摘 要：三维CAD在《机械制图》课中的应用，把传统教学手段和现代教学手段有机地融合起来，使教学的效率与效果大为提升，激发了学生主动学习的兴趣，调动了他们学习的积极性，激发了他们的创新意识，从而使技校毕业生的综合素质得到进一步提高。
关键词：机械制图 CAD 学习兴趣
在职业技术教育中，机械制图是一门以“机械工程图样”为研究对象，融理论性和实践性为一体的专业基础课，其教学目的是培养学生一定的识图能力和基本的绘图能力，并为相关后续专业课程的学习和将来就业打基础，它对训练学生掌握工程技术课程的学习方法，培养学生严谨的作风和负责精神都有其特殊的作用。随着计算机技术的广泛应用，生产实际中对机械制图的要求也随之发生了很大的变化。图板、丁字尺等绘图工具、绘图仪器已经被计算机所取代,手工绘图已经被计算机绘图所取代。因此机械制图课的教学也必须跟上时代的发展和技术的进步，及时调整我们的教学内容，对学生提出新的要求，采用现代教学手段，培养出现代企业需要的高素质的劳动者。
一、传统机械制图教学的不足
1.在学生学习方面，目前的中职学校学生基本上都是经过重点高中和普通高中两轮筛选淘汰下来的，这些学生绝大多数基础差、底子薄，在初中阶段只接触过平面几何，没有经过立体几何的学习，缺乏空间想象力，逻辑思维能力较差，形象思维能力较强，特别害怕纯理论的学习。相对来说机械制图是一门抽象难学的课程，特别对于那些数学基础较差的学生更是如此。在学习方法上，学生需要通过大量的手工仪器绘图训练来提高绘图的技能技巧和图面质量。这样的教学不仅所需课时多，要求高，内容枯燥，而且容易使不少学生厌学，甚至弃学，效果不理想。
2.在教学方面，机械制图学习需要有较强的空间思维能力，它是读图与图解能力的基础。教学手段上主要是粉笔、黑板和模型挂图，由于使用的教具、模型很有限，挂图又显得比较呆板，无论老师怎样描述比划，有些学生就是想不出它的形状结构，因此在培养学生空间思维能力上效果较差。
二、三维CAD在机械制图教学中的作用
随着计算机在机械制图中的应用，对学生空间思维能力的培养就变得容易起来。利用基于CAD 技术建立的三维模型,形象逼真、色彩丰富, 在教学中完全可以取代实物模型, 达到使用实物教学的良好效果。利用三维CAD工具画出各种物体的三维图形，这些图形可以在空间任意放大、旋转，我们就能让学生从不同方向观察它的形状结构，根据投影原理画出它的二维图形，这样学生学习起来就很容易理解和掌握，有利于提高学习的积极性，增强学生的自信心，培养对制图的学习兴趣。
将三维CAD 技术应用于机械制图的教学中, 可以将机械制图的难点、重点内容或者口头很难表达清楚的内容, 以直观、生动的形式展示在学生面前, 提高了教学质量, 同时三维CAD 软件提供的建模、装配、工程图以及标准件库等功能模块将使传统的制图教学焕发出新的生机。
三、三维CAD在机械制图教学中的应用举例
实例1：在相贯线上的应用
在传统的教学方法中，以最常见的圆柱体与圆柱体正交而形成的相贯线为例，如果按部就班地将课本中的画法传授给学生，因实物模型少而小，挂图不够清楚，轴测图不够具体，这样板书学生难以理解，同时教师在黑板上按课本的作图步骤花去大量的时间和精力，而教学效果却很不如意。
运用CAD三维软件（以Pro/ENGINEER为例，下同）教学时，可以很轻松地建立起直观的三维图形，很方便的进行多方位、多角度地观察相交圆柱体的相贯线学习。
具体步骤如下：
（1）通过拉伸建立两个直径不等的正交圆柱体的三维模型，如图1所示。
（2）变换三维模型的视角，使之处于图2和图3的位置，让学生仔细观察不同角度下相贯线的变化。
（3）利用Pro/ENGINEER的绘图模块，生成与三维模型相对应的工程图，如图4所示。
