摘 要：本文探討了三維實體造型技術在當前機械制圖教學和工程應用方面的現(xiàn)狀及前景，并預示了以三維實體造型為基礎的機械制圖教學新體系替代傳統(tǒng)舊體系是必然趨勢，最后就該體系的基本內容框架和教學實踐的初步體會作了簡要說明。

關鍵詞：機械制圖；三雛實體造型教孥體系；空間想象力力

1 對基于投影法的傳統(tǒng)教學體系的客觀認識

投影法是前人在長期實踐中創(chuàng)造并不斷完善的一種實用圖示方法。前人用此方法表述了設計者的思想，傳遞了科學技術發(fā)展的成果，至今仍繼續(xù)發(fā)揮著巨大的作用。但是，它是儀器和手工繪圖時代的產物。多年的教學實踐表明，以正投影法為基礎的畫法幾何及其教學體系，對于開發(fā)人類智力、培養(yǎng)和發(fā)展空間思維與想象能力起到了一定的作用，但畫法幾何把原本直觀的立體抽象化了，學生畫圖和認圖始終處在一個抽象思維和想象的環(huán)境中，違背了認識論的基本規(guī)律，對培養(yǎng)空間思維和想象能力的作用不大，反而使學生更加迷惑。圖學教育界相關的調查與測試也有相同的結論。按照認識的規(guī)律，在三維空間中去直接認識和感知三維實體，才是發(fā)展和提高空間想像力和創(chuàng)造力的最好方法。

目前工程設計中使用的各種計算機繪圖軟件，不僅能從繪圖技術上完全替代傳統(tǒng)的尺規(guī)和手工作圖，還有可能徹底改變以投影理論為基礎的傳統(tǒng)設計繪圖方法。

2 三維實體造型相關技術在教學中的應用

近幾年來，國內圖學教育界對三維實體造型的教學與研究越來越重視，大家也普遍感受到在教學中貫穿三維實體造型技術的必要性和緊迫感。目前僅在研究生教學、工業(yè)造型設計和藝術設計等專業(yè)開設了該課程，有些學校則在本科生中開設了選修課。當然，由于我國機械制造行業(yè)當前尚不夠先進，具備計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）等現(xiàn)代制造技術和裝備能力的企業(yè)仍是少數(shù)，因而在本科教學中以三維實體造型技術完全取代傳統(tǒng)工程制圖教學體系仍有相當?shù)碾y度，但從長遠來看，這一改革勢在必行。在教學手段方面，三維實體造型軟件（如3D MAx等）作為重要的教學軟件開發(fā)工具之一用于3D動畫制作、教學動畫演示課件設計等，把Auto CAD、3D MAX的實體造型技術和動畫功能與其它多媒體制作軟件結合起來用于工程制圖的教學與輔導方面，這些進展和成效是有目共睹的。

3 基于三維實體的機械制圖教學體系框架與內容

傳統(tǒng)的以畫法幾何為基礎的機械制圖教學體系將被以現(xiàn)代計算機圖形技術為基礎的新體系所代替，順應這一發(fā)展趨勢，我們嘗試進行了基于三維實體造型技術的機械制圖教學實踐，并逐漸形成了新的教學體系。這一基于三維實體造型技術的機械制圖教學新體系采用多媒體教學手段，分為以下四部分。

1.制圖基礎部分。限于課時，我們取消了畫法幾何中點、線、面的投影內容，把計算機繪圖操作和平面圖形的繪制方法作為重點，為實體造型打下基礎；徒手草圖和軸測圖訓練主要培養(yǎng)學生現(xiàn)場工作能力。具體內容包括3塊：①計算機平面圖形的繪制：計算機繪圖基本知識與操作命令；平面圖形的繪制方法。②徒手草圖技能：畫徒手草圖的技能訓練。③軸測圖知識：正等軸測圖的畫法。

2.三維實體造型部分?；灸Ｐ秃蛷碗s模型的建模方法可以把傳統(tǒng)內容中的基本體、截割體、相貫體、組合體及組合方式等內容貫穿起來，既學會了這些形體的建模方法，也了解了它們的結構，同時包含了形體分析的方法與思想。通過對實體模型進行編輯操作，能夠把組合體的組合方式（疊加、截切、貫交、綜合等）、剖切面和斷面等知識串起來。對實體模型作倒角、倒圓、抽殼等編輯操作，可以幫助學生理解機械工程形體的常見結構。在講解實體模型的投影圖轉換方法時，再引出正交投影的概念，進一步介紹基本視圖、輔助視圖、剖視圖和斷面圖等表達方法，從而使學生更直觀地了解到投影圖與三維模型的關系，增強了教學的直觀性，加深了學生的理解程度，收到明顯的效果。這部分的內容是整個體系的核心，是培養(yǎng)、發(fā)展和提高學生空間想象能力和創(chuàng)造能力的關鍵。具體內容包括6塊：①三維實體的造型方法：三維實體的建模方法與操作命令；基本模型的建模方法（柱、錐、球、環(huán)、拉伸和旋轉體等）；實體的相交問題（截交和相貫）；復雜模型的編輯（組合體）。②實體模型的編輯：實體模型的編輯命令及操作技巧；實體模型的結構及組合方式（如疊加、截切、貫交、綜合等）。③工程實體模型結構：工程形體的結構（如倒角、圓角、抽殼、壁厚等）。④實體模型轉換為正投影圖：平等正投影圖與投影的概念及形成；基本視圖、輔助視圖、剖視圖、斷面圖等；實體模型提取正投影圖的操作方法；特殊投影圖的提取方法。⑤實體模型的渲染：實體模型的渲染（燈光、場景、材質）；渲染效果與輸出等。⑧圖形輸出：平面布局圖；圖形的輸出與打印。

3.機械圖部分。除了利用計算機軟件進行實體模型或零件的虛擬裝配和干涉檢查外，其它內容都是傳統(tǒng)機械圖的教學內容。具體內容包括3塊：①尺寸標注：組合體及零件的結構與尺寸標注；極限與配合，尺寸基準與尺寸鏈分析。②機械圖與機械基礎知識：零件的結構、表達方法及技術要求；裝配結構、表達方法、技術要求及裝配圖畫法等。③實體模型的虛擬組裝與實體干涉檢查等：零件實體的虛擬裝配與定位；零件實體間的干涉檢查等。

4.課程設計。它代替了原來的裝配體實體模型測繪，旨在提高學生的零件結構設計和整體的工程設計能力，是該課程結束時學生要完成的一個綜合練習，也是一個重要的教學實踐環(huán)節(jié)。具體內容包括：實體零件的建模、編輯與渲染；實體零件的投影圖提取及標注尺寸；實體零件的虛擬裝配練習。新教學體系框架是我們根據(jù)近幾年來的教學實踐和體會提出的，并部分在多媒體教學實踐和三維實體造型選修課中作了嘗試。實踐表明，它能大大激發(fā)學生的學習興趣，提高學習的主動性，在培養(yǎng)和發(fā)展學生空間想象能力方面收到了比傳統(tǒng)畫法幾何教學好得多的效果。

作者簡介

毛端強（1986-），男，江西南昌人，江西科技學院外語外貿學院 機械工程學士 研究方向：機械工程類。