基于三维CAD组合体教学实践的改革与研究

周晓琴　马步智

摘 要：组合体的绘制与识读在机械制图这门课程中起到了承上启下的作用，学生通过读组合体三视图对立体空间想象能力不足。而传统的教学模式机械制图、CAD课程是分阶段学习的，教学实践过程中可能出现知识的切割与分离。针对这一现状，提出了利用三维CAD造型法进行组合体的绘制与识读。通过与传统教学模式进行对比，并结合实际教学内容选择合适的教学模式。

关键词：组合体 CAD 教学模式

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）10-0-01

引言

在工业4.0中的“智能生产”、“智能工厂”要求中，制图技术和工程图样将被赋予新的高度，在机械制造、仪器设备等领域尤为重要。职业院校机械类专业和机电类专业的人才培养方案中，对学生的专业能力明确提出：“培养学生的读图和识图能力，并能利用现代技术手段绘制工程图样”。随着现代制造技术的飞速发展，计算机辅助设计（CAD）技术的应用也越来越广泛。CAD三维技术的成熟对传统的机械制图教学形成了强大的冲击，教学的重心由单一的二维投影图向三维实体造型转移。在机械制图所有的教学内容中，组合体三视图教学在锻炼和提高学生的空间思维能力显得尤为突出。因此，对组合体教学方法的改革与研究也显得格外重要。

一、传统的组合体教学模式现状分析及思考

组合体这个模块的内容主要包括以下三个部分：绘制组合体的三视图、识读组合体及绘制组合体的尺寸标注。传统的教学模式主要是结合黑板与PPT进行教学，教学过程主要以教师为主体。组合体三视图绘制的讲解中教师利用PPT所展示的轴测图，在黑板上绘制出组合体三视图。进行组合体识读学习中，主要以“二补一”的方式训练。主要有两种方式：一种是教师在黑板上补画三视图，一种是用PPT放映视图补画过程。组合体的尺寸标注主要贯穿在绘制与识读组合体的内容中去讲解。“黑板——PPT”模式教学中，部分学生能通过组合体绘制三视图，但大部分学生对视图的补画及识图存在一定障碍。在此程度说明了学生通过传统的教学模式没有达到预想的学习效果。传统的组合体教学模式主要存在以下几个方面的问题：①黑板板书三视图绘制过程过长，学生动手练习少，学生的绘图能力得不到有效的提高。②PPT放映过程太快，学生空间想象与构思跟不上節奏。长时间的PPT教学会容易使学生产生疲惫的心理，进而产生厌学的态度。③课堂主要以教师为主体，学生被动式学习。与现代职业教育所提的“高效课堂”不相符合。④限制了学生空间想象力与创造力，传统的课堂教师和学生花大把的时间在由三维到二维再由二维到三维之间的转换。课堂和课后的学习压力较大，没有更多的精力在三维造型及设计上。这样的教学在专业技能的培养方面有所欠缺。

二、基于CAD组合三视图教学模式改革

本文所谈的基于CAD的教学模式已对本校17级机电专业技师班实施了一个学期。以后的课堂趋向于人手一台电脑，为教学提供了很多便利。

组合体三视图的教学设计

首先把组合体的组合形式（叠加、切割、综合），表面的连接关系（相交与相切、共面与不共面），形体分析法及线面分析法讲解清楚。这部分内容可以利用模型结合PPT进行教学。课前分配任务，让学生熟悉基本体三视图的画法。然后以定位座为例，分析组合体三视图的绘制与标注。这部分内容可以利用CAD软件进行教学。教师在备课时提前对定位座进行CAD三维实体建模，利用复制、移动等命令把定位座的每个部分拆分出来。讲授定位座三视图画法时，先分析定位座的组合形式，然后把每个组成部分的三视图逐一绘制出来，最后进行修改完成定位座三视图的绘制及尺寸标注。同时在CAD中用flatshot命令三维转二维，将定位座的三视图转换出来。学生利用转化出来的三视图，检查并分析用形体分析法绘制的定位座三视图。组合体的识读利用轴承座分析，通过“二补一”完成组合体识读的练习。

三、教学效果分析

运用了CAD软件学习组合体三视图教学的实践表明：这种教学模式更加灵活、直观。感受最深的是学生分析能力和解决问题的能力明显提高。从以前的被动式学习变成了主动学习，学生自己找组合体进行分析，在构形设计中体现乐趣中体会表面关系的画法和读图要领，取得了令人满意的教学效果。

作者简介：周晓琴（1989.10-）女，汉族，湖南常德，大学本科，学士学位，主要研究方向：机械设计与制造。