Inventor软件在技校机械制图课堂教学中的应用

朱加芬

摘 要：在机械制图教学过程中，我们需要培养的是学生的空间想象能力、灵活运用知识的能力和发散思维的能力。为了达到这样的教学目标，本文根据技工学校学生的实际情况，就如何利用学校的教学资源，充分挖掘Inventor软件功能，将其与机械制图课堂教学有机结合起来，根据不同的教学内容加以灵活应用进行阐述，Inventor软件在技校机械制图课堂教学中的应用取得了较好效果，不仅增强了教学的趣味性，而且充分调动了学生的学习积极性，提高了学生的知识水平和操作能力。

关键词： Inventor 机械制图 图层 三维模型

机械制图是机械类专业所必修的一门专业课程。尽管机械各专业对掌握制图能力的要求不完全相同，但还是以共同性的基本内容为主，与设计、生产密切联系。因此，机械制图不仅是一门专业技术基础课，而且是一门实践性很强的课程。

在机械制图教学过程中，教师的主要任务是引导学生先对二维图样进行分析，确定各形体的形状及空间位置，然后逐步想出物体的形体，完成补图补线等题目的要求，最终培养学生空间想象能力，从而为今后其他专业课的学习和技能操作课打下读图基础。传统教学中，教师往往采用挂图、模型或多媒体等教学手段来授课。这样的结果是学生缺乏对知识点的迁移和举一反三的能力，并且很难对知识对象建立起空间想象，教学效果不尽如人意。因此，我们在正视学生生源基础较差事实的基础上，要让这些学生建立空间能力，除了要培养学生的学习兴趣，充分调动他们的学习积极性外，笔者还通过多年的一线教学实践，不断尝试、探索将Inventor软件应用到了机械制图课的教学中，使两者有机结合，让学生在学中做、做中学，发挥学生的能动性，收到了事半功倍的效果。

一、多用Inventor软件二维绘制和编辑命令，巩固机械制图基础知识

机械制图课程会涉及很多机械制图的基础知识，比如机械图样中对图纸幅面和格式的要求；对字体的要求；图线的线型线宽的要求及比例等的要求。对于这些基础知识的要求，在教学过程中不允许有任何创新和随便更改，必须严格按照国家标准。学生能不能很好地掌握这些基础知识，将影响到后续其他专业课学习的好坏，而这些知识点是很枯燥的，对初学的学生来讲很难理解，他们也记不住这些东西。这时我们可以借助Inventor软件中的绘图和编辑命令，把课堂上讲的理论知识结合一定的机械图样，让学生动手绘制，让他们在操作过程中将相关的理论知识融入进去，在操作过程中理解并接受下来，以达到快速入门的目的。学生看着自己绘制的作品，都有一种成就感和喜悦，并且，这种有针对性的练习，对学生起到了很好的辅助和复习作用，更为后面深入学习机械制图培养了兴趣，打下了坚实的基础，不至于一开始打击了学生的学习积极性。

机械制图中，不管是点、线、面的投影，还是零件图、装配图的投影，其规律都遵循“长对正，高平齐，宽相等”这9字原则。那么，在教学过程中，怎样让学生更好理解这9个字的含义，能看懂视图，构想出物体形状？

比如，教师在讲授完读组合体方法与步骤的理论知识后，让学生去做补画第三视图的练习时（如图1所示），题目中已知主视图、俯视图，要求补画左视图。教师可以让学生先用Inventor软件抄画已知的主视图、俯视图，同时心中默默念着 “长对正，高平齐，宽相等”的口诀，然后根据投影规律延长相应视图的图线，结合自己的空间想象能力，就可以把左视图补画出来。同样，学生在画装配图或是补画某一方向的投影视图时也可采用这种方式，在实践中充分体会这9个字的含义，让学生夯实制图基本功，避免在长、宽、高三方向画图中出现的错误。

二、巧用Inventor软件图层功能，创设制图课件优化教学

一张完整的零件图是由若干视图、尺寸标注、技术要求、标题栏和明细表等组成的。利用Inventor软件的二维功能，用户可以根据需要创建多个图层，通过控制图层的开和关，将不同的形体展现出来。在软件中图层就像透明的图纸，通过上层可以看到下层，各个图层之间的基准相互对齐，每一层上的线型、线宽、颜色可以单独设定，各图层的可见性可以控制。所以，在制图教学中，教师可以根据需要设置多个图层，利用图层的管理功能，将绘制的各形体放在不同的图层上，分层次地展开，控制好教学内容和讲课节奏。

