在《机械制图》教学中应用ＰＲＯ／Ｅ的设想

摘要：针对中、高职学校学生在学习机械制图这门课时表现出的空间想象力匮乏的问题，结合PRO/E三维设计软件的建模功能和特点，阐述了将PRO/E软件适当地应用到《机械制图》课程课堂教学及习题课上，既是对该门课的传统教学资源，如挂图和模型的有利补充，又可发挥其灵活、方便、直观的优势，同时对激发学生学习机械制图的兴趣有着积极作用。

关键词：PRO/E；机械制图；三视图

《机械制图》这门课，对于中高职学校的学生，尤其是数控、模具等机械专业的学生非常重要。而初学者在空间想象力上所表现的不足，是本门课最大的难点。如何在现有的教学资源基础上，恰当地引进PRO/E等三维产品开发软件作为辅助教学工具，是当前《机械制图》教学实践中的热门话题。

PRO/E功能简介

PRO/E（全称PRO/ENGINEER）是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）的产品，是一个参数化、基于特征的三维造型软件，该软件中创建的三维模型是一种全参数化的三维模型。PRO/E是一个功能强大的软件，从目前的市场来看，它所涉及的主要行业包括工业设计、机械、仿真、制造和数据管理、汽车、航天、玩具等，在我国的CAD/CAM研究机构和国内工厂中得到了广泛的应用。

PRO/E的标准模块是基本模块，在基本模块里可以轻易实现一个零件的不同版本的设计；可以通过删除(delete)、重定义(redefine)、抑制（suppress）等功能控制零件的特征。该系统的参数功能是采用符号赋予形体尺寸，不像其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样就可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其相关的特征也会自动修正。

PRO/E软件在课堂上的应用

（一）传统机械制图教学优点及存在的不足

多数学生的学业主要是通过传统的课堂教学来完成的。传统制图课教学的媒体，如实物、模型、挂图等，既经济又方便，学生既可见又可触，非常直观。教师在讲授新课或上习题课时，主要以板书和现场黑板作图为主。其优点是：教与学之间的讨论、沟通及时；对于作图细节、步骤示范性较好，可根据学生接受知识的能力，放慢或加快讲解速度；学生在观察、联想、设想、比较等思考后, 动手能力、想象力易得到充分的发挥。这种直观、实在、古朴的传统教学形式是任何现代教育技术都无法取代的。

但传统教学模式对教师的综合素质要求较高，教师不仅要有扎实的基础知识和专业知识，将“平面—空间—平面”的投影及方位关系讲解清楚，还要有较强的语言表达能力与徒手黑板作图能力。讲授新课或做习题课，需要在黑板上绘制大量的图形，致使课堂节奏松弛，同时教师体力消耗也非常大。此外，现有的教学资源，如挂图与实体模型数量有限，不能囊括教材与习题册上所有的图形，给讲课和做习题带来了很大的困难。例如，学生在学习不完整基本体(圆柱、圆锥、棱柱和棱锥)的三视图这一章节时，刚刚学了空间点、线、面的投影，三维空间想象力还没有建立起来，想象不出来基本体被各种各样的方式切割后从正面、顶面、侧面看到的形状。很多学生买来了橡皮泥动手捏、切，但效果一般，对于稍微复杂的模型，其点、线、面的空间位置关系误差非常大，不利于对图形的理解。一些教师建议学生拿萝卜、马铃薯等雕刻模型，这样容易造成学生注意力分散、课堂秩序混乱、教学重点不突出等缺点，同时也增加了教学准备的工作量。

中高职学校的学生大多数是初高中毕业生，底子薄弱、学习积极性不高是他们的共同特点。而机械制图又对他们将来的就业至关重要，激发学习兴趣、变抽象为直观是针对这类学生的教学关键。所以，在传统教学模式的基础上，利用现代科技的发展，根据本课程教学的特点，引进适合的三维设计软件进行辅助教学，是本学科教学模式改革的着眼点。

（二）借助多媒体在课堂上应用PRO/E

引入PRO/E三维设计软件到机械制图课堂上来，授课地点仍选在教室。需在教室便于教师操作的位置配置一台电脑和投影仪，教室前方安装有投影幕布，教室窗帘的遮光性要好。教师可以根据教学环节安排，或提前把课堂需要的模型用PRO/E先作好并保存，或在课堂上当场建立。

例如，讲到书上圆锥切割体三视图这一章节的例题时，如图1所示，已知主视图，要求作出它的俯视图和左视图。很多学生将左视图画成图2所示的图形，左视图被切掉的两边的线条仍然保留。即使反复讲解“切割若过回转体中心线，该部分最大端的线条会被切掉”的投影特点，对于初学的学生来说，还是很困惑。而现有的教学模型又没有这个几何体，这时，教师可借助电脑的PRO/E软件，把该几何体作出来，投影到幕布上，学生就会像看到真实的模型一样，如图3。在教师将模型调整出不同视图方向，如FRONT、TOP、LEFT（分别相当于主视图、俯视图和左视图的角度）的操作下，学生可以发现，确实是有线条被切掉了，如图4。

虽然PRO/E有输出工程图的功能，并且非常方便，但这里不建议使用工程图给学生演示，因为引入PRO/E的目的是弥补教学模型的不足，模型的投影关系还是要通过具体的点、线、面投影而确定的，而不是借助软件的功能完成任务。

与机械制图教科书相配套的习题册里面有大量的习题，有些习题很好，可以有效拓展学生的思路与空间想象力。例如有这样一个题目，如图5，根据已知主视图和俯视图，要求补画左视图，至少画出2个答案。

实际上，这个题的答案有十几种，如图7所示。这样的题目既简单又有趣味，同时也可激发学生学习制图的兴趣。如何把这样的习题课效果发挥到极致，对于教师是个很大的挑战。教师可以利用PRO/E建三维模型的特点，在一个模型上改动，把所有的学生能想到的图形全部作在一个模型里，模型树里利用抑制(suppress)功能，把作过的特征隐藏起来，重新建立新的特征，如图6所示。此类型的习题适合当堂作，学生敞开思路，想出不同的形状，教师动手建模型。这样，利用PRO/E的三维建模功能，模型演示效果达到了，课堂又不缺乏传统教学的互动性。

结论

机械制图引入PRO/E软件辅助教学，是在传统教学方法基础上的一个创新设想，是与时俱进、跟上科技发展步伐的教学改革。

PRO/E使用得恰到好处，是对传统教学的有益补充，可起到画龙点睛的作用。但它毕竟是虚拟的模型，看得见，摸不着，不能完全代替传统教学，占用教学环节的比重一定要适当控制，否则会出现本末倒置、主次不分、教学重点模糊的情况。因此，授课地点建议选在教室，而不适宜一人一机的网络教学环境。

教师应不断提高自身的专业素质与技能，通过培训或自学，熟练掌握该软件的基本模块功能。还要提前备好课，做好充足的准备工作，才能使课堂教学生动有趣、收放自如。

参考文献：

[1]詹友刚.PRO/ENGINEER野火版基础教程[M].北京:清华大学出版社，2004.

[2]范广仁.机械制图[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

[3]郭建尊.机械制图及计算机绘图习题册[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

作者简介：

孙雪梅(1972—)，女，辽宁辽阳人，硕士，大连艺才中等职业技术学校讲师，研究方向为机械制图。

（本栏责任编辑：孟凡云）