中望机械CAD、中望3D软件在高职院校《机械制图》教学中的应用研究

张华明

（新疆生产建设兵团兴新职业技术学院，新疆 铁门关 841007）

1 引言

在高职院校的机械制图课程中，把中望机械CAD、中望3D、3D One Plus、 CADbro的技术、原理、方法融入渗透到机械制图里进行识图、绘图、出图、模型设计，都是理论与实践教学中的很好应用。除此之外，中望机械CAD、中望3D软件是数字化、智能化与信息化的集合体。与二维CAD相比，中望3D主要存在以下优点：①中望3D不仅能模拟机械的立体模型，还能将机械的三维动态运作过程展现出来，其可视化、形象化、具体化更强；②中望3D具备各种查询检查功能，避免出现零件难以装配现象，具备对重要零部件进行有据分析和结构优化设计能力，可有效降低制图人员的工作量、节约成本、减少失效风险、提高工作效率；③中望CAD、中望3D可以绘制数控生产加工的二维工程图也可以进行数控编程与加工；④二维与三维CAD相互补充并可以实现产品的数据共享与集成装配。基于以上优点，中望CAD、中望3D 技术在国内一些大赛和企业正处于高速应用与发展时期。

中望机械CAD、中望3D在教学中的应用也具有鲜明的优势，第一，在对机械零件的三维进行造型时，教师运用中望3D技术对不同零件的材质进行渲染，生成不同的效果图，有助于学生更加直观、全面地认知机械零件。第二，《机械制图》在绘制零件图和装配图时，可以把中望3D中的任何零件、部件、装配件转换为工程图，还能生成各种视图和剖视图，再通过中望机械CAD进行尺寸精度、形位公差、基准、粗糙度等技术要求进行标注和注释，可以方便快捷地完成一张工程图，使学生容易掌握零部件的内外结构和工作原理。第三，把《机械制图》的点、线、面、组合件的几何投影融入中望3D One plus教学中，更能简单直观掌握各种投影画法。第四，在学习剖视图时应用中望CADbro软件能更好认知零件的内部形状和各种剖视画法。第五，结合中望CAD绘图与评分软件将学生绘制的三视图、工程图进行对比评分，很快找出错误，减轻教师的工作量。所以，在制图课中应用中望机械CAD、中望3D技术可将原本复杂的图样变得更加简单、具体、直观易懂，使教学内容更加丰富，有助于提高教师的课堂教学效果。

2 中望机械CAD、中望3D软件与机械制图融合的重要性

黎家厚教授认为融合式教学是对所有的教学要素进行优化选择和组合，以达到教学目标。也就是说，教师在教学过程中，恰当的选择学习资源、学习环境、教学方法和教学手段等，针对具体的教学活动提出解决问题的具体对策，其包括学习理论、学习资源、学习环境、教学方法、教师与学生之间等各方面的融合。李燕飞认为融合式教学是相对于传统的封闭式教学方法而提出来的，融合式教学注重学科之间、课程之间、授课方式、师生互动的一种大融合。

在机械制造大类和工科专业里，机械制图是非常重要的一门专业课程，是每个专业学生必学的知识，因为在机电、机械类的行业，都离不开看图、制图、设计、生产、维修、装配等工艺流程，而且在生产中要保证机械产品的质量，绘图设计人员必须熟练懂得图样的国家标准，来满足当代智能制造的需求，以保证随时能达到最新制图要求。将中望机械CAD、中望3D与机械制图有机融合是基于工程制图的规范要求，是基于点线面的投影、三视图的几何画法、零件图、装配图绘图原理等知识内容而形成的，是建立在两者的相似性和互补性基础上的。因此，两者在整体内容上具有密切的关联。在过去机械制图识图中经常采用的是分割式教学，明显的衔接程度不足，这种教学方法比较单一，很难充分地开发学生的空间想象力和创新设计能力，因此，教学过程不仅要考虑课程目标、学生认知能力和实际教学情况，还应该将该课程教学内容与社会实际联系起来，培养学生职业能力和为后续专业课的学习打下基础。所以二者的知识补充和有机融合是非常重要的课程改革，不仅体现了机械制图与中望机械CAD、中望3D融合的重要性，也提高了教学质量、教学效果。

