基于Pro/E三維技術的中職機械識圖教學研究

金曙

關鍵詞：機械識圖? Pro/E? 三維建模教學

機械識圖是浙江省中等職業學校數控技術應用專業課程改革的成果教材，被評為全國首批改革創新示范教材。本次新課改的教材機械識圖提出了明確的培養目標，即相關從業人員的識圖能力，貫徹課本教學理念的同時，完成既定教學項目，而利用有效教學切實提高學生的學習效率，培養學生的自主學習能力，讓學生有不同層次的發展。

Pro/E是教育部職業教育與成人教育司和PTC，聯合推出面向中職學校的課程，該課程是一門軟件運用課程。該三維實體建模工具可以方便、快速地創建復雜的形狀實體，實現三維模型的精確建模?？梢岳媚Ｐ臀募摻ㄆ渌Ｐ秃徒桓俄椖浚绠a品工程圖、數控加工程序等。

一、教學現狀

目前，很多學校把《機械識圖》與《Pro/E》兩門課程獨立開設，由兩位專業老師分別來進行教學，機械識圖老師講識圖知識，Pro/E老師講三維建模。這樣把兩門本有關系的課程分開教學，既增加了學習時間，還得不到理想的教學效果。

機械識圖課程教學已經引用了德國先進的教學方法即項目教學法，但一線專業教師在教學過程中沿用傳統的機械識圖教學方法較多，為了讓學生理解三視圖和實體之間的對應關系，教師通常會使用簡易實物模型、PPT 投影等教學工具，一邊講解投影法的原理，一邊在黑板上作圖演示給學生明看，然后再讓學生練習整個作圖的方法和步驟。而對于一些相對較復雜一點的圖形，教師雖然能用線面分析或形體分析法來給學生講解，但總感覺那樣一步一步分析起來，有些力不從心，學生也聽得一知半解，繼而導致教學效果不理想。

學生機械識圖能力如果不夠強，那么學生在學習Pro/E課程時就會更加困難，Pro/E老師教的也會很辛苦，進而導致學生對整個專業的學習失去信心。

二、優化教學模式

筆者學校數控專業的辦學方式是產學研一體化模式，將優秀企業引進學校，使學生能夠深入到生產第一線，考察不同崗位上生產第一線模式的作用，以及當前企業生產模式的具體要求;調整課程教學與生產一線保持一致。通過這樣的課程教學模式，明確教學目標。

目前機械行業的數控技術已經非常成熟，基本上都引進了三維軟件的運用，圖紙在行業中的用途已經慢慢地弱化了。實際的產品設計，通常是設計師利用電腦提供的三維設計環境來設計產品。修改、模擬加工、自動編程等，設計模擬完成之后可以直接和機床連接并進行加工。因此，產品設計需要具有較強的空間思維能力、創新能力以及三維軟件控制能力。由此可見，傳統的教學模式和教學目標并沒有適應先進生產技術的發展，外部環境影響中職機械識圖教學模式的改變。

人們的習慣構形思維是從立體形體開始轉到平面圖形再到立體形體，即立體-圖形-立體的形式。而傳統的教學模式是圖形-立體-圖形，這就違反了學生對形體的這一認知規律，影響了學生空間思維能力的認知。許多學生往往感到傳統的機械識圖教學非常難學，空間關系弄不清楚，原因就在這里。

優化教學模式的設想為立體-圖形-立體，即在Pro/E課程教學中，學生根據老師的講解或根據相應的實體制作視頻，自己動手做出實體模型來。

機械識圖課程這種實體化教學模式，是許多機械識圖老師所追求的一種教學方式，以前受到教學場地的限制，難以實現這種新的教學方式?，F在，一般學校都配備了專業的教學機房，安裝并能使用Pro/E軟件進行的三維建模教學，為實現這樣一種理想的教學模式提供了有利條件。

通過上述的教學理念，教師可以把機械識圖培養重點的看圖、識圖能力以及繪圖能力和Pro/E的三維建模整合起來，把Pro/E作為一種教學輔助工具來應用到機械識圖的教學過程中去。機械地圖的教學重點在于解釋正投影法、三景法、軸圖法和簡單的圖案表達法。這是學習繪圖的開始，也就是學習機械地圖的最基本的東西。地圖中的幾何圖形、復雜組合、復雜圖案表達方法、零件圖、裝配圖等作為綜合教學置于Pro/E中。這樣用少量的課時講解機械識圖知識，留多一點的課時放在Pro/E課程里面的一體化教學來完成。下面結合教學實際情況具體談談在機械識圖與Pro/E一體化教學的應用實例。

