基于三維CAD組合體教學(xué)實踐的改革與研究

周曉琴　馬步智

摘 要：組合體的繪制與識讀在機械制圖這門課程中起到了承上啟下的作用，學(xué)生通過讀組合體三視圖對立體空間想象能力不足。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式機械制圖、CAD課程是分階段學(xué)習(xí)的，教學(xué)實踐過程中可能出現(xiàn)知識的切割與分離。針對這一現(xiàn)狀，提出了利用三維CAD造型法進行組合體的繪制與識讀。通過與傳統(tǒng)教學(xué)模式進行對比，并結(jié)合實際教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：組合體 CAD 教學(xué)模式

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）10-0-01

引言

在工業(yè)4.0中的“智能生產(chǎn)”、“智能工廠”要求中，制圖技術(shù)和工程圖樣將被賦予新的高度，在機械制造、儀器設(shè)備等領(lǐng)域尤為重要。職業(yè)院校機械類專業(yè)和機電類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，對學(xué)生的專業(yè)能力明確提出：“培養(yǎng)學(xué)生的讀圖和識圖能力，并能利用現(xiàn)代技術(shù)手段繪制工程圖樣”。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。CAD三維技術(shù)的成熟對傳統(tǒng)的機械制圖教學(xué)形成了強大的沖擊，教學(xué)的重心由單一的二維投影圖向三維實體造型轉(zhuǎn)移。在機械制圖所有的教學(xué)內(nèi)容中，組合體三視圖教學(xué)在鍛煉和提高學(xué)生的空間思維能力顯得尤為突出。因此，對組合體教學(xué)方法的改革與研究也顯得格外重要。

一、傳統(tǒng)的組合體教學(xué)模式現(xiàn)狀分析及思考

組合體這個模塊的內(nèi)容主要包括以下三個部分：繪制組合體的三視圖、識讀組合體及繪制組合體的尺寸標注。傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是結(jié)合黑板與PPT進行教學(xué)，教學(xué)過程主要以教師為主體。組合體三視圖繪制的講解中教師利用PPT所展示的軸測圖，在黑板上繪制出組合體三視圖。進行組合體識讀學(xué)習(xí)中，主要以“二補一”的方式訓(xùn)練。主要有兩種方式：一種是教師在黑板上補畫三視圖，一種是用PPT放映視圖補畫過程。組合體的尺寸標注主要貫穿在繪制與識讀組合體的內(nèi)容中去講解。“黑板——PPT”模式教學(xué)中，部分學(xué)生能通過組合體繪制三視圖，但大部分學(xué)生對視圖的補畫及識圖存在一定障礙。在此程度說明了學(xué)生通過傳統(tǒng)的教學(xué)模式?jīng)]有達到預(yù)想的學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的組合體教學(xué)模式主要存在以下幾個方面的問題：①黑板板書三視圖繪制過程過長，學(xué)生動手練習(xí)少，學(xué)生的繪圖能力得不到有效的提高。②PPT放映過程太快，學(xué)生空間想象與構(gòu)思跟不上節(jié)奏。長時間的PPT教學(xué)會容易使學(xué)生產(chǎn)生疲憊的心理，進而產(chǎn)生厭學(xué)的態(tài)度。③課堂主要以教師為主體，學(xué)生被動式學(xué)習(xí)。與現(xiàn)代職業(yè)教育所提的“高效課堂”不相符合。④限制了學(xué)生空間想象力與創(chuàng)造力，傳統(tǒng)的課堂教師和學(xué)生花大把的時間在由三維到二維再由二維到三維之間的轉(zhuǎn)換。課堂和課后的學(xué)習(xí)壓力較大，沒有更多的精力在三維造型及設(shè)計上。這樣的教學(xué)在專業(yè)技能的培養(yǎng)方面有所欠缺。

二、基于CAD組合三視圖教學(xué)模式改革

本文所談的基于CAD的教學(xué)模式已對本校17級機電專業(yè)技師班實施了一個學(xué)期。以后的課堂趨向于人手一臺電腦，為教學(xué)提供了很多便利。

組合體三視圖的教學(xué)設(shè)計

首先把組合體的組合形式（疊加、切割、綜合），表面的連接關(guān)系（相交與相切、共面與不共面），形體分析法及線面分析法講解清楚。這部分內(nèi)容可以利用模型結(jié)合PPT進行教學(xué)。課前分配任務(wù)，讓學(xué)生熟悉基本體三視圖的畫法。然后以定位座為例，分析組合體三視圖的繪制與標注。這部分內(nèi)容可以利用CAD軟件進行教學(xué)。教師在備課時提前對定位座進行CAD三維實體建模，利用復(fù)制、移動等命令把定位座的每個部分拆分出來。講授定位座三視圖畫法時，先分析定位座的組合形式，然后把每個組成部分的三視圖逐一繪制出來，最后進行修改完成定位座三視圖的繪制及尺寸標注。同時在CAD中用flatshot命令三維轉(zhuǎn)二維，將定位座的三視圖轉(zhuǎn)換出來。學(xué)生利用轉(zhuǎn)化出來的三視圖，檢查并分析用形體分析法繪制的定位座三視圖。組合體的識讀利用軸承座分析，通過“二補一”完成組合體識讀的練習(xí)。

三、教學(xué)效果分析

運用了CAD軟件學(xué)習(xí)組合體三視圖教學(xué)的實踐表明：這種教學(xué)模式更加靈活、直觀。感受最深的是學(xué)生分析能力和解決問題的能力明顯提高。從以前的被動式學(xué)習(xí)變成了主動學(xué)習(xí)，學(xué)生自己找組合體進行分析，在構(gòu)形設(shè)計中體現(xiàn)樂趣中體會表面關(guān)系的畫法和讀圖要領(lǐng)，取得了令人滿意的教學(xué)效果。

作者簡介：周曉琴（1989.10-）女，漢族，湖南常德，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，主要研究方向：機械設(shè)計與制造。