《三维CAD建模在机械制图课程教学中应用》
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摘 要：机械制图课程对学生的空间想象力有一定要求,而传统的教学模式很难让学生真正理解物体的空间结构,特别是截交线和相贯线等,这便导致学生失去学习,无法达到预设的教学目的.利用三维CAD软件绘制出物体,然后把物体进行全方位旋转,让立体结构清晰呈现,从而提高了学生的识图能力,培养了学生空间想象力,激发了学生的学习兴趣,通过理论教学和上机实践相有效结合,大胆尝试新的教学模式,切实提高机械制图课程的教学效果.
关键词：机械制图;三维;CAD
一、绪论
机械制图是机械、机电、数控、汽车维修等专业的一门必修课程,是主要学习点、线、面的投影规律,基本体、组合体、机件形状、零件图和装配图的三视图画法的一门课程,通过学习掌握物体的投影规律并能熟练地绘制出机械工程图.三维CAD软件是一种计算机绘图软件,已成为机械、建筑、电子和广告策划等行业普遍应用的一种制图方法和手段.它提供了绘制二维图以及三维建模等功能,把机械制图课程的理论教学和三维CAD建模相融合的教学方法,可激发学生的学习兴趣,提高学生的空间想象力,引入三维CAD建模教学是机械制图课程教学发展的必然趋势.
二、教学过程现状
笔者经过10多年的教學实践,在机械制图课程教学实践中发现,较多学生几何空间基础较差,对空间概念认识薄弱,同学们无法理解较复杂物体的内部情况,通过三视图很难想象物体的真实结构,加上本课程相对比较枯燥乏味,而且理解难度比其它专业课程大很多,而传统的教学没有把计算机三维软件应用到该课程中来,学生们的学习积极性不高,导致机械制图这门课程的教学效果令人堪忧.
三、教学模式创新
在教学实践中,要紧紧围绕机械制图课程的教学目标,笔者把三维CAD建模融入到机械制图课程的教学中去,把较难理解的三视图用三维CAD建模来呈现实体,把三维实体进行全方位旋转,让学生们可以看到物体各个方向各个面的细节,把绘制三维CAD建模的方法融入机械制图课程的教学,把学生难理解的方面通过三维实体全方位旋转一目了然.通过这种多媒体辅助教学手段,激发了学生的学习兴趣,培养了学生的读图能力,提高了学生的空间想象力和绘图能力.所以在机械制图课程的教学过程中,需有效引入三维CAD建模的教学方法,把理论教学和实践教学相有效结合,以识图能力为目标,强调本课程的实践性和有效性,以实际案例教学为主,把较复杂的物体采用三维CAD建模,让学生自己动手绘制实体的实践操作,注重学生素质培养和空间想象能力的提高.
四、增加学习乐趣
在教学过程中,笔者有意识地采用多种教学手段和方法来激发学生对机械制图课程的兴趣,在教学过程中笔者通过清晰的步骤法,绘制了羽毛球、军舰和汽车等三维建模,部分基础较好的学生按笔者的步骤方法迅速绘制出三维模型,首批成功绘制的学生,成就感油然而生,然后在教学过程中分几个小组进行绘制,通过先会学生带后会学生的策略,让先会的同学帮助不会的同学,并增加平时分的方式来奖励这些帮助别人的同学,最后几乎所有的同学都基本掌握了三维CAD建模操作命令,最终激发了全体同学的学习热情.掌握基本的三维建模命令后,学生通过计算机绘制机械制图课程中的三维实体或组合体的装配图,通过三维CAD建模软件全方位旋转来观察各位角度,各个面的特征,通过这样的教学方式,激起了学生的学习热情,成就感渐渐成为他们的学习动力.
五、增加实践操作
在本课程的教学过程中,很多届学生均反映要增加实践课时同时适当减少理论课时,把减少的理论课时放在机房实践更受他们的欢迎.通过不断探索,本课程比较适合教学,笔者会把将一些经典的案例（如羽毛球、汽车等三维实体）的操作过程录制成微课,上课时发到班级微信群或钉钉群,学生在机房实践时,边看边操作,一步一步模仿视频中的操作过程绘制三维实体,当学生出现操作困难时,老师及时进行指导解决.在机械制图课程中的一些难以理解的抽象物体,学生们利用三维CAD软件把实体绘制出来,把绘制的图形实体进行全方位观察,理解学习中的重点和难点,这将有助于学生掌握本课程的教学内容,从而达到教学目的.通过在实践教学中加入学生感兴趣的三维设计,学生的机械识图能力和计算机绘图能力均得到了不同程度的提高,学习热情慢慢高涨,到课率也随之提高,从而取得了良好的教学效果.
六、总结
当今的教育应适应当代社会发展的需求,教学模式的创新也正是新一轮教育改革主旋律,教育要按照社会需求来制定培养目标,以“强化实践,注重技能”为出发点,作为院校的教师,在培养学生综合动手能力的同时,应当充分调动学生的学习积极性,激发学生学习热情,特别是像机械制图课程本身难度比较大且内容枯燥乏味,教师首先要激发学生对本课程的学习兴趣,三维CAD建模多媒体教学的长处可激发学生的好奇心,同时教师需精心设计理论和实践相结合的项目,发挥所有学生的主观能动性,借助三维CAD软件绘制出三维实体进一步提高学生的理解力和空间立体想象力.在学生理解三维实体真实结构后,在纸上绘制出正确的三视图,最终达到预期的教学目的.
把三维CAD建模有效融入机械制图课程的教学过程,并通过笔者多年的实践教学,认为三维CAD建模辅助于机械制图课程教学模式是当今切实有效的教学模式.通过对原有课程理论课时和实践课时作适当调整,对抽象复杂组合体通过三维CAD建模后,借助三维建模的表达方式,学生一目了然地见证了机械零件基本结构和总图的装配过程,切实提高了机械制图课程的教学的质量.
参考文献：
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[3]秦凤婷.三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革思考[J].建筑与材料,2020（3）.
作者简介：潘国军,男,硕士,副教授,主要从事机械设计的研究及机械机电专业的教学工作.
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