基于Pro/E的高职《机械制图》立体化教学资源库的研究与实践

谢仁华　管嫦娥　谢达城

摘 要：《机械制图》是机械类专业的核心专业基础课程，其教学效果的好坏直接影响后续核心主干课程的进一步学习。但由于高职学生基础较弱，同时《机械制图》课程教学内容抽象、枯燥，教学资源不足，导致教学效果不理想。本文探讨了借助专业的Pro/E三维设计软件，如何构建立体化教学资源库，整合教学内容、改进教学方法和教学手段，提高教学效果等问题。

关键词：机械制图； 教学资源； Pro/E

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）02-150-002

一、《机械制图》课程教学目前存在的问题

《机械制图》是机械类专业的核心专业基础课程，其教学效果的好坏直接影响后续核心主干课程的进一步学习。该课程在教学过程中，需要大量的实物教学模型和挂图帮助学生理解教学内容，否则仅仅依靠讲解，很难讲清楚零件的投影关系、剖切断面的形状，基本体截交线与相贯线的形成方式，组件的装配方式与工作原理等内容。但是借助实物教学模型和挂图这些传统的教学资源存在以下问题：

（1）实物模型携带、保管不便，更新换代速度慢，更换成本高，无法与教材同步。（2）教学模型无法体现零件从三维到二维的投影关系，只能依靠空间想象力；无法展现剖切断面的形状；无法体现基本体截交线与相贯线的形成过程。（3）教学模型作运动演示和运动分析存在很多缺陷，一是学校很难保证有一套完整的《机械制图》课程的教学模型；二是机构内部的运动关系观察不到；三是装配模型时容易损坏零件，运动分析容易出故障；四是运动特性的分析很困难。（4）由于教材篇幅所限，很多插图并不能完整地表达各种零件和组件的所有结构， 给学生读图带来诸多困难。又由于高职教育实践环节的加强，专业课程理论教学的课时数大大减少，如果仍然使用传统的教学资源，仅用实物模型和挂图进行讲解，难以达到理想的教学效果。因此，为提高教学效果，构建适合高职《机械制图》的立体化教学资源库势在必行。

二、应用Pro/E软件制作《机械制图》多媒体教学资源库的优势

随着现代多媒体技术的不断进步，多媒体技术在课程教学过程中的应用越来越广泛，国内外众多学校都在尝试利用多媒体课件来弥补传统教学资源的不足。目前，课件中的图形素材一般采用Flash、Photoshop等软件制作，多为二维图形或动画，若直接用于具有三维立体结构、专业性很强的《机械制图》课程的多媒体素材制作，难度很大，效果也不理想，难以充分发挥CAI的优势。

Pro/E软件广泛应用于机械、电子、模具等行业。该软件集三维实体造型、曲面造型、零件装配、二维工程图制作、数控加工、模拟仿真等功能于一体。利用Pro/E强大而完善的功能构建《机械制图》课程的立体化教学资源库，在多媒体素材的制作上可充分显示出它的专业优势，能突破传统教学资源的局限，解决课件中图形素材的制作困境，增加教学直观性，能使《机械制图》中繁杂的点、线、面的投影关系变得简单，由抽象变得具体，提高学生的学习兴趣；利用构建的立体化教学资源库，可以创新教学模式，改进教学方法，为精品资源共享课程建设作铺垫，对提高教学质量有重要的意义。

三、立体化教学资源库的制作内容及其功能

利用Pro/E软件构建的《机械制图》课程立体化教学资源库，专业性很强，丰富实用，能有效地提升教学效果，教学资源库的制作内容和功能主要包含以下几个方面：

（1）利用格式制作功能及二维图制作功能，创建符合国家标准的图框，标题栏及二维工程图，将现代绘图技术和设计思想融入《机械制图》教学中，实现两者无缝对接。

（2）利用三维建模功能及二维工程图制作功能，创建基础模型库及对应工程图，帮助学生形成从三维到二维的全新思维方式，而不是传统的从二维到三维，可使学生更好地理解投影关系、截交线与相贯线的形成过程、具有内部结构的零件剖切面形状，将教学内容化深奥为通俗，变抽象为具体，降低学生学习的难度。

