ＣＡＸＡ實體設計軟件在組合體教學中的應用

[摘要]本文闡述了在工程圖學的組合體教學中，為解決學生較難糾正的不正確的作圖習慣以及較難想象的立體及其交線，加入了簡單易學的CAXA實體設計軟件，培養了學生空間想象能力與二維表達能力。

[關鍵詞]CAXA實體設計軟件 組合體教學 空間思維能力

按傳統的說法，工程圖學的主要目的是培養學生的讀圖能力、繪圖能力和空間思維能力，而組合體知識是工程圖學中培養這三種能力的關鍵一環。針對組合體知識中存在的難點問題，我們將CAXA實體設計軟件引入到該部分的教學中來，收到了良好的效果。

一、直觀性強，增強了學生的學習興趣

組合體的教學，費時、費力、難懂，以往整個教學活動中必須配以大量的模型、掛圖、投影薄膜和教學錄像帶等輔助手段，即便如此，仍然是教的辛苦，學的疲憊，所付時間、精力之多與教學效果不協調，在組合體讀圖和兩視圖補第三視圖時，如圖1（a），學生往往想象空間形狀比較困難，尤其是特殊的交線，致使不少學生厭學，嚴重影響了教學雙方的積極性。加入三維造型之后，如圖1（b），其主要特點之一就是解決了傳統教學中的憑空想象問題，較難想象的交線一目了然，在教學過程中直接地描述空間形體，使空間想象直觀、形象地表現出來。對較難想象的立體及其交線有了明確的感性認識，使學生產生了濃厚的興趣，極大地調動了學生學習的積極性。

二、快速、省時，提高了學生的學習效率

CAXA實體設計軟件中，對組合體這樣簡單件的造型方便、快捷、省時，在建模過程中，反復應用視角轉換，使學生逐漸認識了空間形體與正投影之間的對應關系。這個過程就是由三維空間到二維平面的思維轉換過程。在課堂上構造模型，幫助學生加深對組合體形狀的想象，促進學生理解知識，提高了學生的空間想象力，學習效率明顯提高。

三、建模步驟清晰，有利于糾正作圖的不良習慣

繪制組合體視圖時，應該用形體分析法，把組合體分解成若干個基本體，一個基本形體的三視圖畫完再畫與它相臨的另一個形體，三個視圖對照著畫，這樣不易漏線。同學們經常是一個視圖畫完，再畫另一個視圖，這樣畫完圖后，圖上經常是缺東少西，多年來同學們的這種習慣很難糾正。于是我們在講該部分知識時，先讓學生抄畫組合體視圖，如圖2（a），同時引導學生按照圖2（b）所示的結構1—3—2的順序畫圖，講清楚畫圖時應先找基準，在看圖或繪圖的過程中，要注意結構間的相互位置關系，也就是說當畫完結構1時，要畫結構3，這時一定要先確定結構3相對于結構1的位置，強調先讀定位尺寸，再讀形狀尺寸。

盡管在學生作圖時強調作圖順序，大多數同學還是認識不到它的重要性，這時就要借助CAXA實體設計軟件進行造型演示，要注意培養學生尋找特征視圖的能力（識圖能力），根據零件的結構特征，能夠看出每部分結構的特征視圖，例如結構1帶孔的圓柱，特征視圖為同心圓，三維建模的過程如圖3所示，這樣就要求學生必須按照三視圖間的“三等”關系，把帶孔的圓柱的三視圖讀完整，才能建立該形體的模型。接著以帶孔圓柱的左端面為基準面，建立結構3，如圖 4所示。再如圖5所示建立結構2。因為建模時要一個形體建立完才能建立與之有關的另一個形體，這有利于養成把一個形體的視圖讀完再讀另一個形體的習慣，學生們也隨之認識到了繪圖時也應把一個形體的三視圖繪制完整再繪制另一形體的重要性。這樣幾個回合下來，學生也就逐漸養成了繪圖時應用形體分析法的好習慣。

四、造型生動，激發了學生的學習主動性

三維教學手段的應用，改變了傳統制圖課枯燥、繁重的教學狀況，使學生在輕松、自由的環境下學習。制圖課不再是單純的“教師講、學生聽”，而是動手實踐、大膽創意、主動學習的過程。通過畫二維草圖與三維建模相結合來實現二維投影能力的提高。首先，在三維建模的基礎上，畫三視圖草圖，培養學生的二維表達能力；其次，根據兩視圖進行三維建模練習，檢驗讀圖能力，而后再補畫第三視圖。幾個回合下來，學生不但想立體形狀容易了，而且還掌握了三維造型方法。學會了三維造型，學生一有時間就開始自己想形狀，自己設計立體，激發了學生學習的主動性，使學生變被動學習為主動學習，培養了學生的創造性思維能力。

五、提前入門三維軟件，為后續學習打下了堅實的基礎

經過一定量的建模實踐，學生在不知不覺中就掌握了三維立體與二維平面圖形的對應關系，提高了空間想象力，尤其數控專業后續要學習CAXA制造工程師進行零件造型及模擬仿真，在一年級的制圖課中學生掌握了三維建模的基本操作，使得在后續學習零件造型、仿真時，接受起來容易，為后續的學習打下了堅實的基礎。

六、結論

CAXA二維電子圖板就是全中文人機界面，自由的定制操作，簡單、易于上手；學生在掌握CAXA二維繪圖的基礎上進行三維造型，接受起來非常容易，便于掌握。在機械制圖課有限的教學時間內，加入三維造型的知識，CAXA實體設計軟件是較為理想的選擇。CAXA實體設計軟件在組合體教學中的應用，減少了教學難點，提高了教學質量，又培養了學生的形象思維和空間思維能力，同時也使學生掌握了一種三維設計軟件，為后續的學習奠定了基礎。

綜上所述，筆者認為在工程圖學的組合體教學中應用CAXA實體設計軟件是非常必要的，也是工程圖學教學改革的必然趨勢。

基金項目：本文系黑龍江省新世紀教改工程項目《新世紀高職院校〈機械制圖〉教學改革的研究與實踐》的階段性研究成果。

（作者單位：黑龍江農業工程職業學院）