3D软件在中职《机械制图》教学中的可行性分析

封志军

摘要：本文针对中职《机械制图》学科教学过程中存在的学生学习困难，教师讲解、表达费力这一问题，尝将3D软件辅助与机械制图课程的教学的可行性进行分析。

关键词：3D；中职教学；可行性

中图分类号：G613文献标志码：A文章编号：2095-9214（2015）06-0168-01

机械图纸是机械相关交流的基本的语言，它是设计者表达设计思想和设计理念的规范性文件，机械专业的学生必须具备能准确、快速的将三维的零件绘制与二维的图纸之上，并将二维的图纸视读成三维的零件的能力，掌握这一能力需要大量的练习才，但目前中职学校机械制图专业的很多学生并不能具备这一能力。造成这一结果的原因是多方面的，下面我们就来探讨下。

一、教学主体问题分析

在一项以中职生为对象而进行的“你原本想升入的学校”的调查中显示，但超过四成的学生因为成绩不理想、考不上高中而被迫，无奈地选择了中职[1]，并且他们在初中阶段就没有良好的学习习惯，厌学情绪很高。根据科学家对脑科学的研究表明，高中阶段是学生间思维能力形成发展的关键时期，本学段的学生虽有一定的空间想想能力，但相空间思维能力非常有限，对空间思维能力有限的高中生来说学习机械制图很困难。

二、教学单位问题分析

机械专业的教育最早是在大学中，目的是培养高素质的设计性人才，但随着“技工荒”的出现，国家开始大力发展职业教育。由于职业教育的迅速发展，造成教师和教材的缺乏，于是很多相关文化课的教师转型为专业教师，然后将大学教材压缩、删减搬进入职业中学的课堂。这样导致很多没有系统知识的专业教师，以设计为目的教科书在培养技工。很多教師不能有效、形象的讲解，甚至在讲解过程中出现错误。

三、教学内容问题分析

机械图纸作为工程界的语言，是机械相关人员必须具有的能力，因此《机械制图》成为机械专业的必修课程之一。机械图纸是通过正投影法在平行平面上所得到的直线或曲线构成的二维图形。当然《机械制图》中也有关于3D绘图部分的讲解，虽然三维视图能够直观、形象的表达零件的各部分物体的形状，但相对机械严谨细致的要求相比将三维物体在二维的图纸上展示，需要将远端尺寸按照适当的比例伸缩才能达到立体的目的，必定会造成尺寸的变形严重影响零件的准确清楚的表达。因此工程图纸采用的是正投影法，即指投影线与投影面垂直，对形体进行投影的方法。这种表达方式不仅能将物体完整、准确的表达出来，而且度良性好，作图方便，因此被广泛采用。

一张完整的机械图纸由图形、符号、文字及数字等组成，它是设计者表达设计意图、交流设计经验和规定设计要求的技术文件，由于其严谨性和科学性给初学者带来了很大的困难。机械制造和加工最终成型的是三维的机械零件，但机械交流制造需要的是在二维的图纸上进行，这就需要将三维的图形“压”成二维图形表现与图纸上。在制造过程中却需要将图纸上的二维图像加工成三维零件。在二维与三维的转换过程需要设计者和制造者有着很强的思维想象能力。而现有的教育教学都是教师通过将几个几何图形叠加或切割组成一个新的图行，让学生进行绘制和视读，这显然不能培养学生视读复杂机械零件的能力。

四、3D软件在中职机械制图中应用的可行性分析

美国波音公司采用了三维一体化技术完成了boeing777飞机的全数据设计[2]，这不仅是设计工具的一次革命，也是机械设计行业思想的一次创新。2015年2月随着世界上第一款采用3D打印零部件制造的电动汽车“Strati”在美国芝加哥国际制造技术展览会上亮相[3]，3D技术再次成为人们关注的焦点，于是很多公司开始尝试用3D技术对机械零件的设计和制造。3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。他是将电脑屏幕上显示3D图形，它是利用人眼看东西近大远小这一特性将图形按照一定的比例换，人眼看上去就会形成立体感。近几年越来越多的软件具有了3D功能，比如制图行业应用最广泛的CAD也逐步的增加了3D功能。

人们常用的3D软件有很多，比如：3Dsmax，rhino，PR/E，UG，AutoCAD等，这些均可以形成三维图形，并对三维图形进行转动操作，方便直观的展示非常适合应用于机械制图的教学。如3DSMAX它的制作流程十分简洁高效，采用的是图形化的操作界面，不需要记忆大量的命令，操作使用方便，可以很快上手。因此采用3D软件进行教学，软件的使用不是问题。在软件的展示操作过程中，可以自由转动操作图形，方便学生视读。3D软件能快速的在二维与三维图形之间转换，这样不仅能应用于机械零件的教学，也能用于机械零件视读的准确性检测。3D软件能迅速的在二维图形转换成三维图形，这一功能很适合空间想象能力发展初期的高中生。

综上所述可以看出，将3D软件应用于中职阶段的机械图纸的教学，可以满足学生的空间思维能力的不足，也可以不断提升“转型”教师的教育教学能力，也可以让学生大量的练习零件的熟读，检查零件图的错误，因此笔者认为将3D软件应用于机械制图的教学中必定取得良好的教育教学效果。

（作者单位：河北省石家庄市平山县平山职教中心）

参考文献：

[1]苏军.为了兴趣特长会选中职吗？中职生“被忽视”？[EB/OL].http：//news.xinhuanet.com/edu/2012-04/10/c_122952141.htm，2012-04-10.

[2]左远志.基于三维CAD的机械制图“3D实体教学法”的研究[J].教学研究，2003，26（2）：145-146.

[3]小路.世界首款3D打印汽车制造过程揭秘：仅用44小时[EB/OL].http：//news.mydrivers.com/1/353/353745.htm，2014-12-15.