张珠 杨正
淮海技师学院
【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。三维虚拟模型库采用更加强大的计算机三维绘图软件，直接将立体图形形象而真实地展现在学生眼前。本文将主要对三维虚拟模型库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 三维虚拟模型库 教学
一、机械制图教学现状和存在的问题
机械图样是传递设计思想的信息载体，是生产过程中加工和检验的依据，也是工程界进行交流的技术语言。目前的现状是大多数学生学习机械制图时，认为其抽象和难以理解，更缺乏创新性。其原因之一是习惯于在平面上思考问题，缺乏空间思维能力。而课堂教学有限，所以高效的教学方法显得尤为重要，为提高课时效率，机械制度教学大多以AutoCAD计算机绘图辅助教学为主，如三视图的形成组合体的画法、剖视图的表达等内容。我们可以使用AutoCAD软件，利用其三维造型、二维绘图等进行讲解，会使内容更加生动形象，空间想象增强。机械制图是机械工程专业人们进行技术革新、技术改造的工具，是对新设计、新构思、新工艺的探索研究，大胆地在课程教学中融进新思想、新设计，是知识经济时代向我们提出的新课题、新挑战。我们在教学全过程中要始终贯彻这一主导思想，勇于探索，勇于创新，逐步形成创新思想，培养学生的创新思维能力。
二、三维虚拟模型库在机械制图教学中的优点
1、取代传统的实物教学模型
利用计算机辅助设计技术建立的机械制图三维虚拟模型，可以使用便携设备储存，实现资源共享。在现实使用中，虚拟模型库可以完全替代教学使用的实物模型，实物模型因为其重量和体积而造成的不便于使用携带，且更新速度慢等问题，使用机械制图虚拟模型库则完全可以解决传统教学中存在的问题。运用计算机辅助设计技术，创建机械制图三维虚拟模型，不但精度好、质感好、颜色多样，形象跟实物非常相似，而且还能将体型复杂的零件的内部与外部构造以及相贯体中相贯线的变化的趋势以及装配体中各种零件之间连接的关系，都能够直观充分的展现出来，再加上各种不同的动画效果，能够使机械制图各种知识点更加清晰、生动、逼真的表达出来，使用计算机软件也可以更加方便对教学模型进行修正、添加和新建，充分满足教学中对模型种类和数量的需求，还能及时补充教学模型和调整教学模型。这样不仅有效的降低了教学的成本，还提高了教学质量。
2、提高课堂效率，增加学生学习兴趣
通过三维实体虚拟模型库，学生可以在手机、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，都能及时通过三维实体虚拟模型库进行学习和观察，对立体模型的感知能力将更强。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。
三、三维虚拟模型库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虚拟模型库，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查看更多不同的构型。这种学习方式的改变，不仅提高了学生的信心，也让机械制图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，教师完全可以先调用三维虚拟模型库中的视频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。