三維CAD建模在機械制圖課程教學中的探索應用

摘 要：機械制圖課程對學生的空間想象力有一定要求，而傳統的教學模式很難讓學生真正理解物體的空間結構，特別是截交線和相貫線等，這便導致學生失去學習激情，無法達到預設的教學目的。利用三維CAD軟件繪制出物體，然后把物體進行全方位旋轉，讓立體結構清晰呈現，從而提高了學生的識圖能力，培養了學生空間想象力，激發了學生的學習興趣，通過理論教學和上機實踐相有效結合，大膽嘗試新的教學模式，切實提高機械制圖課程的教學效果。

關鍵詞：機械制圖;三維;CAD

一、緒論

機械制圖是機械、機電、數控、汽車維修等專業的一門必修課程，是主要學習點、線、面的投影規律，基本體、組合體、機件形狀、零件圖和裝配圖的三視圖畫法的一門課程，通過學習掌握物體的投影規律并能熟練地繪制出機械工程圖。三維CAD軟件是一種計算機繪圖軟件，已成為機械、建筑、電子和廣告策劃等行業普遍應用的一種制圖方法和手段。它提供了繪制二維圖以及三維建模等功能，把機械制圖課程的理論教學和三維CAD建模相融合的教學方法，可激發學生的學習興趣，提高學生的空間想象力，引入三維CAD建模教學是機械制圖課程教學發展的必然趨勢。

二、教學過程現狀

筆者經過10多年的教學實踐，在機械制圖課程教學實踐中發現，較多學生幾何空間基礎較差，對空間概念認識薄弱，同學們無法理解較復雜物體的內部情況，通過三視圖很難想象物體的真實結構，加上本課程相對比較枯燥乏味，而且理解難度比其它專業課程大很多，而傳統的教學沒有把計算機三維軟件應用到該課程中來，學生們的學習積極性不高，導致機械制圖這門課程的教學效果令人堪憂。

三、教學模式創新

在教學實踐中，要緊緊圍繞機械制圖課程的教學目標，筆者把三維CAD建模融入到機械制圖課程的教學中去，把較難理解的三視圖用三維CAD建模來呈現實體，把三維實體進行全方位旋轉，讓學生們可以看到物體各個方向各個面的細節，把繪制三維CAD建模的方法融入機械制圖課程的教學，把學生難理解的方面通過三維實體全方位旋轉一目了然。通過這種多媒體輔助教學手段，激發了學生的學習興趣，培養了學生的讀圖能力，提高了學生的空間想象力和繪圖能力。所以在機械制圖課程的教學過程中，需有效引入三維CAD建模的教學方法，把理論教學和實踐教學相有效結合，以識圖能力為目標，強調本課程的實踐性和有效性，以實際案例教學為主，把較復雜的物體采用三維CAD建模，讓學生自己動手繪制實體的實踐操作，注重學生素質培養和空間想象能力的提高。

四、增加學習樂趣

在教學過程中，筆者有意識地采用多種教學手段和方法來激發學生對機械制圖課程的興趣，在教學過程中筆者通過清晰的步驟法，繪制了羽毛球、軍艦和汽車等三維建模，部分基礎較好的學生按筆者的步驟方法迅速繪制出三維模型，首批成功繪制的學生，成就感油然而生，然后在教學過程中分幾個小組進行繪制，通過先會學生帶后會學生的策略，讓先會的同學幫助不會的同學，并增加平時分的方式來獎勵這些幫助別人的同學，最后幾乎所有的同學都基本掌握了三維CAD建模操作命令，最終激發了全體同學的學習熱情。掌握基本的三維建模命令后，學生通過計算機繪制機械制圖課程中的三維實體或組合體的裝配圖，通過三維CAD建模軟件全方位旋轉來觀察各位角度，各個面的特征，通過這樣的教學方式，激起了學生的學習熱情，成就感漸漸成為他們的學習動力。

五、增加實踐操作

在本課程的教學過程中，很多屆學生均反映要增加實踐課時同時適當減少理論課時，把減少的理論課時放在機房實踐更受他們的歡迎。通過不斷探索，本課程比較適合小視頻教學，筆者會把將一些經典的案例（如羽毛球、汽車等三維實體）的操作過程錄制成微課小視頻，上課時發到班級微信群或釘釘群，學生在機房實踐時，邊看小視頻邊操作，一步一步模仿視頻中的操作過程繪制三維實體，當學生出現操作困難時，老師及時進行指導解決。在機械制圖課程中的一些難以理解的抽象物體，學生們利用三維CAD軟件把實體繪制出來，把繪制的圖形實體進行全方位觀察，理解學習中的重點和難點，這將有助于學生掌握本課程的教學內容，從而達到教學目的。通過在實踐教學中加入學生感興趣的三維設計，學生的機械識圖能力和計算機繪圖能力均得到了不同程度的提高，學習熱情慢慢高漲，到課率也隨之提高，從而取得了良好的教學效果。

六、總結

當今的教育應適應當代社會發展的需求，教學模式的創新也正是新一輪教育改革主旋律，教育要按照社會需求來制定培養目標，以“強化實踐，注重技能”為出發點，作為院校的教師，在培養學生綜合動手能力的同時，應當充分調動學生的學習積極性，激發學生學習熱情，特別是像機械制圖課程本身難度比較大且內容枯燥乏味，教師首先要激發學生對本課程的學習興趣，三維CAD建模多媒體教學的長處可激發學生的好奇心，同時教師需精心設計理論和實踐相結合的項目，發揮所有學生的主觀能動性，借助三維CAD軟件繪制出三維實體進一步提高學生的理解力和空間立體想象力。在學生理解三維實體真實結構后，在紙上繪制出正確的三視圖，最終達到預期的教學目的。

把三維CAD建模有效融入機械制圖課程的教學過程，并通過筆者多年的實踐教學，認為三維CAD建模輔助于機械制圖課程教學模式是當今切實有效的教學模式。通過對原有課程理論課時和實踐課時作適當調整，對抽象復雜組合體通過三維CAD建模后，借助三維建模的表達方式，學生一目了然地見證了機械零件基本結構和總圖的裝配過程，切實提高了機械制圖課程的教學的質量。

參考文獻：

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作者簡介：潘國軍，男，碩士，副教授，主要從事機械設計的研究及機械機電專業的教學工作。