《机械制图》教学中三维软件与传统教学方式的比较

陈相

摘 要： 如何使学生或参训人员掌握《机械制图》相关知识，一直是困扰职业院校机械教师的老大难问题。随着各种三维绘图软件的出现、普及和不断完善，如何在教学中发挥三维软件的优势，帮助学生提高学习效率、培养自身的空间想象能力、锻炼学生的绘图能力，是现阶段机械教师需要密切关注的。与此同时，完全依赖于三维绘图软件的教学模式是否可以取代现有的传统教学方式，也是一个值得关注的课题，它们之间各有什么优缺点，这些优缺点是否可以互补，或者二者结合后的全新教学模式，能不能取得教学上的突破，同样是值得我们思考的。

关键词： 机械制图 三维绘图软件 传统教学方式

《机械制图》是一门集工具实践性和空间理论性于一体的学科，是学习机械专业其他课程的基础和必备条件，只有看懂了相关零件的示意图，才能很好地掌握相应知识。同时，《机械制图》的相应知识是始终伴随机械从业人员一生的，车铣刨磨钻钳等各个工种的工人都需要看懂图纸后才能加工，因此，机械制图的掌握程度对于机械设计人员来说就更加重要了。

目前，三维绘图软件逐渐普及，相应功能也逐渐完善，如PRO/E、UG、SolidWorks、CAXA，等等，都具有三维立体软件转换为二维图形的功能，因而大有取代二维制图软件的趋势。许多职业学校授课或企业培训中，经常借助于三维软件进行教学，优点是十分直观立体，学生或参训人员能够不需要多加思考，就能明白零件的造型结构。但是，一些问题也逐渐出现，主要有以下几点。

1.虽然三维软件具有把三维立体图形转换为二维图形的功能，但转变后的二维图形，有些细节部分仍不能完整地表现出来，与手绘图形标准略有不同。如PRO/E中三维软件将立体图转换为二维视图的视图方向和方式是固定的，但是在实际绘图中，绘图的宗旨是符合国家标准及表达清晰简洁，使看图者能够轻易看懂图。但是PRO/E除了能迅速把立体图转换为三视图以外，其余视图表达起来较为麻烦，如绘制移出断面图、重合断面图、局部视图、局部剖视图，等等。在实际生产实践中，往往很多图形三视图是不能够表达清楚的，这时就需要运用这些视图进行表达，但PRO/E并不能方便地绘制出来，这时它们的优势就体现出来了，而三维软件立体图转换为三视图的功能就显得不够全面了。同时，在绘图的要求和准则上，有时难以兼顾，比如主视图的选择，在国家标准中规定，主视图的选择需要考虑到各方面因素，遵循相应的准则，主要有加工位置原则、工作位置原则及形状特征原则，这些准则都是为了让读图者读图时更加简便、明了。但是三维软件三维立体图转换为二维图形时，需要提前考虑到以上原则，在绘制立体图时就需要提前确定主视图方向，但这样往往绘制起来较为繁琐，耗费较长时间。从绘图表达的灵活性角度说，三维软件仍有不足之处，相比二维视图来说，这是三维软件较为突出的短板。

2.三维软件在立体图转换为二维图形时，在国家标准的执行和遵守上有所限制。因历史原因，中国的工业发展与俄罗斯有密切联系，他们的标准渗透到了中国工业的各个方面，包括机械制图、工艺标准等，所以中国目前的标准与俄罗斯极为相近。但是目前市面上的几款常用的三维绘图软件大都来自欧美国家，虽然设置中包含各种主要标准，如美国标准（ANSI）、日本标准（JIS）、英国标准（BS）、法国标准（NF）、德国（主要指原联邦德国）标准（DIN）、俄罗斯等独联体国家标准等。这几个主要标准中，通常的区别是第一视角与第三视角的选用不同，但实际上，标注的习惯和方式与中国的标准也有所区别，即使是俄罗斯的国家标准。如国家的图线标准《机械制图图线》（GB/T17450-1998、GB/T4457.4-2002）中各种图线重合时的画法规定，当集中图线重合时，绘制的顺序应该是：可见轮廓线—不可见轮廓线—轴线或对称中心线—双点画线，但在三维软件转化成二维图形时，就不能很好地区别这一点，仍然需要重新改动，较为麻烦。另外，要求的粗细实线的宽度、半径直径的标注方式、尺寸线的箭头终端形式的画法等，都有所区别。因此，三维软件对于国家标准的掌握不能起到很好的引导作用，往往很多学员会误认为国内外的标准都是一样的，只是方式多一些而已。所以，三维软件在中国国家标准的完善程度上仍然需要加以改进，符合中国国情。

3.在有些单位及学校中，三维软件在机械制图学习中的过度运用，直接导致的问题就是学生绘图动手能力的减弱和空间想象能力的退步，尤其体现在剖视图的绘制中。如在国标中规定，剖视图剖切之后，在剖切投影方向上能够投影出来的图形都需要画出，同时剖视图就是为了表达内部结构，不可见轮廓线即虚线是不需要画出来的。很多三维软件把立体图转换为二维图形时，不能很好地做到这一点，这对学生或参训人员来说，会有一定的误导，不符合国家标准，直接导致的结果就是在手工或者二维软件绘图时，也按照错误的方式画出来，不能很好地理解剖切物体的内部结构，绘图动手能力大打折扣。同时，对长期依赖与三维软件的学生或参训人员来讲，三维软件虽然能显示剖切图形内部复杂的结构，较为直观方便，但往往一离开三维软件就寸步难行，缺乏必要思考，对空间想象能力的培养和提高往往起到限制的作用，因此，三维软件在机械制图教学中的使用需要多加考虑和安排。

在平时教学中发现，当学生或参训人员具有一定基础，掌握了一定的视图投影规律和知识之后，再利用三维软件加以巩固和辅助，不但可以强化之前学习的理论知识，如各项国家标注标准、剖视图的画法等，而且可以培养学生掌握一项较为实用的工具软件，为其以后的工作做好准备，一举两得。

三维软件在机械制图教学中的应用，就像是一把双刃剑，有较好的一面，也有限制教学进行的一面，如何寻找到二者之间的平衡点，物尽其用地为大家服务，我们还需要多加探索和努力。机械制图作为一门工具课程，首先是培养学生的动手读图能力，就目前而言，在学习该课程的前期阶段，传统的授课方式，让学生亲自动手绘图仍然是最为合适的选择。相信通过大家的不断努力和探索，定能找出与时俱进、与实践生产设计同步的机械制图教学方法，从而最大限度地帮助学生和参训人员较快地掌握机械制图的绘图技巧。