三維Pro/E軟件輔助機械制圖教學

[摘 要] 機械制圖是中等職業學校機械類專業學生一門重要的基礎課程。課程的主要任務是培養學生識圖、讀圖、繪圖的基本能力。基于這門技術專業課程的學習特點，如何提高教學的效率，幫助學生更有效地掌握識圖、讀圖、繪圖的能力是我們教師必須思索的問題，因此將新興的教學手段引入制圖教學中，如將引入Pro/E三維軟件與機械制圖學科教學有機地結合。

[關 鍵 詞] 三維設計軟件；教學改革；立體化教學

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）20-0058-02

機械制圖是中等職業學校機械類專業學生一門重要的基礎課程。課程的主要任務是培養學生識圖、讀圖、繪圖的基本能力，并與以后深入學習機械相關課程有著密切的聯系，且不學好機械制圖這門“工程語言”就無法勝任以后的工作，設計者就無法準確地表達設計思想，生產者就無法完成零件的加工生產，檢驗人員就無法正確校對檢驗產品。基于這門技術專業課程的重要性及普遍性特點，運用一種科學合理的教學方法和手段，將教與學有機的、緊密地結合起來，因此我們必須在有效地調整教學內容的同時，將新興的教學手段引入教學中，以此來提高教學的效率，幫助學生更有效地掌握識圖、讀圖、繪圖的能力。

一、傳統機械制圖學習帶給學生的困惑

（一）三視圖不會想

在三視圖教學中，職中生是從初中直接升入職校的，初中沒有接觸立體幾何，空間想象能力和空間思維能力差，因此大多數學生難以適應，如何在教學中開發學生的三維空間想象能力，并提高學生的讀圖和繪圖能力是我們教師應該解決的問題。

（二）組合體不會畫

首先，繪制組合體時缺乏正確的形體分析能力，分析不出是由哪些簡單的基本幾何體組成，又是按什么形式組合的。其次，選擇各自投影的相對位置關系比較混亂，特別是主視圖選擇恰當與否，將直接影響組合體視圖表達的清晰性。最后，繪制時，在選比例、定圖幅、布圖畫底稿、描深一系列的步驟上都表現不佳，因此我們教師要選擇一個合適的工具來幫助學生分析圖形，加強學生的組合體繪制能力。

（三）裝配圖不會看

主要的原因是缺少理解機器或部件的性能、作用和工作原理能力，無法了解各零件間的裝配關系、拆裝順序以及各零件的主要結構形狀和作用，以至于其不明白圖紙上的主要尺寸、技術要求和操作方法等。

二、傳統機械制圖教學模式帶給教師的困惑

（一）運用模型、掛圖進行教學的局限性

在機械制圖教學中，利用事物模型、掛圖等創設情境教學激發學生學習興趣是現今教學過程中非常普遍的教學手段，利用直觀的事物可以讓抽象的概念具體化，死板的描述形象化，枯燥的知識趣味化。雖然這樣的教學手段取得了一定的效果，但同樣也有一定的局限性，這樣的教學過程占用了太多的課堂時間，往往講不了多少知識，同時教師也付出了許多體力，再加上黑板的限制，教師完成本節課的教學內容需要不斷更新繪圖，由于一節課45分鐘無法有效地把所有內容都展現出來，且也由于展現實物花費過多的時間而無法有效地保證這節課按時完成，這也是機械制圖課在教學過程中經常出現一堂課只能講解一個例題，或是在黑板上費時費力地畫完第二個例題時，下課的鈴聲已經響起的情況的原因，這也是許多制圖課程教師共同的困惑。

（二）運用橡皮泥、蘿卜進行現場切割教學的局限性

在機械制圖教學過程中，許多教師也是煞費苦心、絞盡腦汁。為了教學，運用了很多的方法能把事物立體地、直觀地展現在學生面前，例如，在找不到模型、掛圖的情況下，會組織學生一起在課堂上捏橡皮泥、切割橡皮泥或蘿卜，雖能充分調動學生的學習興趣和積極性，但是效果也有時不盡如人意，問題出在哪呢？