3 中望机械CAD、中望3D技术在《机械制图》中的融合应用

3.1 融合应用的思路

本文在分析高职学校机械类专业机械制图课程的地位与作用的基础上，同时用问卷调查的方式，调查了机械制图课程目前的教学现状，分析了其中存在的问题，针对性地提出将中望CAD、中望3D、3D One Plus、 CADbro技术融入到《机械制图》课程的融合式教学，以现存的问题，从课程教材、教学内容、教学手段、教学模式与教学评价等方面找到解决问题的具体办法，研究融合式教学的意义、可行性，用这些方法进行教学内容调整、丰富教学手段、转变教学思维、改进教学方法、创新教学评价，再通过教学案例项目教学法、实践分析法、一体化教学法应用到教学里，最后以机械制图知识为主体，以中望机械CAD、中望3D软件为实践，并以中望3D One Plus、CADbro软件为辅的融合式一体化教学。

3.2 融合应用的意义和可行性

从中望机械CAD、中望3D软件的特点出发，分析中望机械CAD、中望3D、3D One Plus、 CADbro软件在《机械制图》教学的融合应用，具有四种意义和可行性：创新教学模式、增强教师利用信息技术进行教学的能力、激发学生的学习兴趣和积极性、培养学生空间想象力和模型构思能力、提高学生创造设计能力。融合应用的思路图如图1所示。

图1 融合应用的思路图

（1）创新教学模式、增强教师利用信息技术进行教学的能力

高职院校中充分利用信息技术，实现教学手段的创新以及促进教学质量和效率的提高。通过改进教学模式的方法，必然要提高教师应用信息化技术的水平，掌握这几种软件的熟练操作，能够边讲边练引导学生，让学生接受制图知识的实施过程。

（2）激发学生的学习兴趣和积极性

知识信息通过多样化的方式来呈现，容易吸引学生的注意力，激发学生学习的积极性。运用中望3D 和CADbro三维技术，任何学生都可以用手机微信扫一扫，将中望3D软件建立的立体模型与CADbro生成的二维码，都能把组合件、零件的内部结构、装配原理等课程重难点，以剖视、图形、动画或者爆炸图等方式来呈现，创造动静相兼、视听组合的教学氛围，形象直观地展示在学生面前，帮助学生更好地理解、掌握课程内容，进而激发学生的绘图兴趣。

（3）培养学生空间想象力和模型构思能力

培养学生空间想象能力和模型构思能力是灵活运用中望CAD、3D技术以掌握机械制图课程的关键，在二维图形和三维模型知识结构相互转换时，需要学生的逻辑思维和形象思维协调发展，并借助中望3D、3D One Plus中的建模、工程图等功能模块，能够直观地看到实物的二维和三维视图，并了解他们之间的相互转换关系，按“模型-图形-模型”的顺序再进行反复学习，能有效提高学生的模型构思能力。

（4）提高学生创造设计能力

在《机械制图》课程中利用中望3D、CADbro 演示零件工作的动态过程，提高学生对产品设计概念的感性认识，在产品零件图的表达时，从形体分析提升到功能分析和工艺分析上，让零件图的技术要求更加完善与准确，增加学生对工艺知识的认知，促进学生对制图知识与设计生产之间的相互关系，以此提高学生创造设计能力。

（5）融合应用的可行性

首 先 中 望 机 械CAD、中 望3D、3D One Plus、CADbro软件简洁、高效、易学，只要有CAD的基础，就能学以致用；其次机械制图融入机械CAD和3D 技术符合学科知识逻辑性，两者既有层次，又有关联，相互依附，又各有特色，最后机械制图和中望CAD、中望3D 技术融合能让教学目标更加清晰、实用。

3.3 融合应用的方法

（1）调整教学内容——符合学生认知规律

传统的教学内容是先投影，后三维的教学顺序，在高职院校学生初次接触机械制图和CAD课程时，空间想象能力不够，不会运用点、线、面投影规律进行分析与判断，想象不出对应的空间物体形状，为突破教学难点，可以对学生进行先三维后投影的思维训练，在教学过程中渗入中望3D、3D One Plus软件教学，引导学生自己建立直观而生动的三维模型，将简单的平面图形通过扫掠、拉伸、放样、旋转得到一个立体模型的过程，更容易让学生了解实物的外形特征以及内部结构，此时再运用3D One Plus进行三维投影就更轻松了，比起传统的教具、挂图教学更方便易懂。以上教学顺序归纳为“三维-二维-三维”，课程内容遵循由浅入深，循序渐进的原则，知识点从“实践-理论-实践”，符合学生的认识发展规律，也保持了机械制图课程知识体系完整性。

