高职机械制图课程“融合”三维建模计算机辅助设计的教学研究

张伟文　姜明

【摘 要】机械制图课程和三维建模课程紧密相关，通过分析三维建模课程和机械制图课程的知识结构，研究了两个课程之间的相关性，并重新设计机械制图课程教学方案。调整后的教学方案精简了原工程制图内容，并融入了三维建模技术，提高了教学的质量。

【关键词】三维建模;机械制图;融合教学

中图分类号： G712;TH126-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）29-0174-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.082

0 引言

机械制图课程是机械类专业的基础课程，其目的是使学生掌握机械制图标准并能熟练绘制机械工程图样。传统工程图学课程的教学手段是采用尺规手工绘图为主，而目前企业的制图过程是先三维建模，然后再生成工程图。传统的教学方法已不适应实际的应用。引入计算机辅助设计（CAD）三维建模技术是机械制图课程教学发展的趋势[1]。

三维计算机辅助制图引入制图课程常用的方式有3种。（1）把三维技术作为机械制图课程的辅助教学手段[2]。目前市面很多制图教材会提供三维模型二维码，扫描二维码后可以在移动端观察三维模型的结构。这种方式中三维模型起参考/演示作用，教学内容并不包含三维建模。其优点是不改变制图课程原有的教学内容，缺点是两门课程没有得到很好的衔接。（2）把三维建模课程和机械制图课程放在一起实施教学[3-4]。不过由于两门课程合并后内容太多，教学实施难度较大。（3）三维建模为主线，将制图内容穿插其中，将三维软件建模方法与机械制图理论知识协调融合[5]。这种方式以建模为主，制图为辅，也是行之有效的教学思路。

机械制图课程一般不涉及复杂的模型，课程只需增加部分的三维建模技术内容即可。另外，引入三维建模内容后，原有的部分教学内容可以适当作精简处理。这样课程仅增加部分内容并精简处理后，课程的总授课内容就变化不大。三维建模和工程图学是相辅相成的。学生初步接触计算机辅助建模技术后，不仅更容易学习机械制图技术，也是有利于后续计算机辅助设计与制造课程的学习的。

1 机械制图课程与三维建模的相关性分析

传统机械制图课程的教学内容包括，制图标准，平面绘图，投影基础，基本立体与组合体，轴测图，机件表达方法，标准间与常用件，零件图与装配图等内容。CAD三维建模课程中的内容包括草图，基本建模，细节特征，曲面造型，标准库，工程图，装配图等内容。两个课程的教学模块既有相类似的内容，也有不同的地方。

一般而言，机械制图课程涉及的零部件模型都不会很复杂，教学中只需使用三维建模软件必要的建模功能即可。三维建模中较为复杂的功能，例如曲面造型，派生曲线等内容可以留到后面的CAD/CAM课程中继续学习。比较上述两门课程的教学内容，可以得出机械制图课程涉及的必须三维建模知识有：草图，简单建模，标准库，工程图和装配体等。

增加三维建模内容后，机械制图的教学应以计算机辅助设计为主，手工绘图为辅。旧有的一些教学内容不再是教学的重点，可以适当做精简处理。通过适当的增删精简，机械制图的课程显得精炼，内容更贴合实际的需要。精简的内容有：

（1）缩减投影基础模块内容，简要讲解投影原理，删除点线面投影画图内容。

（2）缩减几何作图模块，缩减尺规几何作图内容。

（3）删去轴测图模块。

（4）缩减所有模块中的尺规作图教学，保留书面练习。

使用计算机辅助设计并不是抛弃传统的手工制图。他们之间可以相互补充，相互促进的。手工绘图更直接，更容易让学生集中思考，理解图形的表达;CAD三维建模则更直观，能很好地帮助学生理解三维结构和投影表达原理。课程修改以原有的课程框架为基础，CAD三维建模为辅。绘图方法包括CAD，徒手制图和尺规绘图三种。具体的教学内容及教学计划见表1。

2 教学设计案例

2.1 组合体三视图教学单元

组合体三视图教学单元内容可以分两个子任务实施教学，组合体的三视图投影及组合体的尺寸标注。具体教学设计见表2。

表1 修改后机械制图课程的内容与教学计划

传统教学是使用ppt结合模型来讲解，学生接受知识被动，参与性较小，效果一般。改進的教学单元中可以提供三维模型给学生观察，也可以结合实例，演练组合体模型的构建。从教学效果来看，增加三维建模的教学后，学生能主动参与学习，能有效提高学生的学习积极性。

3 小结

采用计算机辅助设计已经是实际工作中产品设计，产品制造的主要方法。结合三维建模CAD技术已是目前机械制图课程教学发展的主要方向。通过对原有课程作适当的精简，并融合必要的三维建模技术后，课程的教学更贴合实际的需要，借助三维技术的表达，学生更容易掌握工程图的识读以及工程图样的生成，全面提高了教学的质量。

表2 组合体三视图教学单元设计

【参考文献】

[1]童秉枢，易素君，徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J].工程图学学报，2005（04）：130-135.

[2]王春燕.Solidworks在工程制图教学中的应用[J].教育现代化，2019，6（22）：244-245.

[3]高红英，刘军旭，袁惊滔.CAD与机械制图“融合式”教学改革的探讨[J].成都工业学院学报，2015，18（04）：82-85.

[4]吴燕.三维计算机辅助设计教学改革研究与实践[J].山东工业技术，2019（13）：226+221.

[5]王妍，曹喜承，祝娟，杨蕊，徐金超.从三维设计入手机械制图新教学体系研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2018（09）：54-55.