（3）利用三维建模功能及二维工程图制作功能，创建各种标准件、常用件、典型零件和装配体模型库及对应工程图。虚拟的模型便于现代化教学，能更好地帮助学生理解教材中各种机构和部件的功能、工作原理、工作过程及组成零件的装配关系及拆装过程，提高教学效果。

（4）利用分析功能和动态仿真功能制作动画和图片，用于三维动画演示和运动特性分析。改变教师以往借助黑板、挂图和模型授课的枯燥无味的状况，实现由静止到活动、由想象到直观、由平面到立体的转变，大大提高学生的学习兴趣。

（5）根据构建的立体化教学资源库，精选和重整教学内容，创新教学模式，改进改学方法，为精品资源共享课程建设作铺垫。

四、立体化教学资源库应用实践举例

1.立体化教学资源在三视图教学中的应用

视图，即零件向投影面投影所得的图形。三视图分别为主视图、左视图和俯视图。三视图是最能反映物体实际形状的三种投影图，是《机械制图》教学的重点和难点，主要讲解零件中点、线、面的投影关系，要求学生能够掌握线面的投影特征。但该部分内容繁杂、抽象，要求学生具有较强的空间想象能力，能够在大脑中想出线面在不同方向的投影。但高职学生由于基础较差，空间想象力不足，并且老师不可能在黑板上手绘三维模型，所以如果没有实物模型，学生很难正确画出三视图。但实物更新换代速度慢，无法与教材同步。而Pro/E独有的功能，却能很好地解决这一难题。首先可以利用其三维造型功能，构建零件的三维模型，如图1（a）所示的支座，然后再利用其工程图功能，自动生成零件的三视图，如图1（b）所示。这样就能很好地把三维零件和三视图无缝对接起来，帮助学生直观地理解点线面的投影关系。

2.立体化教學资源在剖视图教学中的应用

剖视图是表达机件内部形状和结构的常用方法。但由于高职学生理解能力较弱，画三视图时喜欢用直接投影的方法生成视图，看不见的结构用虚线表达，结果导致内部结构较复杂的机件的视图中出现众多重叠交叉的虚线，这样既不利于机件结构的表达，也不利于图形的识读。所以当机件内部结构比较复杂时，通常采用剖视图表达。可是若采用剖视图表达，学生很难理解假想的剖切，不知道怎样确定剖切平面的剖切位置，不明白哪些地方会被剖切到，不明白剖面线该画在哪些地方，更无法想象出剖切后的视图。此时可以利用Pro/E解决这个问题。首先利用Pro/E的造型功能完成零件三维模型的构建，如图2所示的法兰盘；其次利用Pro/E视图管

理器的剖切面功能，对零件进剖切，帮助学生理解机件剖切后的内部形状和结构，分析剖切位置和剖视图的关系，如图3所示的法兰盘剖切图；最后学生既可以根据三维的机件剖切图，绘制剖视图，也可以利用Pro/E的工程图制作功能自动生成剖视图，如图4所示的法兰盘剖视图。这样学生就可以轻松地读懂剖视，同时空间立体概念又能得到进一步的提升。

3.立体化教学资源在装配图教学中的应用

装配图是制定装配工艺规程，进行装配、检验、安装及维修的重要技术文件，但教师在教学过程中普遍感到困难，究其原因，一是高职学生实习单一，缺乏实际经验，对装配体的装配关系及工作原理都缺少感性认识，二是教具模型很难展示其内部结构。而利用Pro/E强大的装配功能和动画功能，可以把各个零件装配在一起，根据需要，灵活地进行剖切或者生成爆炸图，如图5所示的四通阀爆炸图，可以直观地向学生展示四通阀中各零件之间的连接情况，帮助学生理解零件之间的装配关系。还可以进行运动仿真，方便学生进一步了解四通阀的工作原理，使教学内容清晰、生动，大大缩短学生感知、认知的过程。

五、总结

利用Pro/E软件构建的高职《机械制图》资源库进行教学，彻底改变了传统《机械制圖》课程的教学内容、教学手段和教学方法，使重点和难点变得通俗易懂，感性认识和信息量大大增强，能更好地适应“设计应从三维实体建模开始”的现代设计理念。可以预见，随着计算机技术的不断进步，Pro/E软件在机械类专业课程的多媒体教学过程中将会发挥越来越重要的作用。

江西省高等学校教学改革研究基金资助项目（项目编号：JXJG-13-48-1）

参考文献：

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