（2）丰富教学手段——融入现代信息技术

机械制图课程中“组合件的投影”是教学的一个重点问题，在以往的教学中，讲授组合件投影时，需要模型教具进行演示，课堂教学效果不好，学生不易明白，空间想象力得不到开发。可以融入中望3D、3D One Plus建模技术来生成组合件形体，再利用CADbro软件进行剖切、旋转动态观察，更透彻了解组合件每一处的点线面投影规律。

结合多媒体课件，把机械制图、中望机械CAD、3D技术也融于课件，实现知识分层，调整教学重难点，它将促使《机械制图》课程教学手段的现代化，并把现代教学手段和传统教学手段（挂图、教具、PPT、视频等）有机结合起来，能够在多媒体的平台上灵活实现二维到三维，从三维到二维之间的转换以及模型的动画演示，都能够将教学内容生动活泼、形象直观、正确清晰地展示出来。

搭建开放式的动态演示平台，研究中望3D实体造型技术、三维建模与中望机械CAD二维图形之间的转换技术。不管是课堂还是业余，在电脑和手机上都能实现机械制图教学过程中重难点的讲解和动态演示。

（3）改进教学方法——呈现多元一体化教学

将中望机械CAD、中望3D、3D One Plus、 CADbro等绘图设计软件技术融入机械制图课程中的新型融合式教学方法，也是根据课程内容自身特点和学生的具体情况，对相应的课程进行优化设计，开创一种全新的教学方法。

首先，建立机械制图和中望机械CAD、中望3D教学习题库，通过收集一些经典的例题，精选出一些具有代表意义的例题进行机械制图教学系统的建立，然后将其各种素材多采用外部链接的方式插入到教学系统中，将素材文件（素材一般包括文本、图像、声音、视频、动画、爆炸图等）以图标的形式实现其操作，一方面可以提高老师的教学效率，另一方面也便于学生更好地理解和掌握。因此，习题库的建立向教师提供大量的基本题型，大大缩短了教师收集和编辑的时间，对不同层次、不同专业的学生在教学过程中更具有针对性，达到更好的辅助教学目的。

其次，丰富教学活动内容，一体化教学在教学活动中做到“教、学、做、评”一体化，“教”是指教师的教学，“学”是指学生的学习，“做”是指学生完成任务的过程，“评”是指教师最后的考核评价，这四个方面构成了一节完整的课堂。一体化教学和传统的教学不一样，一体化教学灵活多变，“教、学、做、评”这四个环节相辅相成，每一个环节都很重要，教师必须综合把控“教、学、做、评”这四个方面的教学活动。

最后教学实施是教学环境的关键阶段，教师前期的所有准备都是通过教学实施向学生传达知识，教学实施的策略要符合教学内容、教学目标、教学对象的特点，实施过程要有具体的情境，教师通过具体的情境引导学生投入学习。

（4）转变教学思维——融入中望3D建模思想

融合的思想是将三维建模的原理、方法和技术融入渗透到机械制图课程中，形成新的教学体系、教学内容和教学过程。运用中望3D建模方法，将表达空间三维物体形状、尺寸、位置等几何信息和物理信息的视图，快速准确地建立起三维模型的思维、转化途径与方法，以此锻炼学生的空间想象能力和建模思路。如：“3D建模分析法”，将机件分解为若干个基本体的叠加与切割，并分析这些基本体的相对位置，想象出实体的分解方法，对视图中的各线框分析，认知每个线框是对应的一个平面，通过投影关系确定平面经过拉伸或切除后所对应的是形体，并分析各形体的相对位置，综合想象出整体形状。

（5）创新教学评价——构建多元化评价体系

通过教学评价，可以掌握学生对机械制图知识与计算机绘图能力的学习情况，以往的《机械制图》课程评价主要通过课堂练习和期末考试来考核学生学习情况。新的教学方法将中望机械CAD融合穿插在机械制图课程内容中，教学内容以项目化展开，在教学评价方法、评价内容、权重等方面进行优化改进，增加中望CAD图样评分软件进行教学评价，构建多元化评价体系，如：课堂练习、作业评比、视图对比、课后习题、学生自评、教师评分，既能人工评分也能在CAD图样评分软件上进行，使不同能力水平的学生都得以锻炼、并能提高工作效率，减轻教师的工作量。

