CAD技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用分析

畢新波

摘要：機(jī)械制圖課程是一門將空間形體從二維狀態(tài)轉(zhuǎn)換為三維狀態(tài)的學(xué)科，在對(duì)該門學(xué)科的教學(xué)過程中，由于教材中的理論知識(shí)過于抽象，如果教師只是運(yùn)用平面圖形以及靜止的簡(jiǎn)單模型進(jìn)行理論知識(shí)的傳授，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，很難理解學(xué)科中的理論知識(shí)，進(jìn)而提升了該門學(xué)科的學(xué)習(xí)難度。CAD技術(shù)在該門學(xué)科中的應(yīng)用，可有效緩解這一教學(xué)窘境，教師可運(yùn)用CAD技術(shù)在課堂上為學(xué)生們呈現(xiàn)出直觀的、具象化的三維體系模型，進(jìn)而有效提升學(xué)生對(duì)該門學(xué)科的理解深度以及學(xué)習(xí)質(zhì)量。本文將以機(jī)械制圖教學(xué)作為研究背景，分析在機(jī)械制圖教學(xué)中運(yùn)用CAD技術(shù)的重要意義，以及當(dāng)前該門學(xué)科的教學(xué)現(xiàn)狀，最終探討在該門學(xué)科的教學(xué)中CAD技術(shù)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù);機(jī)械制圖教學(xué);應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：G645? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0243-02

0? 引言

機(jī)械制圖是一門專業(yè)技術(shù)相對(duì)比較強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，并且該門學(xué)科蘊(yùn)含的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系相對(duì)比較復(fù)雜。該門課程的主要教學(xué)模式是通過教師講解，使學(xué)生能夠獨(dú)立掌握并繪畫出機(jī)械圖樣。因此，機(jī)械制圖學(xué)科不僅有一定的理論性，并且由于該門學(xué)科是將物體從平面狀態(tài)向立體狀態(tài)中的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而學(xué)生學(xué)習(xí)起來需要具有清晰的邏輯思維，方能夠?qū)碚撝R(shí)進(jìn)行有效理解。因此，教師可利用CAD技術(shù)，將物體的三維結(jié)構(gòu)更加直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，進(jìn)而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，能夠清晰地掌握事物在不同維度之間的轉(zhuǎn)換過程以及表現(xiàn)形態(tài)，進(jìn)而有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

1? 在機(jī)械制圖教學(xué)中運(yùn)用CAD技術(shù)的重要意義

1.1 豐富教學(xué)內(nèi)容

在以往的機(jī)械制圖教學(xué)過程中，教師通常在講述某一機(jī)械零部件時(shí)，往往只是通過自己的口述講解，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該機(jī)械零部件進(jìn)行想象[1]。在該種教學(xué)模式下，學(xué)生在面對(duì)比較簡(jiǎn)單的機(jī)械圖紙還能夠通過自己的想象對(duì)其進(jìn)行正確理解，但面對(duì)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的圖紙，學(xué)生往往會(huì)呈現(xiàn)出頭腦空白，不知道從何下手的現(xiàn)象，進(jìn)而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。通過CAD技術(shù)的有效運(yùn)用，教師可從根本上解決這一教學(xué)窘境，首先，教師可在課堂中運(yùn)用CAD技術(shù)將機(jī)械零件進(jìn)行分解，并將各個(gè)組成部分以三維立體化圖形的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解，并且教師可利用該技術(shù)為學(xué)生播放機(jī)械零件組裝拆解的詳細(xì)步驟。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

在機(jī)械制圖教學(xué)中，對(duì)學(xué)生的思維能力以及空間思維能力的要求相對(duì)較高，因此，教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中，注重對(duì)學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)。教師在傳統(tǒng)的教學(xué)體系中，通常會(huì)安排學(xué)生在課下進(jìn)行大量的不同維度之間的思維訓(xùn)練，學(xué)生在進(jìn)行課后訓(xùn)練的過程中，由于得不到專業(yè)教師的適時(shí)點(diǎn)撥，因此其自主訓(xùn)練過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，因此造成對(duì)該門學(xué)科失去學(xué)習(xí)興趣等問題。通過CAD技術(shù)的應(yīng)用，教師可引導(dǎo)學(xué)生在課下運(yùn)用相關(guān)的三維制作軟件，將難以理解的圖形制作成三維立體圖形，進(jìn)而可有效幫助學(xué)生在自身腦海中構(gòu)建清晰的圖形三維形態(tài)，進(jìn)而有效提升其自身的空間思維能力。

