機械類學生三維設計能力培養方法研究

摘要：機械類學生在校期間熟練掌握三維軟件，已成學生就業的基本要求。可以從以下三個方面培養學生的三維設計能力：在《機械工程制圖》課堂教學中引入三維軟件的學習，盡早開展三維軟件課程，多創造機會讓學生參加設計大賽。

關鍵詞：三維軟件；機械工程制圖；機械類學生

中圖分類號：G642.3？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）42-0073-02

目前，三維設計已成為普遍應用的CAD技術[1]。這也要求機械類學生在校期間必須熟練掌握三維軟件，但目前有很多機械專業畢業生沒有達到這一要求，這就給現代大學教育帶來了一定的壓力。如何讓學生在校期間更好地掌握現代工程設計技術，已成為機械類專業教學改革的熱點問題，但到目前為止還沒有形成完善的解決方案[2-4]。本文從以下3個方面論述機械類學生三維設計能力的培養方法。

一、在《機械工程制圖》課堂教學中引入三維軟件的學習

機械專業學生在大一第一學期就開展了《畫法幾何》課程，若將三維軟件引入該課程的教學中，不僅有利于該課程的學習，還有利于培養學生的三維設計能力。大一學生學習的積極性和主動性都比較高，此時接觸三維軟件，更能夠激起他們濃厚的學習興趣。

學生由于初學制圖，缺乏感性認識，空間思維能力有限，在學習過程中出現的問題得不到及時的指導和糾正，將喪失學習興趣。三維軟件創建的三維模型質感好、形象逼真、色彩豐富，在課堂上，教師可以利用三維軟件將復雜形體的外型與內腔、相貫體中相貫線的變化趨勢、裝配體中零件之間的連接關系等向學生演示，使教學中的知識難點講解得更加清晰、生動、形象。例如講解組合體時，已知兩個視圖求作第三個視圖是教學中的重點和難點。如圖1所示就是已知組合體的主視圖和左視圖，畫出俯視圖，教學中應用Pro/E進行三維造型，使學生看到組合體的形成過程，分析清楚組合體各個組成部分的相對位置，明白了相交、相切、平齊的含義，再通過輸出視圖得到組合體的三視圖。Pro/E三維造型的應用不但提高了學生的空間想象能力和邏輯思維能力，還讓學生初步了解了三維軟件，激起他們學習三維軟件的興趣。

隨著計算機的迅速普及，學生的計算機水平有了很大程度的提高。在《機械工程制圖》課堂上利用2～4個學時講解Pro/E的基本操作，讓學生掌握簡單形體的造型方法。實踐證明，學生再通過課后自學，完成幾個造型練習之后，基本掌握了三維軟件的基本操作。這樣，當學生再遇到想不出的實體時，就會自己利用軟件創建模型，通過自己造型復習所學的知識，增加自己的感性認識，從而降低《機械工程制圖》學習的難度。這種方法既能夠加深學生對所學知識的理解，還增強了學生的三維造型能力，同時，也開闊了學生的專業視野，提高了學生的學習興趣和工程素養，有助于培養能直接面對社會競爭的技能型專業人才。

二、盡早開展三維軟件課程的學習

很多高校在大學三年級才為機械類學生開設學習三維軟件的課程，因學生用軟件的機會少，且課時少，很多學生不能熟練掌握該軟件，往往畢業后在工作中還要花很多時間去重新學習，這將不利于學生更好地把握機遇。若在大一、大二就為學生開設學習三維軟件的課程，學生通過課余練習，再經過課程設計和畢業設計運用三維軟件，到畢業時大部分學生已能夠熟練掌握該軟件，并積累了一定的設計經驗，為以后工作能力的培養奠定良好了的基礎，就能夠更好地把握就業機會。所以，在大學盡早讓機械類學生學習三維軟件，有利于培養現代工程設計人才。

因三維軟件功能強大，而課堂學習課時有限，使得學生對三維軟件的掌握不夠深入、全面。所以，很多高校以選修課或培訓的形式，讓學生進一步深入地學習三維軟件。學生以一種積極主動的方式進行學習，更能激發學習的興趣，有利于熟練掌握三維軟件。

三、多創造機會讓學生參加設計大賽

我校每年都舉行三維設計大賽，對大賽的舉辦形式、比賽方式、評分標準和獎勵方法等相關內容已形成了規范。每年都有很多學生踴躍報名，積極準備，每次比賽都會出現一些好的作品，如圖2所示即為學生參賽的一個作品，學生利用測繪的方法獲得溜冰鞋的尺寸，然后在三維軟件中利用創建曲面、曲線和著色等功能完成作品的三維造型。學生通過比賽得到了很多鍛煉，積累了知識。實踐表明，以參加設計大賽的方式讓學生熟練掌握三維軟件能夠取得非常好的效果。

除了參加學校的比賽，我們還積極鼓勵學生參加教育部門和行業協會舉辦的一些比賽，如機械創新設計大賽、三維設計大賽等。在準備作品時，都會用到三維軟件進行產品造型設計、運動學分析、動力學分析和結構分析，并根據分析結果對產品進行結構優化設計，三維造型完成后，再繪制二維圖，制造產品實物。參賽時為了更好地演示作品的功能和內部結構，還需用三維軟件制作演示動畫。通過參加這些比賽，學生更加熟練地掌握了三維軟件，并積累了一定的實踐經驗。

四、結論

通過在《機械工程制圖》課堂教學中引入三維軟件的學習，讓學生認識學習三維軟件的作用，激起他們學習的興趣，并掌握三維軟件的基本操作；再通過課程、選修課或培訓的方式，讓學生更深入地熟練掌握三維軟件；最后通過舉辦三維設計大賽，鼓勵學生多參加各種設計大賽，讓學生在實踐中應用三維軟件，切身體會到三維軟件的價值，真正具備社會需要的三維設計能力。

參考文獻：

[1]梁松堅.淺論機電類大學一年級的三維軟件教學[J].裝備制造技術，2011，（9）：232-233.

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[3]葉軍，孫根正.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學學報，2008，（2）.

[4]王建華，李曉民，楊莉.由三維建模入手的工程制圖課教學改革實踐[J].工程圖學學報，2008，（6）.

基金項目：南華大學船山學院教改課題資助（2013CZ001），“湖南省高?？萍紕撔聢F隊支持計劃資助（編號：湘教通[2012]318號）”