基于Pro/E的工程圖學(xué)教學(xué)改革的研究與實踐

胡鄭重 李麗君 皮威

摘要：隨著三維造型技術(shù)的快速發(fā)展，三維造型技術(shù)作為輔助工程圖學(xué)教學(xué)的有效工具和繪圖手段已成為一種趨勢。為此，以組合體、機(jī)件的表達(dá)方法、裝配圖教學(xué)內(nèi)容為例，融入Pro/E軟件三維造型，能極大提高學(xué)生的空間思維想象力和創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：工程圖學(xué)；教學(xué)改革；Pro/E軟件

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0099-02

一、前言

工程圖學(xué)是面向理工科學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，工程圖學(xué)通過講授繪制和閱讀工程圖樣的原理和方法，為低年級學(xué)生建立必要的工程意識和專業(yè)基礎(chǔ)知識、形象思維能力培養(yǎng)起著無可替代的作用。傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)，一般采用CAI課件、掛圖、實物模型等手段進(jìn)行輔助教學(xué)。各高校對工程圖學(xué)課程進(jìn)行了改革和探索，提出了很多辦法，獲得了許多經(jīng)驗。

空間思維能力的不足是學(xué)習(xí)本課程的最大障礙，隨著三維造型技術(shù)的快速發(fā)展，三維造型技術(shù)能否作為輔助空間思維的有效工具？能否將三維造型設(shè)計更有效地與工程圖學(xué)緊密地結(jié)合起來，使之與傳統(tǒng)的二維工程制圖相輔相成，相互促進(jìn)，相得益彰呢？如何有效地融入三維造型技術(shù)是每位圖學(xué)教育工作者需要思考的問題。

下面探討Pro/E三維設(shè)計軟件在工程圖學(xué)組合體、機(jī)件的表達(dá)方法、裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用。

二、Pro/E在工程圖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1.組合體。組合體是工程圖學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的過程。僅僅依靠投影基礎(chǔ)理論，在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常遇到很多困難。如利用Pro/E展示每個形體的形成過程，將Pro/E三維構(gòu)形與傳統(tǒng)的組合體讀圖方法融合，逐步增加學(xué)生對線條和線框的感性認(rèn)識，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的讀圖能力和空間思維能力。以圖1所示連桿視圖為例，使用Pro/E構(gòu)形的步驟為：①繪制如圖2（a）所示截面，旋轉(zhuǎn)，或繪制如圖2（b）所示截面，沿截面法向拉伸→②繪制如圖2（c）所示截面，旋轉(zhuǎn)，或繪制如圖2（d）所示截面，沿截面法向拉伸→③繪制如圖2（e）所示截面，沿截面法向拉伸→④對大圓筒拉伸（去材料）、陣列、鏡像，如圖2（f）所示。最后得到連桿的三維模型，如圖2（g）所示。

2.機(jī)件的表達(dá)方法。講解基本視圖時，以圖3所示機(jī)件為例，利用Pro/E的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、孔、倒圓角、倒角等命令進(jìn)行三維建模，通過Pro/E動態(tài)、直觀、形象地顯示機(jī)件的三維模型，如圖3所示，詳細(xì)地分析觀察機(jī)件的結(jié)構(gòu)形狀，有助于培養(yǎng)學(xué)生的立體感，提高學(xué)習(xí)的興趣，拓展學(xué)生的空間思維想象力和創(chuàng)新思維能力。

以圖4（a）所示機(jī)件為例，利用Pro/E的繪圖模塊，能將Pro/E三維模型生成工程圖，在繪圖界面中，單擊“插入”→“繪圖視圖”→“一般”，生成主視圖→鼠標(biāo)放在主視圖上→單擊右鍵→“插入投影視圖”，生成俯視圖和左視圖，如圖4（b）所示。通過Pro/E的繪圖模塊自動生成工程圖，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對“長對正、高平齊、寬相等”投影規(guī)律的認(rèn)識。

講解剖視圖時，以圖5（a）所示機(jī)件為例，利用Pro/E的繪圖模塊，能將Pro/E三維模型生成工程圖，在繪圖模塊界面中，單擊“插入”→“繪圖視圖”→“一般”，生成主視圖→鼠標(biāo)放在主視圖上→單擊右鍵→“插入投影視圖”，生成俯視圖→雙擊主視圖→“剖面”→“2D截面”→……，主視圖變成全剖視圖，如圖5（c）所示。單擊“視圖”→“視圖管理器”→“X截面”，生成被剖切平面剖切掉一半的模型，如圖5（b）所示。通過與Pro/E相融合，加深學(xué)生對剖切平面的剖切位置的理解和剖切方法的認(rèn)識。

3.裝配圖。給出零件間的裝配約束關(guān)系，由Pro/E進(jìn)行裝配。通過零件的裝配，可觀察零件間的裝配定位關(guān)系。利用Pro/E的繪圖模塊，能將Pro/E三維裝配圖生成二維工程圖，二維工程圖可保存為.dwg格式的圖形文件，對.dwg格式的圖進(jìn)行局部修改，直至符合國家標(biāo)準(zhǔn)，極大地提高了繪圖效率，如圖6所示。再結(jié)合Pro/E裝配圖實時演示，對二維工程圖進(jìn)行詳細(xì)分析，學(xué)生的腦袋中便建立了三維模型和二維視圖的聯(lián)系。

三、結(jié)論

實踐表明，把Pro/E軟件融入到工程圖學(xué)教學(xué)中是必要的，極大地調(diào)動了學(xué)習(xí)的興趣和積極性，提高了繪圖效率，培養(yǎng)了學(xué)生的立體感，拓展了學(xué)生的空間思維想象力和創(chuàng)新思維能力。

在已經(jīng)取得的教學(xué)改革實踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)教育部工程圖學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會“工程圖學(xué)”課程教學(xué)基本要求，授課教師需要進(jìn)一步圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的內(nèi)涵展開教學(xué)研究，不斷總結(jié)符合創(chuàng)新型國家人才培養(yǎng)要求的以素質(zhì)教育為核心的工程圖學(xué)教學(xué)模式，使本課程具有創(chuàng)新性、示范性、實用性和可借鑒性，為培養(yǎng)具有良好科學(xué)道德和科學(xué)素養(yǎng)、積極進(jìn)取、善于協(xié)作、具有創(chuàng)新意識和責(zé)任心的工科各專業(yè)人才打好圖學(xué)教育基礎(chǔ)。

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