《机械制图》课程引入三维建模探索课程教学改革

　　摘要：课程教学改革始终以市场(企业)对学生的需求，培养的学生是否能服务于企业，课程内容与企业的需求是否脱节为中心。为使高职学生更有效地学习机械制图，必须调整教学内容、改革教学方法、着重能力培养、提高教学质量。机械制图课程引入三维建模进行教学改革，是制图课程教学与三维建模的有机结合，这一改革思路行之有效的，提高了学生的学习主动性和应用能力。

　　关键词：机械制图 三维建模 教学改革

　　近年来，我国高职教育的迅速发展取得了很大的成就，但培养的学生还不能完全适应市场对人才的需求。为此，高职教育必须根据职业技术的岗位群以及学生的特点，对教学理念、专业设置、教学内容、教学方式等方面进行改革和探索，以培养适应社会发展的技术型、智能型、复合型实用人才。

　　课程的教学改革始终以市场(企业)对学生的需求为中心，了解企业需求，树立“以客户需求为中心”的理念。是课程教学改革的关键，而课程标准应以培养的学生是否能服务于企业，课程内容与企业的需求是否脱节为中心，同时培养学生的工作态度、服务意识和为企业分忧的能力。本人就对课程开发和课程标准的认识结合自己所教的课程对机械制图与三维建模课程教学改革进行初步探索。

　　一、三维CAD绘图将是制造业信息化工程的未来

　　三维CAD的市场将越来越大，企业对掌握三维建模技巧的人才需求会越来越多。三维参数化CAD系统为标准的设计工具将得到业内的广泛认可，并有百万套的三维CAD商用软件在企业中使用。

　　1.关于二维绘图与三维CAD绘图的区别

　　二维CAD绘图虽然什么都能画，但是真实度差。零件图绘制比较快，但是同时容易出现错误。装配图方便修改，但是装配关系不一定很准确。因此我们除了要“甩图版”以外还需要进一步“甩图纸”，以消除对二维绘图工具所产生的工程图样的依赖。而三维实体建模技术的发展已经非常成熟，新一代的三维CAD绘图软件不仅能解决二维绘图中出现的问题，还具有可视化，如：上色模型、纹理、实时渲染和内置动画等特点。而传统设计需要的角色分配有：工程师、设计师、绘图员、制造工程师，而三维CAD设计可将这些角色成为一体，因而三维CAD绘图是制造业信息的未来。

　　2.三维可持续性设计是产品设计的必然趋势

　　根据世界各国环保发展的需要，企业在新经济时代发展的要求和人类新的需求意识。未来的产品设计要考虑选择的材料是否污染环境，是否能降低资源与能源的消耗，是否有可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性和人身健康及安全性，并且设计方案是否包括生产、销售、使用、废弃、回收、再利用的整个生命周期。而这些产品的开发设计做到节能减排可持续性只有三维CAD设计能成为可能。

　　二、传统机械制图课程教学模式是否能适应企业发展的需要

　　各个高职高专院校机械制图课程是一门要求学生必须掌握的专业基础课程。传统机械制图教学内容主要由投影的基本理论，如：投影法、点线面的投影、三视图、机件的表达。和机械制图综合应用，如：零件图、装配图。两部分组成。教学模式主要体现在机械制图理论教学﹑制图测绘实训和计算机二维绘图实训。教学中主要目的以培养学生的想象逻辑思维占主要地位。而从制图技能上主要培养学生手工绘图的能力和计算机二维绘图能力。

　　那么传统的教学模式是否能适应现在企业需要？通过多年的机械制图课程教学和校企合作办学，使我有所感悟，我国工业产品的关键技术依靠从国外引进，缺乏有自主知识产权的新产品。企业迫切需要有创新思想的工程师，认识到提高市场竞争力的关键是人才，“八五” “九五”期间国家提出“甩图版”计划，大力推广三维CAD绘图的应用。最近国家制造业信息化工程提出尽快普及三维CAD绘图，以提高产品的创新能力。高职高专院校应培养掌握先进的绘图技术，以适应市场发展的需要的学生。

　　三、探索机械制图课程引入三维建模的教学模式

　　贯穿于现代工程设计，制造一体化全过程的是产品的计算机三维模型。二维投影图不再是这一过程中必须的文件，工程设计已进入到三维设计时代。这对机械制图课程提出了更新的任务和更高的要求。机械制图课程引入三维建模进行立体化教学改革，进行机械制图课程改革已成为必然。