比如，笔者在课堂上讲解用形体分析法读懂视图的时候，提前在Inventor中将需要的图形画好。在教学过程中，根据教学的需要控制好图层的开和关，将各形体一一展示出来，当然，前提是将其同一形体投影放在一个图层上（如图2所示），图中组合体有底板、左右三角板和半圆凹版三部分组成，在教学过程中按1、2、3的顺序逐步展现出来。在讲解组合体尺寸标注、装配体时，也可以用这种方法建立多个图层，用图层功能进行管理。这种教学方式，比用PPT的教学方式授课更加优越、直观，符合学生的学习规律，当然教学效果也非常好。

三、利用Inventor软件三维功能，创建立体模型增强课堂教学直观性

讲授画组合体视图的时候，传统的教学方法是采用挂图、实体模型等进行讲解。其实，可以利用Inventor软件三维功能，将要讲解的组合体先绘制成立体模型，并将绘制成的模型，通过工具栏选取视图方向（主视图、左视图、俯视图，后视图、右视图、仰视图），分别进行投影，使学生能很直观地进行观察，观看模型在不同的投影方向的变化，再独立画出其三视图，提高学生的空间想象力。另外，对于组合体各部分之间的关系，可以通过三维移动命令将组合体分解，加深学生对组合体之间共面、不共面、相切、相交组合形式的理解。教师还可以根据需要在原来的三维模型上增加或删除组合部分，衍生出更多图形，在多样的变化中让学生体会制图的精髓和奥妙。软件的三维功能，节省了去购买实体模型的资金，而学生的学习效果却得到明显提高。

比如，教师在讲解支架零件（如图3所示）时，可以按照上面讲的方法授课，将支架零件的选取视图方向（主视图、左视图、俯视图，后视图、右视图、仰视图），分别进行投影，使学生能很直观地进行观察，观看模型在不同的投影方向的变化，接着将组合体从上到下依次分解为耳板、空心圆柱、支板、肋板、底板五个部分。这样学生可以很直观地看清。同时，教师还可以改变原来立体模型上组合部分，衍生出更多图形，在多样的变化中让学生体会制图的精髓和奥妙，以此达到举一反三的教学效果。

四、使用Inventor软件将零件进行虚拟装配，模拟工作情景改进设计方案

机器由若干零件、构件和机构组成，各构件之间应保证确定的运动关系才能使机器完成预定的操作。保证零件装配后各零件之间确定的相对运动，彼此之间不能有干涉情况发生，这种设计应该是在机器装配之前解决，不可能等到把零件加工出来了，装配后出现了问题再去寻找问题，修改前面的设计方案。那么，如何解决这个问题呢？

教师可以将设计的零件图通过Inventor软件生成三维零件，然后将三维零件安装配图要求进行虚拟装配，观察各构件之间的模拟运动，就可以轻易地检查、发现出设计中可能存在的不合理的地方，再去修改相应的二维图纸，进一步进行虚拟装配，经过这样反复的修改使得图纸设计更加合理，更加完美。学生经过这种由图纸—零件—虚拟装配环境的模拟，可以进一步系统专业基础知识，对机器的制造流程有一个比较直观的认识，并可以提升自己机械方面的潜能。

比如，教师在讲解减速器装配体（如图4所示）时，可以把减速器中的每个零件先建模，然后进行虚拟组装。如果在装配过程中发现干涉等问题，可以对一些零部件展开进一步修整，还可以对装配好的零件进行爆炸，让学生看清每个零件的装配过程。在授课过程中，由于非常直观，学生很自然地接受了有关的装配知识，原本很难学的东西，轻而易举地掌握了。

现在，企业对员工的要求越来越高，只会简单地用软件抄绘的人已经不能满足社会的要求。实践证明，对在校学生运用Inventor软件进行教学，模拟训练设计、制造、装配等各个环节，是培养机械制图方面设计和制造的高技能人才、满足社会用人需求的有效途径。

总之，如何上好机械制图这门专业课，提高教学质量并降低学生的接受难度，是很多机械制图老师一直在讨论和研究的重点，大家也在实践中尝试各种教学方法。可喜的是，机械制图教材在不断修订和完善中，开始出现了许多有关机械制图和CAD/CAM互相结合的教材。但绝大多数教师还是以传统教学手段在授课，习惯性地将这门课一分为二，很难收到好的教学效果。因此，只有将机械制图和Inventor软件巧妙地结合起来，在实践中不断地探索、创新教学手段，才能优化课堂教学质量。

参考文献：

[1]李志勇.现代教育技术在机械制图教学中的应用[J].职业，2009（11）.

[2]吕德芳.三维CAD与机械制图教学改革[J].武汉理工学院学报，2015（3）.

[3]李丹.基于三维软件的机械制图教学改革[J].教学与科技，2015（2）.

（作者单位：嘉兴技师学院）