2? 現(xiàn)階段機(jī)械制圖教學(xué)存在的不足

在以往的機(jī)械制圖教學(xué)過程中，教師的教學(xué)模式主要以理論講述作為課堂主題，并且在講述的過程中，將教材中的機(jī)械模型以掛圖和實(shí)物展示的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行深入理解。并且通過教師在黑板上對(duì)機(jī)械圖形的繪制，使學(xué)生能夠掌握該種機(jī)械設(shè)備的工作原理以及制作的方法。學(xué)生在對(duì)該堂課程進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)的過程中，主要是通過自己對(duì)該機(jī)械模型的理解，進(jìn)行手繪[2]。該種教學(xué)方式雖然理論知識(shí)講述得非常細(xì)致，但在課堂中，缺乏學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，并且教師在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)機(jī)械模型進(jìn)行手繪的過程中，由于學(xué)生自身的能力不同，因此其手繪圖紙的質(zhì)量相對(duì)較差，且與實(shí)際機(jī)械模型的尺寸偏差較大，進(jìn)而造成課堂教學(xué)質(zhì)量以及教學(xué)效率相對(duì)低迷。

3? 在機(jī)械制圖教學(xué)中運(yùn)用CAD技術(shù)的有效策略

3.1 CAD技術(shù)在幾何畫法中的應(yīng)用

在機(jī)械制圖教學(xué)過程中，教師在進(jìn)行幾何畫法教學(xué)時(shí)，由于幾何中的點(diǎn)、線、面的投影非常抽象，教師在對(duì)該理論知識(shí)進(jìn)行講解后，學(xué)生在進(jìn)行自主時(shí)間中，亦掌握不好幾何的正確畫法[3]。并且學(xué)生在學(xué)習(xí)投影面中的各種平行線、垂直線以及一般位置線等的投影特性時(shí)，亦不能清晰地掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的概念及其應(yīng)用。因此，教師可運(yùn)用CAD技術(shù)，利用相關(guān)軟件中的“視圖”功能，在軟件中創(chuàng)建四個(gè)視口，引導(dǎo)學(xué)生分別從正面、側(cè)面、上面、西南抽測(cè)來觀察物體，并且在西南抽測(cè)視口中創(chuàng)建該機(jī)械模型的三維體系模型，引導(dǎo)學(xué)生能夠在軟件中直觀地觀察到空間理念的點(diǎn)線面機(jī)械模型的三面投影。與此同時(shí)，教師可利用軟件中的修改著色功能，對(duì)機(jī)械模型中的線、面進(jìn)行著色，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)教師標(biāo)記出來的點(diǎn)或面進(jìn)行針對(duì)性分析，進(jìn)而總結(jié)出不同位置中的線面投影特性，進(jìn)而幫助學(xué)生在腦海中創(chuàng)建出正投影法的基本理論概念及其應(yīng)用方法。

3.2 CAD技術(shù)在截交線、相貫線中的應(yīng)用

教師在進(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)過程中，重要的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)是截交線、相貫線的教學(xué)，并且根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)生對(duì)該門學(xué)科的學(xué)習(xí)成果分析后不難發(fā)展，學(xué)生在學(xué)習(xí)該理論知識(shí)的過程中，對(duì)此類知識(shí)點(diǎn)的掌握水平普遍相對(duì)比較較低[4]。在此背景下，教師可運(yùn)用CAD技術(shù)構(gòu)建基本體，并運(yùn)用軟件中的刨切、布爾運(yùn)算的功能將截交體與相貫體創(chuàng)建出來，因此所形成的截交線、相貫線，學(xué)生能夠清晰直觀的觀察。最后通過軟件中的不同維度的視圖以及三維模型進(jìn)行同時(shí)顯示。與此同時(shí)，教師可利用軟件中的畫法幾何中的操作方法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)軟件中的截交線、相貫線地進(jìn)行詳細(xì)分析，最后探索出求解過程，與此同時(shí)，教師可引導(dǎo)同學(xué)們通過大量的實(shí)踐訓(xùn)練，進(jìn)而使學(xué)生在腦海中形成截交線、相貫線的求解方法。