1.課堂的秩序教師很難掌控，由于教師跟學生課堂上的互動過于頻繁，教學秩序會被學生所影響，教室內往往會出現紛亂嘈雜現象，進而教師在維持課堂秩序上花費大量的時間而影響教學進度。

2.學生的注意力無法集中，盡管教師上面講得起勁，但是學生切割橡皮泥或蘿卜時也玩得瘋狂，很容易被眼前的橡皮泥所吸引而無法聽取教師上課所講的主要內容。

3.學生在制作過程中會出現意外的傷害，由于在切割橡皮泥或是蘿卜的過程中會使用美工刀，學生一不小心會出現手會被劃破的傷害事件。

以上幾種教學方法雖能起到一定的教學效果，但是還是存在許多的弊端，大部分時間學生都在被動地接受知識的灌入，盡管教師用盡辦法講得起勁，但學生在掌握知識的過程中還是大打折扣，與教師的期望值相差甚遠，那如何找到一種學生學得開心，教師教得稱心的教學方法呢？我認為將三維建模軟件應用到機械制圖的教學模式中，是一個不錯的選擇。

三、應用三維Pro/E軟件輔助機械制圖教學

三維設計軟件應運而生將可以很好地代替模型、掛圖，可以切割、剖拉、旋轉，且不會損壞模型，可以做到重復利用資源，在教學時也可以從傳統的二維設計轉向三維設計。另外，也基于網絡環境下構建的三維模型而建立三維模型庫，能作為相互交流、開放式、立體化的教學系統。在課堂教學中能有效地建立二維視圖與三維立體模型的聯系，培養學生的空間想象力，且不用費時費力地在黑板上畫圖，增加了課堂信息交流量。

（一）教學不費時，增加課堂教學的信息量

在我們機械制圖課程教學中，很多教師遇到過同樣的困惑，展現模型和在黑板上畫圖占用了太多的時間，一節課下來往往講不了多少知識，同時在黑板上不斷更新板書，付出了很多的體力。此外，在教師繪圖過程中，無法同時和學生進行交流，很不利于組織教學。利用三維Pro/E軟件設計好教學素材，可以在教學過程中進行造型分析，生動形象地展現物體的形態，并可以在課后小結隨時調用先前制作的造型，達到傳統教學中所無法實現的效果。

（二）有效地建立二維視圖與三維實體的空間想象能力

在我們機械制圖傳統的教學中，對基本幾何體、組合體、零件、裝配圖的講解中用木質教具來演示有一定局限性：（1）木制模型往往與教材脫節，教師不能根據實際情況選擇教具。（2）木制模型體積小且造型單一，學生觀察有限。（3）對大型裝配體講解，教師不能在課堂上拆卸講解。

但是我們利用三維Pro/E軟件可以很好地避開這些局限性，且能有效地讓學生建立二維視圖與三維實體的空間想象能力，并與時俱進地隨時改變造型，根據實際情況結合書本隨意旋轉、剖切、拆卸繪制的三維造型模型，從不同的角度觀察視覺效果建立與圖樣的聯系。

（三）利用三維Pro/E軟件方便三維投影體系構建

機械制圖也就是利用二維視圖來表達空間三維立體機件的一種形式，空間三維立體可以形成六個基本視圖，但是一般三個基本視圖就能表達清楚，水平投影H面，正投影V面，側投影W面，假如在黑板上繪制三視圖無法隨性地展開，而且也無法把黑板移動，但是利用Pro/E軟件可以方便地實現三個投影平面的轉換，完成投影繪制，且根據模型輪廓的可見性修改線條的屬性，改可見性輪廓為粗實線，不可見輪廓為虛線，非常方便且簡潔明了。但是這些轉換要想在黑板上實現那就沒有那么方便了，首先需要用不同粉筆表示粗細線條，再用板擦進行修正，所有三維Pro/E軟件構建三維投影體系是非常方便快捷的。

