Inventor軟件在技校機械制圖課堂教學中的應用

朱加芬

摘 要：在機械制圖教學過程中，我們需要培養(yǎng)的是學生的空間想象能力、靈活運用知識的能力和發(fā)散思維的能力。為了達到這樣的教學目標，本文根據(jù)技工學校學生的實際情況，就如何利用學校的教學資源，充分挖掘Inventor軟件功能，將其與機械制圖課堂教學有機結合起來，根據(jù)不同的教學內(nèi)容加以靈活應用進行闡述，Inventor軟件在技校機械制圖課堂教學中的應用取得了較好效果，不僅增強了教學的趣味性，而且充分調(diào)動了學生的學習積極性，提高了學生的知識水平和操作能力。

關鍵詞： Inventor 機械制圖 圖層 三維模型

機械制圖是機械類專業(yè)所必修的一門專業(yè)課程。盡管機械各專業(yè)對掌握制圖能力的要求不完全相同，但還是以共同性的基本內(nèi)容為主，與設計、生產(chǎn)密切聯(lián)系。因此，機械制圖不僅是一門專業(yè)技術基礎課，而且是一門實踐性很強的課程。

在機械制圖教學過程中，教師的主要任務是引導學生先對二維圖樣進行分析，確定各形體的形狀及空間位置，然后逐步想出物體的形體，完成補圖補線等題目的要求，最終培養(yǎng)學生空間想象能力，從而為今后其他專業(yè)課的學習和技能操作課打下讀圖基礎。傳統(tǒng)教學中，教師往往采用掛圖、模型或多媒體等教學手段來授課。這樣的結果是學生缺乏對知識點的遷移和舉一反三的能力，并且很難對知識對象建立起空間想象，教學效果不盡如人意。因此，我們在正視學生生源基礎較差事實的基礎上，要讓這些學生建立空間能力，除了要培養(yǎng)學生的學習興趣，充分調(diào)動他們的學習積極性外，筆者還通過多年的一線教學實踐，不斷嘗試、探索將Inventor軟件應用到了機械制圖課的教學中，使兩者有機結合，讓學生在學中做、做中學，發(fā)揮學生的能動性，收到了事半功倍的效果。

一、多用Inventor軟件二維繪制和編輯命令，鞏固機械制圖基礎知識

機械制圖課程會涉及很多機械制圖的基礎知識，比如機械圖樣中對圖紙幅面和格式的要求；對字體的要求；圖線的線型線寬的要求及比例等的要求。對于這些基礎知識的要求，在教學過程中不允許有任何創(chuàng)新和隨便更改，必須嚴格按照國家標準。學生能不能很好地掌握這些基礎知識，將影響到后續(xù)其他專業(yè)課學習的好壞，而這些知識點是很枯燥的，對初學的學生來講很難理解，他們也記不住這些東西。這時我們可以借助Inventor軟件中的繪圖和編輯命令，把課堂上講的理論知識結合一定的機械圖樣，讓學生動手繪制，讓他們在操作過程中將相關的理論知識融入進去，在操作過程中理解并接受下來，以達到快速入門的目的。學生看著自己繪制的作品，都有一種成就感和喜悅，并且，這種有針對性的練習，對學生起到了很好的輔助和復習作用，更為后面深入學習機械制圖培養(yǎng)了興趣，打下了堅實的基礎，不至于一開始打擊了學生的學習積極性。

機械制圖中，不管是點、線、面的投影，還是零件圖、裝配圖的投影，其規(guī)律都遵循“長對正，高平齊，寬相等”這9字原則。那么，在教學過程中，怎樣讓學生更好理解這9個字的含義，能看懂視圖，構想出物體形狀？

比如，教師在講授完讀組合體方法與步驟的理論知識后，讓學生去做補畫第三視圖的練習時（如圖1所示），題目中已知主視圖、俯視圖，要求補畫左視圖。教師可以讓學生先用Inventor軟件抄畫已知的主視圖、俯視圖，同時心中默默念著 “長對正，高平齊，寬相等”的口訣，然后根據(jù)投影規(guī)律延長相應視圖的圖線，結合自己的空間想象能力，就可以把左視圖補畫出來。同樣，學生在畫裝配圖或是補畫某一方向的投影視圖時也可采用這種方式，在實踐中充分體會這9個字的含義，讓學生夯實制圖基本功，避免在長、寬、高三方向畫圖中出現(xiàn)的錯誤。

二、巧用Inventor軟件圖層功能，創(chuàng)設制圖課件優(yōu)化教學

一張完整的零件圖是由若干視圖、尺寸標注、技術要求、標題欄和明細表等組成的。利用Inventor軟件的二維功能，用戶可以根據(jù)需要創(chuàng)建多個圖層，通過控制圖層的開和關，將不同的形體展現(xiàn)出來。在軟件中圖層就像透明的圖紙，通過上層可以看到下層，各個圖層之間的基準相互對齊，每一層上的線型、線寬、顏色可以單獨設定，各圖層的可見性可以控制。所以，在制圖教學中，教師可以根據(jù)需要設置多個圖層，利用圖層的管理功能，將繪制的各形體放在不同的圖層上，分層次地展開，控制好教學內(nèi)容和講課節(jié)奏。

