項目化和三維軟件在《機械制圖》教學中的應用

葛成榮

（常州鐵道高等職業技術學校，江蘇 常州213011）

當今社會需求與教育結構正不斷發生著變化，職業教育越來越受到重視，而受到重視的重要原因就是，職業教育是以培養企業一線專業操作人員，培養出符合社會需求、企業需要的專業人才為目標。

《機械制圖》是中高職機電、軌道專業的必修專業基礎課，它是一門實踐性、應用性特別強的專業學科，是培養學生二維視圖和三維物體相互轉換的學科[1]，要求學生會畫圖，即由三維物體畫出二維視圖，會讀圖，即由二維視圖想象出三維物體。

1 機械制圖教學現狀及方法研究

20 世紀六十年代，美國教育界著名學者本杰明·布魯姆提出了“掌握學習”理論，在教育界引起了極大反響和共鳴，他認為，只要采用合適的教學手段，有充足的學習時間，95%以上的學生都能掌握這個世界上的他所需要掌握的一般知識。所以，教學方法很重要，需要找到一個能最大限度地吸引學生，幫助學生學習的方法[2]。

我們的學生都是從初中畢業后直接進入技術學校，沒有上過高中的立體幾何部分，故缺乏空間想象能力。而機械制圖恰恰是學習各種平面立體、曲面立體、組合體等各種立體的投影和裝配等內容，需要學生具有一定的三維及二維視圖的理解能力。據調查，很多同學反映《機械制圖》聽不懂，看不懂，立體圖形也想象不出來，這樣就打擊了這些學生的興趣和剛剛培養起來的對專業課的熱情，部分學生甚至失去了學習專業課的信心。

現在的教學方法大多是以傳統的有層次的章節引導教學，或者貼近生產實際的實物教學為主，這兩種教學方法均有其各自的局限性，傳統的有層次的章節引導教學法過于教條，無法貼近生產實際，無法激發同學們的學習熱情和興趣[3]。而實物教學，由于模型的限制，很多典型零件無法講解，并且無論裝配與拆卸，都會浪費大量課時，很難真正完整地演示出裝配件的內部各零件之間的相互關系和內部結構。所以，應該解決如何快速地培養學生的三維想象力，并且與企業實際相結合的問題。將生產中的零部件帶入到課堂當中去，把“工廠”帶入學校，緊盯市場，圍繞就業開課，使該門學科更接近于生產實踐，使學生畢業后，馬上就可以投入到生產當中去，真正實現課堂和工廠的結合，使學生一畢業即具有實戰經驗，培養與企業對接的人才，而不是畢業后還需要經過長時間的培養。與此同時，真正實現把零部件講解清楚，實現二維視圖與三維物體的自由轉換。

由具備一定實踐經驗的“雙師型”教師將企業中常見的零部件以三維實體模型圖的形式帶入到課堂當中去，以師生合作完成項目的形式展開課程講授，既能以貼近生產實際的項目為驅動，又可以通過三維軟件的旋轉、放大、透明度調節、動畫演示等工具顯示三維零部件的內外部結構和各零件之間的聯接關系，解決了章節引導教學和實物教學局限性的問題，幫助學生快速提高三維空間想象能力，掌握三視圖的投影規律，甚至達到看到三視圖就可以想象出三維實體圖的能力，充分調動學生的學習興趣和積極性，活躍課堂氣氛，有利于培養學生對該門學科，甚至該門專業的興趣，最終達到能夠讀懂來自工程中的各種產品設計圖紙。

2 項目化教學和三維軟件相結合在機械制圖教學中的應用實例

機械制圖中的空間想象力尤其表現在裝配圖上，裝配圖也是其中綜合性最強、難度最大的章節。可以根據各種要求，利用三維軟件方便快捷地進行零件的隱藏、移動，甚至裝配與拆卸仿真，非常直觀逼真地反映出裝配體的各個細節和各零件之間的裝配過程，給學生很強的立體感和沖擊力，便于他們觀察和理解，進一步認識裝配圖，理解二維視圖，使整個教學過程生動、形象，貼近于生產實際，最重要的是幫助學生在最短的時間內全面掌握裝配圖。

齒輪油泵是實際機械生產當中最常見的零部件之一，現在，以齒輪油泵作為項目主體，分析、講解裝配圖。

項目目標：從分析齒輪油泵的結構和各零部件之間的連接裝配關系，達到二維視圖和三維實體圖之間的相互轉換，學會讀懂裝配圖的方法和步驟，進一步了解齒輪油泵的工作原理。

項目過程：通過認真分析二維工程圖（圖1），識別裝配圖中的各個零件，并以提前準備好各零件的三維立體圖形作為輔助，一一對照，詳細分析，展開空間想象，通過學生與學生之間、老師與學生之間邊討論邊裝配的形式，由里及外，從不同視角對三維立體圖進行討論裝配，發揮學生的主觀能動性，教師以輔助操作的方式講解各零件之間的連接和裝配關系，最后完成整個三維實體圖的裝配（圖2）。再以三維立體的視角，回到二維工程圖中去，理解二維裝配圖的畫法，最后，以小組討論的方式，檢驗零件的拆卸順序和零件之間的裝配關系，指出識圖及二維視圖繪制的注意事項，進一步理解齒輪油泵的工作原理。

圖2 齒輪油泵三維實體爆炸圖

項目評價：以這種教學方式可以將枯燥無味的專業課以項目的形式，通過三維軟件直觀、生動、形象地展示在學生面前，將產品有血有肉地表達出來，培養學生的空間想象能力，將復雜問題簡單化，真正做到將課堂與實際生產對接，并且能激發學生對三維軟件學習的興趣，為后續專業課的學習打下良好基礎。

3 總結與展望

由于貼近企業生產實際的常用典型零部件的二維和三維實體模型圖不足，三維實體模型數據庫的建立尚需完善；在實際應用中，很多教師對軟件的操作還需要進一步培訓，特別是動畫裝配與拆卸演練過程的操作有待進一步加強。

總之，在科學技術不斷進步和社會需求不斷變化的今天，我們的課堂教學也必然需要跟上步伐，與社會接軌，培養出滿足社會需求的人才，這樣，職業教育才會在招生中受到家長的重視，在就業中受到企業的重視，最終得到全社會的重視。