（四）利用三維Pro/E軟件對組合體的形體分析

在學習組合體這一章節時，是對前面制圖知識的綜合應用，如前面所學的點、線、面基本幾何體，截交線、相貫線、過度線的綜合體特征應用。這節內容是培養學生繪圖、讀圖能力的關鍵一節內容，但是由于形體的過于復雜，很多學生在這一節內容的學習中非常吃力，很難全面掌握這節的內容。同時教師在組合體教學時也感到有很多的無奈，組合體繪制軸測圖非常的費時費力，也不好畫，主要體現在畫了前半部分后半部分的形體無法繪制，所以很多教師在繪制時往往前面繪制一半，后面繪制一半，這樣大大加大了教師的工作強度。利用三維Pro/E軟件可以很好地消除這個弊端，它可以隨時地進行疊加、切割、翻轉，把組合體分解成若干個基本形體，分析各個基本形體的形狀，并確定各個組成部分的組合方式和相對應的位置關系。所以，Pro/E軟件可以形象地展現組合體并對其進行形體分析，也大大降低了教師的勞動強度，給教學帶來了方便。

（五）利用三維Pro/E軟件剖切模型展現內部結構

在剖視圖這一章節的教學中，是讓學生能了解機件的內部結構。如講解支座或底座時內部結構比較復雜，視圖上會出現較多虛線而使圖形不清晰，不便于看圖和標注尺寸。如何能有效地展現其內部的結構呢？剖開機件才是最有效的辦法，但是內部的機件結構用軸測圖繪制，難度可想而知，部件形狀就是凹凸面反求繪制，如果要繪制得形象確實要花費大量的時間。

利用三維Pro/E軟件剖切內部結構非常簡單，Pro/E軟件可以進行不同角度的剖切，制作不同剖切的視圖，且可以對不同剖視圖在同一平面上進行比較，尋找出不同點和共同點。也可也叫學生自己上來進行剖切，這樣可以更加深入、形象地了解自己剖切出來的部分內部結構，并與自己所繪制的圖形進行比較，找出錯誤并分析錯誤的原因所在，積累經驗。這樣的學習模式可以激發學生的學習興趣，讓學生一起參與到學習過程中來，成為學習的主導者。

四、Pro/E在機械制圖立體化教學中的實踐效果

教學實踐證明，Pro/E軟件在教學中的應用，既加大了課程的信息量，又可以提高學生對本課程內容的理解與掌握，鍛煉了學生解決實際問題的能力，同時也極大地調動了學生學習專業課的積極性和創造性，對學生形象思維和創新思維的培養、審美能力和心理素質的提高發揮著特殊的作用。

通過Pro/E 造型技術的學習，學生的畫圖、讀圖能力得到明顯提高，并為后續專業課程的學習打下了堅實的基礎。Pro/E 簡單方便的操作，靈活的裝配、拆卸過程，大大加深了學生對裝配體的理解，加強了單位空間的概念，更主要的是培養了學生的工程設計意識，以適應社會、科技和知識經濟時代對高素質人才培養的需要。

經過一個學年，利用Pro/E三維軟件與機械制圖教學相結合，學生對這樣的一種教學模式非常贊同，有了Pro/E三維軟件的幫助，學生表示在學機械制圖時一點都不費勁，需要看怎樣的圖樣就看怎樣的圖樣，再也不用看著模型想題目。確實，作為老師也有同感，以前每次在上課前都要找模型，找不到模型就要去造模型，有些模型不全在上課時很是耽誤教學任務，教師在上面努力教學，學生在下面聽得費勁，用上Pro/E三維軟件完全顛覆了以往的教學模式，再也用不著模型，軟件直接能解決教學難題，造型、剖切、旋轉什么都行，用Pro/E三維軟件做輔助對教學是非常有利的。

參考文獻：

[1]崔以剛.三維實體設計在機械制圖教案中的應用[J].考試周刊，2008（15）.

[2]孟穎，唐整生.《機械制圖》教學中Solidworks的應用[J].福建電腦，2008，24（8）.