Autodesk inventor在機械制圖教學中的應用價值研究

劉海寧 趙國慶 王潔園

【摘要】機械制圖是機械類專業需要掌握的一門重要基礎課程，機械制圖的教學質量，關鍵是學生空間想象能力的培養成果，對于中職學生來說，想要在機械制圖這門課程中獲得更好的學習成績，就需要不斷培養自己的空間想象力并通過經常使用三維軟件和機械制圖的經歷，來提高相應的鍛煉效果。通過對機械制圖教學過程中，如何使用三維軟件和機械制圖方法對學生的空間想象力進行培養進行介紹。

【關鍵詞】多維?Autodesk?inventor?機械制圖

一、三維軟件對于機械制圖課程的幫助

機械制圖這門課程，對于機電類專業來說是一門非常重要的基礎課程，如果不能很好的掌握基礎的機械制圖知識，在后續進行機電學習時，會由于缺乏熟練掌握一個學習和工作過程中常用的工具而陷入學習瓶頸。機械制圖在目前中等職業院校開設的機電類專業中占有較為重要的地位，但由于目前中等職業教育學校一班學生的知識結構不夠完整，且在之前的學習和經歷中，對于空間想象能力的培養較差，導致其在最初接觸機械制圖這門課程時，會由于缺乏空間想象力對于教師指出的一些學習內容無法理解，并且，在短時間內經過學習鍛煉，也無法得到較好的效果。中職教育在技術基礎課程的教育過程中，對于課程安排較為精簡，總體的時間安排不夠充分，學生在有限的時間內未必能夠達到較好的空間想象力。機械制圖的常規教學是讓學生能夠熟練掌握從二維到三維的看圖習慣，讓學生具有一定的空間想象力和形體分析能力，而想要達到一定的教學效果，就需要學生能夠經過系統，且長時間的專門訓練，隨著近些年計算機技術的高速發展，各類型的三維CAD建模軟件陸續問世，這些軟件的功能性越來越全面，造型越來越生動，形象立體感越來越強。學生在使用軟件進行建模時，比實物建模更加靈活，能夠根據不同的學習內容進行及時的調整，且學生對進行三維建模的興趣要遠遠高于傳統課程。

二、利用三維軟件輔助知識直觀化

以往學生在進行機械制圖這門課程的學習中，由于缺乏足夠的空間想象能力鍛煉，所以很難對復雜三維圖形有一個直觀的了解。更遑論在此基礎上進行各種類型的繪制和計算。但是隨著近些年相關軟件技術的不斷發展，已經有了很多成熟的三維建模軟件，學生在通過對這些軟件學習后，能夠自主進行三維模型的構建。針對不同的學習內容，來構建不同模型，通過對模型進行構建和使用，能夠幫助學生習慣于從二維到三維的視角變換，同時也能夠幫助學生在繪制創建過程中，提高對三維圖形特征點的認識。機械制圖這門課程與其他課程相比，最大的特點在于這門課程的推動完全是以學生的空間想象能力作為基礎的，在此過程中，教師無論使用哪種教學技巧，都無法在短時間內幫助學生，完成這一過程的過渡，只有學生通過長時間的練習或者其他的學習過程逐漸培養起較好的空間想象能力，才能夠完成對后續課程內容的學習和掌握。三維模型的構建，讓學生能夠真正參與到三維圖形的內部結構設計中，想要完成三維模型的構建學生首先需要從表面對三維圖形的各種特點有所了解，并在繪制構建的過程中將這些特點一一落實，在這一過程中，學生一方面能夠對一些特殊三維模型的特征有更加深刻的印象，另一方面學生通過進行模型的構建也能夠逐漸培養對三維物體的感官習慣。隨著進行三維模型的構建，學生對于三維物體的空間想象能力會得到持續的提高，且在整個過程中學生都是唯一的參與者和受益者，有助于持續激發學生的相應興趣，讓其能夠在不斷獲得成果的基礎上獲得自信，進行下一階段的練習，不斷鞏固空間想象能力的訓練效果。在傳統的教學過程中，教師往往是通過教材教具，來使學生對一些特殊的三維物體特征有所了解，但由于克才克巨的數量較少，且教師的展示方式不多，學生只能夠遠遠的去觀察這些教具，無法讓學生形成直觀詳細的認識和印象。且學生面對的是一個已經成型的三維物體，學生對于這個三維物體內在的結構沒有了解也不需要了解。教具的體積過小，也是造成學生無法進行仔細觀察，進而無法得到準確認知的原因之一。而采取體積較大的教具，在實際的教學操作中是不可能實現的。與傳統教學方法相比，采用三維軟件輔助教育的方式，能夠讓學生更加明確的掌握各種三維物體的結構特點，并且，學生可以在這一過程中，親身參與到模型的構建，并通過進行拉伸旋轉等動作，完成一些特定物體的構建，學生通過二維的草圖來繪制三維物體，從而在腦海中對二維物體和三維物體之間的過渡有了一個完整的過程演算，使學生能夠在未來的學習過程中，熟練于將二維圖紙與三維物體進行聯系。而且利用軟件可以非常快捷的，對三維物體進行拆解，整個拆解的過程非常的直觀便捷，學生能夠通過反復觀察對三維物體的拆解，形成對三維物體內部結構的認識，這與在課堂中進行教具拆解相比，具有更加的直觀性，且對教室環境沒有過多的要求，學生可以隨時在軟件上進行相應的操作，一般來說，為了讓學生能夠掌握三維物體內部特征，需要進行不同三維物體的構建和拆解，而采用傳統方式就需要學校提供數量不少于2的相應焦距，隨著教具數量的增加，學校的教育成本投入也越大，而采用軟件，進行相應的操作教育成本投入增加值為0。

