信息化技术在《机械制图》教学中的应用

苏娇艳，梁俊昌

一 引言

机械制图被誉为机械工程技术界的通用语言，机械中的工程设计、制造、使用、维修等都必须运用图样来解决[1]，是一门理论性强又具有实践性的专业基础课程，要求学生学会绘制和识读三视图、零件图、装配图等方面，为后续专业课提供学习基础。

随着社会快速发展，时代的差异，现在“00后”的学生的思想比较活跃，自信而张扬，接受互联网信息无所不包，以自我为中心的关注自身发展密切的领域，基础知识比较薄弱，学习积极性不高，传统的教学资源如PPT的教学模式已经不适应学生的学习需求，在教学过程中模型单一，课程枯燥，缺乏与学生互动，课时压缩后对学生掌握的有所下降，教学效果达不到教学大纲要求，如何在有效的时间内学生能掌握和运用更多的专业知识，教学质量能得到快速提高，这将是函待解决的间题。

三维软件的广泛应用，如UG，Solidworks，ProE等三维软件已经顺应了市场的需求，UG软件适应性强，操作简单方便，功能完善的特点，特别适合融合到机械制图的教学过程进行模型的展示，将模型抽象转换为直观生动，能够把传统教学不易表达出得细节部分很好的展示出来，有效的帮助学生理解复杂的零部件，同时培养了学生的三维空间想象能力，激发学生的学习兴趣，学生的主动性、创造性和积极性。

微课在现代教学中广泛应用，具有时间短、内容精、知识点集中、开放性等特点，通过对某个特定的知识点进行归纳总结，多个知识结合可构成完善的课程体系，学生可以在课前预习、结合课中教师讲解、课后巩固复习，提高教学质量，对教学起到辅助作用。

二 UG和微课在机械制图教学中的应用

（一）微课程在制图的基本知识和技能方面的应用

学生初次接触第一门专业课，在课程绪论可以通过机械先进制造相关微视频引入，借此让学生了解机械制图在机械行业中的重要作用，了解这门课程的授课内容，根据内容制定自身的学习计划，再通过制作好的制图的基本知识和技能的相关微课，如图框标准和选用，字体要求和线条使用标准，绘图工具的规范使用等，并结合教师讲解，绘制平面图形，使得学生能够掌握制图基本知识，进一步掌握基本绘图技能。

（二）UG和微课在组合体视图中的运用

在零件模型认知和组合体学习绘制中，学生的基础知识差，空间想象能力薄弱，而传统教学形式只能用实物模型或是通过PPT投影部分模型分析，对应找出每一部分投影想象形状，将几部分结合在一起，分析想象整体和部分。这种教学形式会导致学习在分析过程中漏线、多线，分析不全面，学校准备的模型数量有限，时间长了需要更新，供不应求。通过UG软件可以对形体造型，可以实时拉伸旋转剪切等形体，得到所想要的模 型结构，学生可以对模型及每一部分细节深度理解，使得整个教学过程简单易懂、直观清晰。再通过附带模型三视图微课中的绘图步骤技巧，不仅解决是实物模型的不足问题，还可以培养学生三维空间想象力的同时掌握相关的绘图知识，有利于高效课堂和学习过程和方法的多元化发展。

图1 组合体

（三）UG在截交线和相贯线中的应用

截交线和相贯线是机械制图课程中的一部分重难点内容，学生在实际绘制截交线的时候很难想象模型切割后的立体形状，自然不能准确快速绘出图形，有限的资源只能接受理论性知识，不能举一反三，解决实际问题。通过UG软件造型，绘制立体形状，根据实际情况切割模型，帮助学生理解解决实际疑问，对模型进行旋转切割，又可以得到不同方向不同位置的形状，学生在头脑中增加了空间切割概念模型，在课后练习中可以举一反三，加深理解，提高绘图准确率。同样的原理应用在相贯线的知识上，UG软件可以实时演示两圆柱相交产生的相贯线，根据任意一个圆柱直径变化得到不同情况的相贯线，学生可以通过演示直观了解直径变化对相关线的影响程度，又可以通过方形实体与圆柱体是否产生相贯线，又可以将实体的圆柱改为空心圆柱得到内部的相贯线，学生可以掌握相贯线产生的概念以及理解两圆柱相贯的种类。因此，将UG软件制作不同模型演示，解决了模型教学中难以实现的问题和不足，帮助学生理解掌握截交线和相贯线的知识内容，提高了教学效果和增加了学生对专业知识的学习兴趣。

图2 等直径的两个 内圆孔相贯

图3 不等直径的两个 内圆孔相贯

（四）UG在机件表达方法剖视图和断面图中的应用

机械零件的剖视是通过假想的剖切面剖开零件，将剩余部分投影所得到的视图，目的是将内部结构的不可见部分转化为可见部分，减少视图的虚线数量，同时也为了简洁明了读图。这部分内容在传统的教学中，机件的表达方法的剖视图讲解时，学生难以想象假想的剖切面，难以想象剖切后的剩余部分投影图形，剖视图有包含全剖视图、半剖视图、局部剖视图、旋转剖和阶梯剖等较多内容。不同位置的剖切得到剖视图是不一样，学生难以理解。那么，通过UG软件对模型选择不同的剖切面剖切，学生可以直观看到剖切后的投影图形，加深理解，改变剖切面可以得到阶梯剖和旋转剖。同理，断面图也是学生难以想象切开完之后的截面形状，通过UG软件展示，可以在任意截面上截取轴的截面图形，学生可以清晰得到断面图，也可以观察到每个细节部位。如图4和图5所示。

（五）UG在生成工程图功能

机械制图主要是培养学生绘图和读图能力，从三维实体到二维图形的转换，或是从二维图形想象出三维实体的过程。UG软件有一个强大的功能是将三维实体模型生成二维工程图，在选择零件图的主视图投影中应多方面综合考虑，教师可以运用软件自带的生成多个方向的主视图，学生对比不同的方向选择主视图差异很大，从而引导学生准确的找到主视图合适的看图方向。假设修改了模型中任意一个尺寸，工程图中也有自动更新，反之，如果修改了工程图的形状或尺寸，那么三维实体模型也会随之自动更新修改，因此，生成工程图模块给教学带来方便，提高学生理解。

图4 机件的半剖视图

图5 断面图

（六）UG在在装配图中的应用

UG软件可以将所有的零部件按照装配关系组装，又有爆炸功能将零部件拆开，装配图是在前面学习的基础上的综合提升，是学习机械制图的重难点。如果学生无法想象理解装配关系和工作原理，很难绘制出装配图。学生可以通过装配图和爆炸功能直观了解各零件形状和装配顺序、原理，在讲解时简洁明了，教学效果大大提高，学生可以根据各个零部件之间的装配关系和装配位置绘制总装图和零件图。

三 总结

通过教学实践证明，将信息化技术中的UG软件与微课有机结合运用到机械制图课堂教学中有显著效果，教师上课不需要带挂图和大量模型，利用软件造型就可以得到教学中所想要的模型，模型可以多方面地延伸拓展，丰富了教学模型，将相似对比分析，提高学生的空间想象能力、拓展思维和读图绘图能力，将理论教学与制图环节紧密结合，充分利用信息化资源完善课程结构，大大降低学生的学习难度，课堂丰富活跃，学生易于理解加深巩固，提高学生学习的兴趣和创造性，高效的教学效果让学习将专业基础知识学得更扎实，符合人才培养方案和社会需求。