比如，筆者在課堂上講解用形體分析法讀懂視圖的時候，提前在Inventor中將需要的圖形畫好。在教學過程中，根據(jù)教學的需要控制好圖層的開和關，將各形體一一展示出來，當然，前提是將其同一形體投影放在一個圖層上（如圖2所示），圖中組合體有底板、左右三角板和半圓凹版三部分組成，在教學過程中按1、2、3的順序逐步展現(xiàn)出來。在講解組合體尺寸標注、裝配體時，也可以用這種方法建立多個圖層，用圖層功能進行管理。這種教學方式，比用PPT的教學方式授課更加優(yōu)越、直觀，符合學生的學習規(guī)律，當然教學效果也非常好。

三、利用Inventor軟件三維功能，創(chuàng)建立體模型增強課堂教學直觀性

講授畫組合體視圖的時候，傳統(tǒng)的教學方法是采用掛圖、實體模型等進行講解。其實，可以利用Inventor軟件三維功能，將要講解的組合體先繪制成立體模型，并將繪制成的模型，通過工具欄選取視圖方向（主視圖、左視圖、俯視圖，后視圖、右視圖、仰視圖），分別進行投影，使學生能很直觀地進行觀察，觀看模型在不同的投影方向的變化，再獨立畫出其三視圖，提高學生的空間想象力。另外，對于組合體各部分之間的關系，可以通過三維移動命令將組合體分解，加深學生對組合體之間共面、不共面、相切、相交組合形式的理解。教師還可以根據(jù)需要在原來的三維模型上增加或刪除組合部分，衍生出更多圖形，在多樣的變化中讓學生體會制圖的精髓和奧妙。軟件的三維功能，節(jié)省了去購買實體模型的資金，而學生的學習效果卻得到明顯提高。

比如，教師在講解支架零件（如圖3所示）時，可以按照上面講的方法授課，將支架零件的選取視圖方向（主視圖、左視圖、俯視圖，后視圖、右視圖、仰視圖），分別進行投影，使學生能很直觀地進行觀察，觀看模型在不同的投影方向的變化，接著將組合體從上到下依次分解為耳板、空心圓柱、支板、肋板、底板五個部分。這樣學生可以很直觀地看清。同時，教師還可以改變原來立體模型上組合部分，衍生出更多圖形，在多樣的變化中讓學生體會制圖的精髓和奧妙，以此達到舉一反三的教學效果。

四、使用Inventor軟件將零件進行虛擬裝配，模擬工作情景改進設計方案

機器由若干零件、構件和機構組成，各構件之間應保證確定的運動關系才能使機器完成預定的操作。保證零件裝配后各零件之間確定的相對運動，彼此之間不能有干涉情況發(fā)生，這種設計應該是在機器裝配之前解決，不可能等到把零件加工出來了，裝配后出現(xiàn)了問題再去尋找問題，修改前面的設計方案。那么，如何解決這個問題呢？

教師可以將設計的零件圖通過Inventor軟件生成三維零件，然后將三維零件安裝配圖要求進行虛擬裝配，觀察各構件之間的模擬運動，就可以輕易地檢查、發(fā)現(xiàn)出設計中可能存在的不合理的地方，再去修改相應的二維圖紙，進一步進行虛擬裝配，經(jīng)過這樣反復的修改使得圖紙設計更加合理，更加完美。學生經(jīng)過這種由圖紙—零件—虛擬裝配環(huán)境的模擬，可以進一步系統(tǒng)專業(yè)基礎知識，對機器的制造流程有一個比較直觀的認識，并可以提升自己機械方面的潛能。

比如，教師在講解減速器裝配體（如圖4所示）時，可以把減速器中的每個零件先建模，然后進行虛擬組裝。如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)干涉等問題，可以對一些零部件展開進一步修整，還可以對裝配好的零件進行爆炸，讓學生看清每個零件的裝配過程。在授課過程中，由于非常直觀，學生很自然地接受了有關的裝配知識，原本很難學的東西，輕而易舉地掌握了。

現(xiàn)在，企業(yè)對員工的要求越來越高，只會簡單地用軟件抄繪的人已經(jīng)不能滿足社會的要求。實踐證明，對在校學生運用Inventor軟件進行教學，模擬訓練設計、制造、裝配等各個環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)機械制圖方面設計和制造的高技能人才、滿足社會用人需求的有效途徑。

總之，如何上好機械制圖這門專業(yè)課，提高教學質(zhì)量并降低學生的接受難度，是很多機械制圖老師一直在討論和研究的重點，大家也在實踐中嘗試各種教學方法?？上驳氖?，機械制圖教材在不斷修訂和完善中，開始出現(xiàn)了許多有關機械制圖和CAD/CAM互相結合的教材。但絕大多數(shù)教師還是以傳統(tǒng)教學手段在授課，習慣性地將這門課一分為二，很難收到好的教學效果。因此，只有將機械制圖和Inventor軟件巧妙地結合起來，在實踐中不斷地探索、創(chuàng)新教學手段，才能優(yōu)化課堂教學質(zhì)量。

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（作者單位：嘉興技師學院）