三、利用Autodesk?inventor軟件實現高效的二維三維二維互動教學過程

在機械制圖課程中，有一門重要的內容是組合體的投影，在傳統的教育過程中，教師會通過多媒體放映的方式或實踐方式，讓學生來了解三維物體的投影特征，但這一過程是需要相關教具的輔助才能夠完成的，事先準備較為復雜，且由于較具形體的限制，導致無法讓所有的學生都能夠得到同樣的觀察體驗。而采用多媒體信息技術，每一個學生都能夠平等掌握相應的觀察視角，且在軟件中構件不同特征的三維模型所需投入的成本和時間更少，適用于對更大數量的三維物體投影特征進行表現。讓學生可以通過對更多三維物體投影特征進行認識和了解，來分析和總結其中存在的共同點，通過總結規律來提高學生對于三維物體結構特征的認識和掌握。并且通過操作軟件，學生可以頻繁的在二維和三維之間進行切換，掌握兩種維度物體的狀態特征和內在聯系。這些都是傳統的教學過程所無法完成的效果，只有在相關軟件中才能夠得以高效實現。

四、采用Autodesk?inventor軟件能夠輔助學生讀懂裝配圖

裝配圖是機械制圖教學中的一個難點要完成對裝備體結構的認識首先需要能夠對一個物體進行拆卸裝配，而對于沒有經過系統機械拆裝基礎的學生而言，進行此過程是具有一定難度的，而采用該軟件提供的表達試圖則能夠更加容易的解決這一問題，軟件可以制作物體的爆炸分解圖，其細節表達可以落實到每一個零部件位置，清楚的展示各零件之間存在的連接關系，位置關系和裝配關系，讓學生首先對各零件之間的關系有一個明確的認知，然后通過動畫演示的方式，對各個零件的裝配進行演示，讓學生有一個直觀連續的認識。同樣在完成最終整體到零件，再從零件裝配回整體的過程，采用傳統的教學方式是很難達成如此流暢直觀的效果。

在現代教學課程中，采用計算機多媒體技術，能夠很好的解決過往教育過程面臨的教學難點，幫助學生更好的掌握相關學習內容，并通過實踐提高學生的興趣和參與度，讓學生能夠持續參與到學習過程中，加強學生的印象和記憶。

參考文獻：

[1]曹峰，宋小紅.Autodesk?Inventor在《機械制圖》多維教學中的應用[J].經濟研究導刊，2015，（01）：228.

[2]聶士菊，楊有群.利用Autodesk?Inventor軟件提高中職《機械制圖》教學效果[J].教育教學論壇，2012，（35）：164.

[3]馬福貴，王俊峰.Autodesk?Inventor在機械制圖課程教學中的應用[J].西昌學院學報，2012，（03）：66.