三、Pro/E軟件在機械識圖教學中的應用實例

1.在組合體三視圖中的應用

組合體這部分內容是機械識圖教學的重點和難點，很多題目都是為補出第三視圖或補缺圖線等題目，題目簡單一點，學生還能理解，如果加深難度，很多學生就會犯難了，因為這需要學生有很好的空間想象能力，才能去完成。在《機械識圖》課堂教學中可以用一些相對形體簡單的例子進行分析，對于形體較為復雜的題目，可放到Pro/E課堂教學中去，學生借助Pro/E軟件利用所學的三維建模命令進行三維建模，通過建立好的實體模型，再讓學生完成相應的題目，學生就會感覺到容易多了。

整個教學布置過程既簡單又復雜，利用已建立的三維模型，再利用機械圖中的形體分析方法和線面分析方法繪制第三視圖或缺線。當學生有疑問時，教師可以一邊分析一邊對照實體模型進行講解。在Pro/E的課堂教學中講解三識圖建立三維實體模型采用疊加法、切割法，講、練相結合的。使用Pro/E建模的另一個特殊優點是可以局部或集體地縮放，可以看到整個部分或小結構的形狀，可以自由旋轉實體。這樣就可以清楚地看到前后左右身體上下位置的表面連接。避免了軸測圖靜態缺點。在Pro/E的教學中，充分發揮理實一體化的教學理念，先講后讓學生自己操作，在學生操作過程中，教師在巡邏時進行指導，以使學生充分掌握投影原理和繪圖方法。使學生的空間想象能力。 通過具體實例訓練后，學生普遍覺得在學機械識圖課時就沒有以前那么難學了，而且更加生動有趣了，學生學習興趣也大大提高了。

2. 在實體表面相貫線和截交線中的應用

相貫線和截交線這部分課程也是機械制圖課程中比較難理解的一部分。圖上題目在補畫第三視圖時，很多學生都會犯難，尤其是上部分圓柱面和豎直孔之間的相貫線，學生無法理解他們的連接處為什么會往下凹。但是利用Pro/E軟件學生可以很方便快捷地建立三維實體模型，學生只要局部放大三維實體模型的上表面，就能看到圓柱面與圓孔之間產生的相貫線，這樣學生再去補畫第三識圖，就要容易得多。

3.在剖視圖中的應用

對于具有較復雜內部結構的機件，正確表達不同類型的輪廓視圖是中學生學習機械制圖課程的難點之一。許多復雜部位的內部結構是中學生難以想象的。因此，在上此塊課程時，可以讓學生利用Pro/E軟件剖切功能，創建不同類型的剖視實體，從各個角度展示各種剖視圖的作用。這樣由立體到平面的過程，真正做到了理論與實踐一體化的教學，充分讓學生參與到教學過程中來，成為課堂的主人。

4.在零件圖教學中的應用

對于機械識圖零件圖課程教學，以往傳統教學往往通過掛圖或PPT來講解，由于學生對復雜零件缺乏立體感，學生學起來就非常困難的， 而學生通過使用Pro/E軟件， 建立上面的三維實體模型，不僅增加了學生的立體感、成就感，也增加了學生的讀圖能力，而且還對學生以后真正參加頂崗實習和生產實踐時產生積極影響。

5.在裝配圖教學中應用

裝配圖的識讀是機械識圖學習中的重點和難點， 對于裝配圖的教學，教師普遍覺得比較困難。在教學中，僅僅依靠少數的教學工具是遠遠不能滿足教學需求的。由于中學生缺乏實踐經驗，對裝配體的結構、工作原理、零件之間的裝配、連接關系、主要零件的結構形狀缺乏感性認識，而且不能獨立分析。Pro/E提供三維建模、裝配和運動模擬。可以制作各種動畫來顯示零件的組成和裝配過程。應用Pro/E來組裝或拆卸零件的過程，如同學生親臨組裝車間一樣組裝和安裝機器的過程。通過對典型零件的建模過程、裝配過程和拆卸過程的仿真動畫，為學生提供了一個虛擬的實踐場所。

四、引用Pro/E在機械識圖教學中的軟件意義

機械識圖教學，主要培養學生的空間想象能力、讀圖能力和繪圖能力，這是數控專業學生所具備的最基礎的能力，是學習后續專業課程的知識基礎。引入Pro/E軟件作為輔助教學，是在傳統教學方法基礎上的一個大膽創新設想，是與時俱進跟上社會發展腳步的教學改革。正確運用Pro/E軟件，不僅活躍了機械識圖課堂氣氛，也是對傳統教學的有益補充，可起到事半功倍的效果。

但Pro/E軟件畢竟是虛擬的模型，看得見但摸不著，不能全部代替傳統教學，兩門課的教學時間比重一定要適當控制，合理安排兩門的課教學進程，才不會出現教學重點模糊的情況。

參考文獻：

[1]崔陵，婁海濱.機械識圖第二版[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]徐宇明，易楠主編.Pro/E野火版使用教程[M].北京：高等教育出版社，2010.

（作者單位：杭州市臨平職業高級中學，杭州市余杭區技工學校）