用途，從而極大地提高學(xué)習(xí)興趣和職業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)之間的無(wú)縫對(duì)接。

3 引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，提高機(jī)械制圖課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果

Pro/E是一款使用廣泛的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，其常被應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)與制造，能形象表現(xiàn)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)及機(jī)器的裝配與組成。現(xiàn)通過(guò)舉例來(lái)闡述其能在機(jī)械制圖課堂上發(fā)揮的作用。

“相貫線”是機(jī)械制圖投影基礎(chǔ)一章的難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以充分利用Pro/E軟件的三維建模功能動(dòng)態(tài)顯示相貫線的形成、形狀及變化，讓學(xué)生形象地了解相貫線的形成，充分理解相貫線的性質(zhì)。如在講解兩圓柱相交時(shí)，教師可以通過(guò)Pro/E軟件演示兩圓柱正交及偏交時(shí)相貫線的形狀變化，還可以通過(guò)修改兩相交圓柱的直徑，讓學(xué)生觀察兩圓柱直徑變化對(duì)相貫線彎度及彎曲方向的影響（如圖1所示），從而讓學(xué)生在探索和發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中掌握相貫線的形成規(guī)律[2]。

“組合體的三視圖”是機(jī)械制圖教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)入復(fù)雜零件圖學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。在講解這部分內(nèi)容時(shí)需要先展示給學(xué)生一個(gè)組合體，若以掛圖或靜態(tài)圖片的方式來(lái)展示，則需要多張圖片才可能讓他們看清楚組合體的結(jié)構(gòu)，而且還存在當(dāng)組合體結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，多個(gè)圖片仍難以表達(dá)清楚組合體結(jié)構(gòu)的情況。若通過(guò)Pro/E三維設(shè)計(jì)圖來(lái)展示，則會(huì)達(dá)到意想不到的效果。Pro/E可對(duì)組合體零件進(jìn)行各方位的展示（如圖2所示），這樣學(xué)生就能看清楚組合體各方位的結(jié)構(gòu)。

除此以外，還可以通過(guò)改變Pro/E圖形的特征顯示數(shù)量來(lái)展示組合體的組成結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

在形成組合體的三視圖時(shí)，可以通過(guò)改變Pro/E圖形的看圖方向和顯示效果，來(lái)形象動(dòng)態(tài)地告知學(xué)生組合體三視圖的形成過(guò)程，如圖4所示。

而且Pro/E是智能的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，其基于特征的實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)，能做到隨意更改草圖，從而改變模型結(jié)構(gòu)。在組合體的教學(xué)過(guò)程中，教師可以針對(duì)不同的教學(xué)目標(biāo)實(shí)時(shí)地調(diào)整模型結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自己的教學(xué)目的。

所以，結(jié)合Pro/E的三維建模來(lái)講解組合體、零件圖的教學(xué)內(nèi)容，可以讓學(xué)生對(duì)組合體、零件圖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)不再是停留在腦海中，而是真實(shí)動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)在眼前。該效果甚至比看實(shí)物模型更生動(dòng)、更有趣，是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的一種行之有效的手段。如此一來(lái)，不僅促進(jìn)了學(xué)生讀圖、畫圖的能力，還發(fā)展了學(xué)生的空間想象能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維能力。

“裝配圖”是機(jī)械制圖的一個(gè)重難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于初次接觸裝配圖的學(xué)生來(lái)說(shuō)，往往很難讀懂裝配圖，特別是對(duì)裝配圖由哪些零件構(gòu)成、各零件的具體形狀以及各零件之間的裝配關(guān)系想象不清楚。Pro/E的組件模塊可以將一個(gè)機(jī)器的各個(gè)零件按一定的裝配關(guān)系一一組裝起來(lái)。通過(guò)教師在Pro/E中的組裝演示教學(xué)，學(xué)生可以很清楚地了解裝配圖的組成零件、各零件的形狀及零件與零件之間的裝配關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)裝配圖的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生感到學(xué)讀裝配圖不再是那種空想、紙上談兵式的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)積極性大為提高，讀圖和識(shí)圖能力得到明顯提高。圖5給出的是Pro/E對(duì)減速器的部分裝配過(guò)程。

以上就Pro/E在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用通過(guò)部分舉例進(jìn)行了闡述，但其應(yīng)用不僅限于此，其可貫穿于整個(gè)機(jī)械制圖教學(xué)的始終。關(guān)于Pro/E在機(jī)械制圖其他教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，此文就不再一一累述。

4 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械制圖教學(xué)中引入項(xiàng)目式教學(xué)法，可以使學(xué)生在有目標(biāo)的行動(dòng)化學(xué)習(xí)中獲取理論知識(shí)，積累實(shí)踐知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生直接面對(duì)的是與工作相關(guān)的具體的項(xiàng)目，能讓學(xué)生清楚認(rèn)識(shí)機(jī)械制圖課程在今后工作中的用途，極大地提高學(xué)習(xí)興趣和職業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)之間的無(wú)縫對(duì)接。將Pro/E等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件引入傳統(tǒng)機(jī)械制圖課堂，可以使機(jī)械制圖教學(xué)過(guò)程變得靈活多樣、生動(dòng)活潑，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果，而且能讓學(xué)生在掌握基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上熟悉現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需要，打好學(xué)生就業(yè)的基石。當(dāng)然，如何將傳統(tǒng)教學(xué)方法與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件結(jié)合得更好，仍然是進(jìn)一步深化教學(xué)改革，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的一個(gè)重要問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙利平.三維制圖在高職機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教研究，2010（11）.