　　1.合理设计机械制图课程教学结构

　　传统的教学模式一直沿用分段式的教学模式，即画法几何与机械制图两个独立部分的课程教学。两部分的教学在不同的学期完成，一般是先学习画法几何，再学习机械制图。前期学习中由于缺乏实际模型，学生的想象力和构思力得不到发挥；缺少实际动手能力和学习成就感，学生的学习积极性不高，甚至产生抵触心理；后期学习中又经常忘记机械制图中的有关绘图知识，不能使两部分的知识点紧密的链接起来。因此，这种传统的分段式教学，达不到预期的教学效果。

　　《机械制图与CAD建模》课程改革的基本思路和教学结构是在《机械制图》课程中引入三维建模进行立体化教学改革。教学改革主要解决学生在学习过程中空间想象能力和空间思维能力差，绘图和读图缺乏认知能力，教具﹑模型在教学演示中存在着一定的缺陷，制图测绘实训教学中模型的种类较少等问题。

　　通过系统学习机械制图正投影法的基本原理和组合体三视图的投影关系。教学中引入CAD三维建模利用其实体造型与三视图转换功能，帮助学生建立空间概念，提高学生读图、视图能力；消除学生对《机械制图》课程的心理恐惧，激发学生的学习热情，从而使学生具备扎实的制图理论和熟练的绘图技巧。

　　2.机械制图引入三维建模进行课程教学

　　《机械制图》课程教学， 培养学生绘图和读图能力是教学中关键环节。引入三维建模并利用内置动画演示， 能使复杂的问题简单化，提高学生的学习兴趣， 解决教学中的难点，如零件的视图表达、视图分析一直是教学中的难点。教学中引入三维工程设计思想的方法和途径，会收到很好的教学效果。

　　《机械制图》教学教学过程中， 制图的基本理论知识，投影规律和基本几何体占20%。组合体三视图的投影关系占30%，其中教学中引入CAD建模。利用其实体造型与三视图转换功能，帮助学生建立空间概念。制图测绘教学占50%，以制图知识为基础与CAD三维建模相融合。进一步理解和巩固基本理论，激发学生的学习兴趣。

　　3.制图测绘实训教学建立三维模型库

　　制图测绘是对机器或部件以及它们的所属非标准零件，进行测量绘制草图，经过整理绘制工作图的过程。

　　通过制图测绘学生能综合运用机械制图课程的知识，进行比较系统的制图实践活动。传统制图测绘实训，通常根据实体教具，采用拼装模型进行零件的测绘。而制图常采用尺规制图的方法。这样制图测绘存在：一是要准备很多模型，二是模型的种类较少的问题。因而限制了实践性教学的内容，影响了教学效果。

　　通过建立实体模型参数化三维虚拟模型库，做为制图测绘实训的素材库，可以解决上述问题。

　　实训过程中，教师可以根据教学需要进行分组测绘不同的实体模型，每组学生从素材库中调用零件模型，根据自己的教学要求完成任务。

　　借助三维CAD软件提供的测量与装配功能进行零部件的制图测绘，这种以虚拟制造环境为背景的教学模式，有利于激发学生的观察力、想象力、创新力和逻辑思维能力。有利于认知思维深化与发展，开阔了学生的视野，极大提高了学习的趣味性与教学效率。

　　四、教学实践的体会与应注意的问题

　　1.绘图软件的选择主要考虑以下几方面：一是方便机械制图课程教学；二是为学生在后续考取计算机绘图等级证书打好基础；三是考虑后续课程的需要(如课程设计、毕业设计）；四是选择市场(企业)中的应用广泛的软件。

　　2.教学中注重“教、学、做”为一体的情境教学方法，突出对学生的动手能力、创新能力。精讲多练，采用案例式、启发式的教学方法，充分利用各种资源，提高教学效果。

　　3.通过三维建模建立不同专业的教学模块。不同的专业可根据其特点及需要进行选择，如数控专业以绘画和识读普通零件为主，装配图只作基本要求；机电一体化和光电专业增加电路绘画模块；汽运各专业增加板金图模块；而模具设计与制造专业增加板类教学模块。在模块教学中，要明确学生通过该模块的学习能掌握那些知识点，应达到什么能力。

　　4.教学过程中注意课堂教学的控制。在计算机房上课，讲课时教师往往面对的是一台计算机，而不能面对全体同学，顾及不到每个同学的听课情况，所以上课时，教师必须在机房安装多媒体监控软件对学生的计算机进行控制，以便组织教学。

　　五、结束语

　　综上所述，高职高专院校实施有效的课程教学改革，应树立“以客户需求为中心”的理念，不断了解企业需求。提高学生的专业素质，创建受客户欢迎的品牌。三维CAD绘图将是制造业信息化工程的未来，机械制图课程引入三维建模进行教学改革，是一个观念更新、教师自我提高的过程。只有努力提高自身素质，不断扩大知识面，才能探索出好的教学方法。这是我们进行教学改革的根本之所在。

　　李智