4 《机械制图》课程与中望机械CAD、中望3D技术融合教学的实践

根据机械制图课程的教学内容可分为制图的基本知识和技能、投影基础、基本立体、常见立体表面交线、组合体、机件表达方法、标准件和常用件、零件图、装配图九个部分，在进行教学总体设计时结合高职学生学情，选择贴近生活的课程内容将中望机械CAD、中望3D软件融入到《机械制图》课程中进行教学设计和教学实践。

以机械制图与中望CAD、中望3D技术融合教学实践为案例，以组合体三视图的绘制为教学课题。

组合体三视图的画法是制图教学中常见的一种问题，也是学生比较难以理解的知识点。组合体包含了机械制图“画、读、补、标”四个方面的内容，它是基本几何体的综合应用，也是学生由投影关系过渡到识图绘图、建模的重要桥梁，本次选择“组合体三视图的绘制”为教学案例，讲解机械制图与中望CAD、3D、CADbro、3D One Plus、评分软件进行的一体化教学设计。

（1）学情分析

1）学习者分析。学生基础弱、逻辑思维能力较差，对组合体不易理解、想象不到空间实物形状，对机械制图与中望软件的不能协调应用。

2）教学内容分析。组合体的绘制是机械制图与中望CAD的重要内容，而组合体的画法与识读是本章节的核心部分，学生必须理解和掌握组合体的绘制与识读。

（2）教学目标

1）知识目标。理解组合体的类型与组合方式，利用形体分析法掌握组合体视图的画法。

2）能力目标。利用中望3D软件对组合体模型演示，分析他们之间的连接方式，了解堆积、相切、相交三种情况，掌握绘制三视图的技巧。

3）思政目标。在绘制组合体时，鼓励他们多尝试新的方法和思路，在实践操作中碰到困境时，鼓励学生自己解决，培养独立探索的实践能力。

（3）教学重难点与教学方法

1）重点：组合体的形状类型、连接方式、投影原理、视图画法。难点：组合体的投影原理与视图画法。

2）教学方法。讲授法、理实一体化教学法、任务驱动法。

（4）教学环境与资源

1）教学环境：教室、计算机机房、多媒体投影仪、手绘的工作台和工具。

2）教学资源：学习资源、课件、三维模型、动画、爆炸图视频、CADbro二维码、 中望CAD 绘图视频等。

（5）教学实施

1）课堂导入：回顾上节知识点，展示图片和三维实 体，引出组合体。

2）布置任务：知识点讲解，提出任务，利用手绘和中望CAD、中望3D绘制轴承座三视图。

3）任务实施：①中望3D建模轴承座，让学生直观了解实体外观形状和连接件，体验情境教学，激发学生学习兴趣，如图2所示。②导入CADbro软件，生成二维码，动态观察内外轮廓、孔径、剖切形状，调动学习积极性，激发空间想象力，如图3所示。③3D One Plus投影原理演示，了解三视图的投影过程与绘图方法，直观表达点线面体的投影原理，体会实践能力，学生容易掌握补画视图，如图4、图5所示。④中望3D转换CAD二维图，掌握三维转二维平面视图的方法，提高工作效率，方便教与学，如图6所示。⑤中望机械CAD进行各尺寸、粗糙度、形位公差、基准、注释、技术要求等标注，完成标准工程图。掌握最新国家标准视图标注，学习图形设计能力，如图7所示。⑥利用中望CAD图纸评分软件进行评分，导入学生图样与标准图纸样题进行批量处理班级视图，经过对比评分，再次纠正错误，减轻工作量，如图8所示。

图2 建模轴承座

图3 剖切任意位置观察内孔形状

图4 点线面体的基本投影

图5 点线面体的展开平面投影

图6 中望3D转换CAD二维

图7 中望机械CAD注释与标注

图8 中望CAD图样对比评分

（6）对教学实践结果进行总结

通过典型案例的教学设计，灵活运用信息化教学手段，教学效果良好、工作效率高，学生学习兴趣和成绩明显提高，空间想象力、识图与绘图能力、学习主动性都显著增强，使得教学变得生动活泼，具有了主动思考解决问题的能力和严谨、细致、精益求精的职业 素养。

5 结束语

本次研究表明，把机械制图教学过程与中望机械CAD、中望3D等教学软件进行融合是切实有效的教学模式，是对原有理论课程和实践课程的变革与发展，也是顺应新时期背景下的专业制图人才培养需求，更好体现高职院校人才培养体系的科学发展，对提升机电、机械设计与制造专业具有重大意义。