三维建模技术在机械制图课程教学中的应用

侯满哲 庞永俊 马宏 孙冰心

【摘要】目前许多学生在学习和教师讲解机械制图课程的过程中，还是普遍采用二维平面图。传统的二维机械制图往往需要较为强大的空间想象能力，对于刚接触机械制图或者空间想象能力比较差的学生来说，从空间到平面的转化非常困难，在学习过程中常常感觉吃力且枯燥乏味。而以更加直观的三维立体图形建立模型设计画图，不仅学习的趣味性更大，让学生对工程图学更感兴趣，也大大减少了机械制图的学习难度。三维建模技术是在传统的二维图形构型设计的基础之上，采用更加强大的计算机三雏绘图软件，直接将立体图形形象而真实地展现在学生眼前。本文将主要对三维建模技术在机械制图课程教学应用中的优点，教师在教学中可采用的方法及其实际应用作简要分析。

【关键词】机械制图

三维建模技术 教学

一、三维建模在机械制图教学中的优点

随着三维制图软件的开发和广泛使用，越来越多的学生开始学习和使用三维软件进行机械制图。不仅在学习的过程中找到了乐趣，大大降低了采用传统二维构型设计图形的难度，也在一定程度上培养了学生的空间想象能力，激发学生对机械制图课程的兴趣与创新活力。

利用三维实体造型的功能，学生可以在电脑屏幕前直观地看到立体模型，不受时间和空间的限制。不论是在教学课堂上还是在课后练习中，都能及时通过计算机软件打开三维立体模型进行学习和观察，对立体模型的感知能力将更强。

采用三维建模进行工程制图，学生不再只是一味地依靠课堂的讲解和凭空想象。遇到学习中的难点时，结合三维立体图形来理解，更容易突破学习中的障碍，快速解决问题，有利于学生的学习效率。

二、三维建模技术的教学方法

空间的想象能力是学好机械制图的关键，机械制图的教学过程中，需要从简单的图形人手，让学生从简单到复杂，从空间到平面，然后反过来从平面到空间。这个过程需要不断地循环，反复地练习，一步步巩固学生的基础，培养学生的学习热情并逐渐建立起一定的空间想象能力。

在机械制图的教学中，要牢牢从三维立体模型的教学方向人手，通过三维视角，借助三维软件，从基础到巩固，循序渐进。三维机械制图和三维软件的操作之间是相互结合，相互促进的关系，学好计算机的三维软件操作，是学习三维建模技术的基础，在学习过程中，不能忽视三维软件的学习。

机械制图这门课程有它自身的特点，教师在教学过程中要结合该课程内容前后需连贯的性质，在教学课堂上做好把握。在讲解的过程中不能着急，一定要讲好说透每一个环节，再接着往下继续学习。课堂上的讲解应该以少而精为原则，边讲边学边练习，给学生充足的练习和消化时间。只有学好当前的内容，学生才容易接受后续的知识，否则容易打击学生的信心，失去学习动力。

三、三维建模技术在机械制图课程教学中的应用

（一）在立体表面交线中的运用

在机械制图的学习中，立体表面的交线是其中的一个难点，由平面和立体相交而形成的截交线和由两个立体相交而产生的相贯线由于其变化多种多样，给学生的图形设计带来极大的挑战。传统的学习方式，学生只能先通过自己的空间想象，然后使用手绘来进行初步的设计，再完成构型，这一系列的过程，往往很容易让学生失去耐心。而如果利用三维建模技术，能够更直观和方便地将构型表达出来，甚至在短时间内可以做出更多不同的构型。这种学习方式的改变，不仅提高了学生的信心，也让构型设计具有更多的可能性，激发学生创新的思维能力和創造性。

（二）动态演示细微零部件的结构

对于细微零部件的测绘是机械制图学习中非常重要的一部分，许多零部件的体积微小，学生很难通过实物看出零部件的详细结构及其组成方式。通过三维模型的动态演示，可以将细微零部件的每个细节进行放大，并动态演示它的安装顺序和基本结构。学生通过直观且形象的三维动态展示，对细微零部件将有更清晰的概念和更深刻的理解。在实际的教学中，对任意一个细微零部件，教师完全可以先通过三维建模软件将零部件的安装顺序先动态演示一遍，让学生在脑中有一个精准且立体的空间感受，这样也有利于老师接下去的讲解，达到更好的教学效果。

（三）建立平面与空间的关系

平面和空间的相互转换，是建立起投影概念以及空间想象能力培养的关键。比如在教学过程中，给出图形的三视图，然后通过想象画出空间三维的立体图形，在作图的时候，学生往往会漏掉视图和线条的补画，老师在课堂上讲解作图过程也比较困难。但是如果借助三维建模软件，就能迅速地建立起物体的三维模型，然后向学生一步步演示和讲解复杂组合体的形成过程，让学生慢慢建立起平面和空间之间相互对应的关系，最终让部分空间想象能力较弱的学生破除学习障碍并在一定程度上培养他们的空间思维能力。

四、结语

随着三维建模所具有的优势及其在教学和实际工程制图中的广泛使用，采用三维建模技术进行机械制图已经开始逐渐取代了传统二维机械制图的方式。在机械制图的教学课堂中也相应地发生了改变，原来生硬、枯燥且艰难的教学内容，开始让学生更有兴趣也更容易消化，使原来教学的难点得到了突破和有效解决。不仅培养了学生的创新思维能力，提高了学生用三维建模技术在实际制图设计中的能力，也为社会输出更优秀的设计人才。