3.3 CAD技術(shù)在讀組合體視圖中的應(yīng)用

讀組合體視圖是機(jī)械制圖教學(xué)中重要的教學(xué)模塊之一，亦是教師的教學(xué)難點(diǎn)。該知識(shí)模塊的考核題型為補(bǔ)出第三視圖和補(bǔ)缺線。教師在講述這部分內(nèi)容的過程中，通常會(huì)采用形體分析法以及線面分析法。該種教學(xué)方法應(yīng)用過程中，需要學(xué)生在自身的腦海中形成空間思維的點(diǎn)、線、面，方能夠清晰的理解組合體的整體形狀以及各構(gòu)件之間的密切聯(lián)系。在以往的教學(xué)中，教師為有效提升學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解程度，通常會(huì)用橡皮泥來制作組合模型，但對(duì)于一些結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜的模型，通常只能靠教師的口述講解與學(xué)生自身想象來完成課堂教學(xué)。在此情況下，教師可運(yùn)用CAD技術(shù)在課堂上對(duì)組合體進(jìn)行建模，無論是多復(fù)雜的組合體結(jié)構(gòu)，都能夠方便、快捷地在軟件中制作出來學(xué)生通過對(duì)三維制圖的觀看，可清晰地看出組合體的不同組合形式，并且學(xué)生能夠?qū)M合體進(jìn)行全方位的旋轉(zhuǎn)，并能夠清楚的理解組合體之間的連接關(guān)系，進(jìn)而使其畫出組合體的三視圖（如圖1）。另一方面，教師可通過為學(xué)生播放不同結(jié)構(gòu)的零件模型，引導(dǎo)學(xué)生能夠分析不同零件視圖的形狀特征，進(jìn)而提升學(xué)生對(duì)三維視圖中的線、面、框之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系能夠產(chǎn)生更加深刻的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而在學(xué)生腦海中形成清晰的三維視圖與實(shí)體模型之間轉(zhuǎn)換關(guān)系。

3.4 CAD技術(shù)在剖視圖教學(xué)中的應(yīng)用

教師在對(duì)剖視圖的教學(xué)過程中，可通過剖視圖來引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件圖或裝配圖進(jìn)行詳細(xì)的了解，并通過剖視圖來掌握不同零件中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及零件中不同結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在此過程中，教師可運(yùn)用CAD技術(shù)對(duì)學(xué)生們進(jìn)行詳細(xì)講解，首先，教師可利用軟件創(chuàng)建就有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件創(chuàng)設(shè)出來;零件的虛擬模型，并且對(duì)虛擬模型在軟件中進(jìn)行剖切，在對(duì)虛擬模型進(jìn)行剖切后，引導(dǎo)學(xué)生們對(duì)剖視圖進(jìn)行仔細(xì)觀察，并從中清楚地掌握模型在剖切后的結(jié)構(gòu)變化、零件結(jié)構(gòu)以及零件的使用材料，進(jìn)而使學(xué)生能夠通過軟件自主制作出正確的零件剖視圖（如圖2）。

4? 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的機(jī)械制圖教學(xué)過程中，通過CAD技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠有效解決傳統(tǒng)教學(xué)體系中所存在的缺陷。教師在開展該門學(xué)科的教學(xué)過程中，可運(yùn)用CAD技術(shù)運(yùn)用在學(xué)科中不同學(xué)習(xí)模塊的教學(xué)中，為當(dāng)前階段的機(jī)械制圖教學(xué)體系注入了全新的教學(xué)理念以及教學(xué)動(dòng)力。因此，教師應(yīng)當(dāng)在機(jī)械制圖課程中，積極運(yùn)用CAD技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生清晰直觀地開展對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)而有效提升學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量以及學(xué)習(xí)效果，在提升教師的教學(xué)水平的同時(shí)，亦能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)領(lǐng)域中培養(yǎng)符合時(shí)代需求的專業(yè)技術(shù)人才。

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