（4）让三视图与三维模型一一对照，讲解相贯线上的特殊点在主视图和左视图上的对应关系。
（5）运用Pro/ENGINEER极其方便的编辑功能，修改两圆柱体直径的大小，使之相等，让学生观察相贯线的变化，如图5所示。
（6）通过三维模型的演示让学生理解，当正交两圆柱的相对位置不变，而相对大小发生变化时，相贯线的形状和位置也将随之变化。
实例2：在组合体中的应用
组合体视图的学习是机械制图的重点部分，是培养空间想像能力和读图能力的关键，起着承上启下的作用。在讲授这部分内容时，通常结合实物模型和挂图，运用形体分析法和面形分析法来讲解。但无论是“叠加式组合体”还是“切割式组合体”，用实物模型都无法演示组合过程。而采用三维绘图软件Pro/ENGINEER，能够很方便、迅速地建立三维模型，这个建模步骤正是组合体进行组合的过程。通过演示表达组合体的组合形式，各个面、线的实际形状以及各部分的连接关系；还能对局部或整体进行自由缩放，从而使学生看清重点部分或细小结构的形状，看清在前后、左右、上下六个方位上表面的连接关系，再使用“三维视图”确定投影方向，逐一分析视图情况，然后画出三视图。下面就“切割式组合体”（如图6所示）分步骤演示其如何从一个简单的基本体“切割”成一个较复杂的组合体。
（1）建立一个长方体的三维模型，如图7所示。
（2）将长方体做第一次切割，得到如图8所示的一次切割体，生成三视图（图9）。
（3）将一次切割体进行第二次切割，得到如图10所示的二次切割体，生成三视图（图11）。
（4）将二次切割体进行第三次切割，完成组合体的成型（图6），生成三视图（图12）。
实例3：在剖视图上的应用
剖视图主要用来表达机件的内部形状，它是表达机件的重要方法，用剖视图表达的形体通常内部结构比较复杂，常常有较多孔、槽等。对于剖视图的形成描述为：假想用剖切面剖开机件，将处于观察者与剖切面之间的部分移去，将其余部分向投影面投射所得的图形称为剖视图。学生很难理解“假想剖切面”，特别是“几个平行的剖切平面”和“几个相交的剖切面”；对剖视图的形成过程弄不清，不知道哪些实体被剖切平面剖切，哪些地方要画剖面线。而通过三维绘图软件Pro/ENGINEER，不仅可以生成三维图形，而且还可以生成二维投影图，通过三维与二维图形之间的相互交替，学生可对复杂的图形或者空间很难想象出来的部分恍然大悟，甚至对模型内部结构不清楚的地方，还可以采用不同的剖切方式，从不同角度进行动态观察，把零件的内部形状表达得淋漓尽致。具体步骤：
（1）建立如图13所示的三维模型，通过不断变换角度让学生观察机件的外部形状。
（2）设置剖切平面，将处于观察者与剖切面之间的部分移去，通过不断变换角度让学生观察机件的内部形状，分析出剖切以后的实际形状，如图14所示
（3）利用Pro/ENGINEER的绘图模块，生成与三维模型想对应的工程图，如图15所示。
（4）通过三维图形与二维的剖视图的交替转换，使学生对三视图的形成加深理解。
通过实践教学表明，培养学生的空间想象能力的直接途径就是模型，三维CAD在《机械制图》课中的应用，把传统教学手段和现代教学手段有机地融合起来，使教学的效率与效果大为提升，激发了学生主动学习的兴趣，调动了他们学习的积极性，激发了他们的创新意识，从而使技校毕业生的综合素质得到进一步提高，使他们的能力适应社会的需要。
论文作者:韦力凡
论文发表刊物:《教育学》2015年7月总第81期供稿
论文发表时间:2015-6-15
标签：组合论文; 学生论文; 模型论文; 机械制图论文; 如图论文; 所示论文; 剖视图论文; 《教育学》2015年7月总第81期供稿论文;