三維軟件在農機專業機械制圖課程教學中的應用

摘?要：積極探索三維軟件在農機專業機械制圖課程教學中的應用，并取得了一定成效，在信息化教育教學背景下，對農機專業機械制圖課教學改革和發展有重要的參考意義。

關鍵詞：農機機械制圖;三維軟件;信息化

中圖分類號：G469?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.056

作者簡介：許春園（1987-），女，山東菏澤人，碩士，助教，研究方向：機械設計。

0?引言

隨著計算機技術在制造業的廣泛應用，越來越多的機械制造企業應用先進的三維設計和數控加工技術，機械產品已進入數字化設計、分析與制造時代。企業均已使用計算機輔助繪圖，總體設計方案圖一般采用二維制圖軟件如Auto CAD，設備的裝配圖和零件圖是用三維軟件畫出三維模型，再生成工程圖。如何培養出適應新形勢下企業需求的人才，提高學生的計算機繪圖能力和三維實體建模能力，是職業類院校需要研究和解決的問題。筆者在教學實踐過程中，積極探索利用三維軟件輔助機械制圖課程的教學，教學效果良好。

1?機械制圖傳統教學存在的困難

機械制圖課是農機專業的一門重要專業基礎課，內容實踐性、應用性較強。該課程的教學目標是：掌握并應用正投影法的基本原理來表達物體;能夠繪制和閱讀工程圖樣;具有空間想象、構思和造型能力。農機專業的機械制圖課，不僅要培養學生讀圖、畫圖能力，也要結合專業特點，培養出更具專業特色的人才。農機產品種類繁多，結構復雜，產品通用性較差，農機零件中非標件、鑄造件、焊接件較多，對學生讀圖畫圖能力要求較高。機械制圖一般開在大學一年級的上學期，學生們還不具備專業知識，更缺乏工程實際經驗，對課程內容的理解和掌握存在一定的困難。而機械制圖課的學習效果直接影響后續專業課程，如農業機械學、農業生產機械化等課程的學習，因此，機械制圖課的教學質量至關重要。

傳統的機械制圖教學，教師借助實體模型和掛圖輔助講解，有一定的效果，但實體教具攜帶笨重、管理繁瑣、易損壞丟失，且更新換代速度慢，對于新教材、新例題往往找不到對應的模型，給教學帶來了很大的困難。另一方面，教師手工示范作圖慢，學生理解起來也緩慢，導致課堂講課效率低。學生往往是開始對這門課有很大的興趣，但隨著課程難度增加，感覺理論抽象難懂、課堂枯燥乏味，慢慢就有畏難、懈怠情緒，教師教學難度大，導致機械制圖這門課教學效果不佳。

2?三維軟件能增加學生的學習興趣

畫圖和看圖能力的提高需要反復的、刻苦的練習過程，從物到圖，再從圖到物，在這個不斷循環中逐步培養學生的形象思維能力和空間分析能力。傳統的機械制圖課程是通過前期的點、線、面、立體的投影訓練培養學生的空間想象力，費時多、直觀性差，教學效果不好。如果借助于三維軟件的可視化仿真技術，讓三維模型直觀的視覺印象來表達機械制圖中抽象的投影關系，可以降低學習難度，調動學生學習的積極性。

現代高校的教室大多都配有多媒體或者智慧黑板，可以安裝一款經典三維制圖軟件Solidworks、UG或者Pro/E。利用三維軟件創建出三維模型，軟件多樣的色彩、交互式的界面，讓學生直觀形象地看到實體模型，幫助學生加深感性認識。教師通過操作，實現模型的旋轉、縮放，能夠多角度的觀察模型、輕松切換總體和局部細節，極大地調動了學生的學習興趣和學習積極性，也為后續三維軟件的學習奠定了基礎。

3?三維軟件有助于培養學生的立體感

機械制圖中的正投影法、三視圖的繪制、軸測圖的繪制等，都需要學生有很好的立體感，但在學習初期同學們很難建立起立體感，這樣基礎打不牢，后續學習零件圖的繪制和讀圖就更加困難。在三維軟件中，可以實現從立體到平面和從平面到立體的轉換，能實時對照。三維實體模型直觀性好，其造型設計思想與組合體的形體分析法一致。因此，應用三維立體模型輔助教學有助于培養學生的空間想象能力，學生在立體模型的構型過程中可以使自己的空間構圖能力和對空間形體的表達能力得到有效訓練，大大降低了學習難度。根據機械制圖的教學內容，創建對應的三維模型，任意角度旋轉模型，讓同學們多方位、多角度觀察，實際上就是物體在任意角度的投影，學生能直觀地看到視圖的形成過程和原理，這樣他們更有信心能畫出正確的三視圖。

