基于A(yíng)utoCAD的3D教學(xué)模式在工程制圖教學(xué)中的應用
介紹了工程制圖改革現狀，分析了工程制圖教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了基于A(yíng)utoCAD的3D教學(xué)模式，把工程制圖教學(xué)和CAD技術(shù)有機結合起來(lái)，在應用時(shí)機和應用方法上做了闡述。
引言
工程制圖教學(xué)中，空間想象力的培養是非常重要的一個(gè)環(huán)節，為了培養學(xué)生的空間思維能力，需要進(jìn)行大量的二維與三維之間的雙向思維訓練。傳統的工程制圖教學(xué)模式多使用掛圖或實(shí)物模型，把二維的投影圖和空間實(shí)體結合起來(lái)，幫助學(xué)生讀圖。隨著(zhù)現代教學(xué)方法和手段的提高，CAI輔助教學(xué)在現代課堂上表現出明顯的優(yōu)勢，同時(shí)，在許多工科學(xué)生的課程設計和畢業(yè)設計中，已經(jīng)廣泛使用AutoCAD、UG、Pro/E、SolidWorks等造型工具。在這一趨勢的推動(dòng)下，制圖課程已開(kāi)始將三維造型內容的學(xué)習納入教學(xué)內容體系，這使得工程制圖教學(xué)過(guò)程的直觀(guān)性得到充分顯現，在很大程度上彌補了學(xué)生空間想象不足帶來(lái)的教學(xué)障礙，培養了其空間思維能力。
1、工程制圖教學(xué)改革現狀
國內主流的工程制圖教學(xué)改革模式是把三維建模融入教學(xué)當中。比如清華大學(xué)童秉樞教授總結了現有各院校提出的三維內容引入方式以及由此形成的新課程體系;浙江大學(xué)施岳定教授通過(guò)添加式、分離式、結合式、融合式等多種模式引入計算機繪圖和三維模式;華南理工大學(xué)陳熾坤提出從三維模型入手，直接建立從體到圖的教學(xué)體系等�？傊�，將三維建模引入工程制圖教學(xué)當中是未來(lái)工程制圖教學(xué)改革的一個(gè)模式。引入三維建模并不是完全意義上取代二維繪圖，目前二維繪圖就其自身來(lái)講也有很多優(yōu)勢，比如：對教學(xué)條件要求不高;可以增強初學(xué)者對工程圖的讀圖能力等。因此，工程制圖教學(xué)短期內仍然需要從“畫(huà)法幾何—二維繪圖”開(kāi)始，同時(shí)引入三維建模，以培養學(xué)生的空間思維能力和對工程制圖的興趣。
2、工程制圖教學(xué)中存在的問(wèn)題
教育部工程圖學(xué)教學(xué)指導委員會(huì )于2004年針對工程圖學(xué)教學(xué)的基本要求，提出了工程圖學(xué)課程的6項任務(wù)：
�、倥囵B使用投影的方法用二維平面圖形表達三維空間形狀的能力;
�、谂囵B對空間形體的形象思維能力;
�、叟囵B創(chuàng )造性構型設計能力;
�、芘囵B使用繪圖軟件繪制工程圖樣及進(jìn)行三維造型設計的能力;
�、菖囵B儀器繪制、徒手繪畫(huà)和閱讀專(zhuān)業(yè)圖樣的能力;
�、夼囵B工程意識，貫徹、執行國家標準的意識。
日常教學(xué)工作也是圍繞該任務(wù)展開(kāi)的，教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題大致可歸納如下：
(1)學(xué)生缺乏空間想象能力�？臻g想象能力差是阻礙工程制圖學(xué)習的一個(gè)重要問(wèn)題，其表現在兩個(gè)方面：一方面是圖與物體分離，學(xué)生看到零件想象不出三視圖和見(jiàn)到三視圖想象不出零件的結構;另一方面是學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗，對許多零件感到陌生，見(jiàn)到零件后所留的印象也不深。例如，投影基礎和幾何元素的投影圖是課程的基礎，但入門(mén)較難，學(xué)生不易建立空間投影體系，難以在腦海中勾畫(huà)出點(diǎn)、線(xiàn)、面、體等元素在空間的形狀和位置，很容易在學(xué)習開(kāi)始階段就失去學(xué)習興趣。
(2)截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)作圖是難點(diǎn)。截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)分別表示平面截切物體產(chǎn)生的交線(xiàn)和物體與物體相交產(chǎn)生的交線(xiàn)，在二維投影圖中，它的主要表現是抽象、不直觀(guān)，尤其是在曲面立體與曲面立體相貫方面表現得更加明顯。初學(xué)者在二維和三維之間的轉換上存在許多障礙，想象不出空間物體的結構，作圖也會(huì )遇到困難。
(3)實(shí)物教學(xué)模型靈活性差。實(shí)物模型在工程制圖教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)很好的作用，能夠把抽象的物體展現在眼前，變得更加具體，但是隨著(zhù)現在工程制圖課時(shí)量的壓縮，同時(shí)又要傳授較大的信息量，課堂上帶著(zhù)很多教學(xué)模型是比較困難的事情，況且題目若有變化，模型不能立即更新，使用起來(lái)很不方便。
(4)對工程圖樣的讀圖、繪圖能力下降。過(guò)多地依賴(lài)三維模型，會(huì )造成學(xué)生思維懶惰，不能養成良好的讀圖習慣，讀圖能力下降;智能化的三維建模軟件可以生成二維工程圖樣，但是多數三維建模是基于特征的建模，生成的工程圖樣在尺寸標注上不是完全符合國家標準，甚至是錯誤的，單靠三維模型自動(dòng)生成工程圖樣顯然不是一個(gè)一蹴而就的過(guò)程，仍然需要在牢固掌握工程圖樣的基礎上再利用三維造型，才是正確的學(xué)習順序。
5、結束語(yǔ)
基于A(yíng)utoCAD的3D教學(xué)模式的引入，就是在講授工程制圖的同時(shí)，充分發(fā)揮計算機輔助繪圖優(yōu)勢，把抽象的空間用三維模型表達出來(lái)，同時(shí)把二維視圖和三維模型有機結合，全方位培養學(xué)生的工程制圖讀圖和作圖能力。
