基于三维CAD软件的《工程图学》教学手段改革的研究①

赵彩虹++尹涓

摘 要：文中针对《工程图学》课程，对其教学过程中教学效果的改善提出了一种解决措施，即以三维CAD软件为工具，围绕教学内容组织和教学手段开展改革和优化，以帮助学生更好的掌握该课程的学习内容。文中结合三维CAD软件的立体建模方法、动画模拟装配、关键帧的应用等技术对《工程图学》课程中组合体、机件表达方法、装配图等知识点的教学组织和优化详细给出解决方案，将三维立体的生成、剖视图的形成和绘图、装配体的装配和工作原理直观的展示给学生。从教学反馈显示运用三维手段辅助教学，课堂教学效果显著提高，提升了教学质量。

关键词：工程图学 形象思维 教学手段 三维CAD

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0189-03

《工程图学》是工科院校一门重要的专业基础课程，是工程界的语言，对学生的形象思维有很高的要求。为了提高教学效果，帮助学生更好的掌握本课程的教学内容，为后续的专业课程学习打下坚实的基础，教师应该不断改进教学方法，精选教学案例，优化教学手段。另外传统的工程图学内容以生成二维图为输出，而随着计算机技术的发展，在很多企业内设计与制造过程实现了无图纸化。结合多年的教学过程，该文将围绕三维CAD软件在教学过程中的部分应用展开阐述，以帮助学生更有效的学习本课程，并对行业中工程图绘制手段有初步的认知。

1 基于立体建模的组合体绘图法

组合体知识的学习是在基本体的基础上进一步通过较复杂形体的阅读与绘制来训练学生的空间形象思维能力，为零件图和装配图的学习奠定基础。传统的教学中按照组合体的各种组合形式、组合体的绘制方法、组合体的分析方法、组合体的轴测图、组合体的尺寸标注等知识点来安排教学内容，在知识点上有内容重复，耗费教学课时较多。教师课前做好三维模型，利用Pro/E软件对操作步骤的查看和编辑功能，将三维立体的生成过程直观的交互的展示给学生，让学生在先进的教学手段和方法下轻松学习。研究者在Pro/E平台下以轴承座为例来阐述组合体的教学内容安排。

将拉伸的定义介绍给学生，让学生对形状特征视图有直观的认识。拉伸的要素是绘制形状特征的截面加上拉伸高度的位置信息，从而学生能够明白看图要找出结构的形状特征和位置信息及其所在的投影面信息。

将轴承座分割成五个基本体，分析基本体之间相互位置关系、主次关系、表面连接关系，选择主视图的摆放位置和投影方向、确定好绘图基准，按形体逐个绘制形状特征视图和其他视图，在形体分析的基本方法之下注意细节的线条处理，从而完成三视图的绘制。

同理按照形体分割的步骤逐个标注每个形体的定形尺寸和定位尺寸，注意定位尺寸和尺寸基准的合理性。

在案例分析过程中讲解各形体位置关系，表面连接方法，形体分析法的概念、画组合体三视图的步骤等知识点，增加学生学习的乐趣，从而提高学习效率。

2 基于动画演示的机件表达法

三维软件的动画仿真模块可使用关键帧建立基本动画设计，把三维模型的不同角度和剖切的照片用快照的方式捕捉，并加入关键帧形成时间序列，进而完成动画制作。在机件表达中运用动画演示法讲授知识点，翻转了传统的图示讲授法。

采用三维软件完成零件或组件建模并生成其剖切动画，将全剖视图、半剖视图、局部剖视图以动画的形式展现在学生面前，从动画中总结剖视图的概念、剖视图的分类和剖切面的分类这些基本知识点，直观地展示各类剖视图生成的过程。结合教师引导性提问，观察三种剖视图的相同之处和不同之处，总结三种剖视图的使用场合和画图方法。

基于动画演示的机件表达法打破传统静态图解法，给学生直接的感观认知，提高学生学习的乐趣和效率。

3 基于装配仿真演示的装配图学习法

以减速器为例完成减速器三维建模并运用三维软件的动画设计模块完成减速器拆装演示让学生了解装配体、零件和组件间的关系；运用机构仿真模块完成齿轮啮合的机构运动仿真让学生了解装配体的工作原理，结合实验室减速器拆装实验，为装配图的知识点学习提供铺垫，提高学生学习兴趣，运用动画演示法、实验法、案例教学法有效地完成该知识点的学习。

4 结语

在教学中引入三维CAD软件，结合知识点的讲解要求，打破枯燥传统方式，增加了课堂教学的直观性和生动性，提高了学生学习的主动性和效率。从教学反馈显示，运用三维手段辅助教学，课堂教学效果显著提高，提升了教学效率，将缩短的课时拓展到案例教学中，让学生及早接触现代设计手段，深入了解先进的制图技术，提高实践能力。

参考文献

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