還可以利用三維軟件的剖切功能，看清零件的內部結構，幫助學生學習剖視圖的畫法，并深入理解表達方式、視圖選擇的重要性。同時也培養了學生的空間想象力和立體感。

4?提高了教學效率

在機械制圖課程中，畫法幾何部分是理論基礎，為機械制圖服務。相比于本科院校重視知識體系的完整性，職業教育更注重知識的夠用。在夠用的前提下，應盡量刪減畫法幾何部分的內容，如橢圓的畫法、點線面的投影作圖、正多邊形的畫法等;改變傳統的從畫法幾何，到投影法，再引入三視圖的教學順序，改成從基本體建模入手，然后是組合體建模，再引出三視圖的畫法。在學生頭腦中有了立體的物的概念后，再進行視圖的教學就水到渠成了，學生更容易理解和掌握。

傳統機械制圖課教學時，經常需要教師繪制物體的立體圖，以便于講解、分析視圖的形成規律，特別是對于比較復雜的立體，手工畫圖耗費教師大量時間和精力，如果是多班上課，更造成大量不必要的重復性工作。此時，借助三維軟件畫立體模型就十分方便快捷，并且三維軟件模型保存、攜帶方便，三維模型建好后，同門課程的多位教師可以共享資源，減少教師備課工作量。把習題集上的作業也創建三維模型，講解起來更清晰、直觀。三維模型能根據教材及時、隨時更新，還可以考慮到農機專業的專業特點和行業背景，以農機零件模型為例講解機械制圖知識點，把機械制圖與專業課所學內容對應起來。

特別是三維CAD軟件基于特征的零件參數化建模技術，打破了傳統的設計流程，讓學生把更多的精力放在創新性構思上，對于培養學生的創新思維能力、提高設計能力具有積極的促進作用。

5?資源共享，有利于開展線上教學

隨著電子設備的發展，學校出現了越來越多的低頭族，課堂上學生手機的管制也成為讓教師頭疼的一件事。為改善課堂教學質量，很多學校開始嘗試翻轉課堂，課前發布學習任務，學生自主學習，在課堂上針對遇到的問題進行討論、解決。這就需要大量開發線上精品課程，實現線上教學，讓學生充分利用碎片化時間學習，隨時隨地學習，打破了課堂學習的時間和空間限制。

三維軟件輔助教學，三維模型便于上傳，讓機械制圖課更容易實現線上教學，也是機械制圖課的發展趨勢。計算機制圖與傳統的手工制圖相比有很多的優點：快速，高效，精度高，修改方便，可以縮短產品設計和生產周期，更好地與現代社會產品更新換代快的特點相適應。利用計算機三維繪圖軟件輔助機械制圖課堂教學，使傳統的機械制圖課生動、有趣、靈活多變，顯著提高了課堂教學效果。信息化教學可有效提高教學效率，收到事半功倍的效果，為社會培養出具有廣泛基礎知識和熟悉現代技術的合格人才。

另外，借助三維軟件可以實現資源共享、集體備課，并能把老教師的模型、經驗積累下來，實現新老教師的傳承，讓一門課程沉淀和固化，更利于課程的發展。

6?促進教師掌握新技術的能力

以計算機為主體的信息化教育教學技術迅猛發展，計算機輔助教學手段在日常教學中發揮著越來越重要的作用。這些現代化教學方式的參與雖然沒有改變教育過程的實質，但卻改變了分析和處理教育和教學的思路。在信息化教學背景下，身為傳播先進科學知識的教師，一方面要掌握農機專業機械制圖課程的基本知識，另一方面要熟練操作計算機制圖軟件。目前，計算機技術發展日新月異，繪圖軟件更新換代快，這些都是驅動著教師加強對新技術學習的動力，促使每一位教師在原有的學歷基礎和知識架構上，不斷地更新自身思想觀念、知識體系，主動學習、研究與農機專業機械制圖課相關的上下游課程、拓寬知識面，不斷提高自己的現代化教學技術水平，適應現代化教育教學模式的需求。

參考文獻：

[1] 尚冠衛.三維造型軟件在工業設計素描教學中的應用研究[J].戲劇之家，2019（30）：159+161.

[2]?萬陸洋.基于大型數字媒體的三維虛擬動態重現設計[J].現代電子技術，2020，43（16）：66-68+72.

[3]?郝亞玲，路煜，劉素行，等.面向三維虛擬展示的定制化系統研究[J].信息與電腦（理論版），2019，31（23）：62-63+66.