工程制图作为一项重要的基础课程，对于学生的发展和就业能力具有重要的影响。工程制图在工业生产中得到了广泛的应用，它对产品结构、产品性能等具有比较大的影响，因此应当重视工程制图教学工作。在传统的工程制图教学中，过于重视二维内容的讲解，对于三维模型教学则不够重视。在新时期下三维模型逐渐得到了社会的重视，特别是一些软件技术的进步，三维模型结构对于产品分析、制造等具有重要的帮助，能够直接应用到生产过程中，在这种情况下应当重视对三维制图软件应用的研究，适当增加三维制图教学内容。
一、三维教学模式简介
（一）三维教学的特点
对于工程制图教学来说，其中一些教学内容涉及到立体空间的概念，对于学生的空间想象能力要求比较高，但是对大部分学生来说由于缺少必要的工程实践，导致教学效率不高。通过借助三维制图软件，能够帮助学生建立空间概念，能够为学生提供比较多的操作空间，使学生更好地理解工程制图的教学内容。在传统的工程制图中常常利用二维教学的模式，利用二维投影来展现三维思想，二维教学对学生的要求比较高，而且在图形的表达上具有一定的局限性，其表达过程不够直观，对于模型信息的描述也不够完整。在传统的工业设计中通过进行三维构思，然后借助二维图形进行表达，在读图时又需要还原为三维模型，然后才能进行三维制造。这种传统的设计模式已经难以满足现代工业发展的要求，通过三维设计，能够将原来的三维构思直接用三维模型表达出来，然后进行三维分析，最终形成三维ＣＡＥ等［１］。由此可以看到，三维设计的过程更加符合人们的设计要求和思维方式，能够充分地提高模型的设计效率，由此需要重视三维设计在工程制图教学中的应用。通过借助三维制图软件，从三维空间的角度来构建模型结构，建立数字化的教学模式。同时三维模型和二维图之间也存在密切的联系，具有一定的交互性，有利于学生知识的迁移。
（二）三维制图的特点
图样作为工程研究和制造中的重要语言，在工业生产中具有重要的作用。传统的图样是二维平面图形，随着信息技术的快速发展，传统的制造业发生了重要的变化，一系列三维软件等得到了广泛的应用。三维制图模型能够直接应用于工业生产，从而改变了图样原本的概念和应用范围，三维模型设计成为了制造业发展的趋势和方向。三维制图经历了一系列造型变化过程，能够适应现代工程制图教学的需要。在传统的二维制图工程中，常常利用线面造型来表达物体的形态。随着制图软件集成化的发展，逐渐形成了面向设计和制造的造型方法，利用参数模型来修改几何模型，最终形成所需要的几何模型。现代三维制图软件技术在参数化技术的基础上，进一步地发展和完善，不仅能够满足事物模型的结构需要，同时还能够包含模型的材料、工程分析等方面的信息，能够将模型的设计、制造以及力学分析等有效结合在一起，使事物的空间表达更加完善和具体，为工业生产制造等带来便利。
（三）三维制图的优点
三维制图教学能够加强和工业生产的联系，缩小传统教学内容和社会之间存在的间隙，对于学生就业等具有重要的帮助。在设计的过程中学生能够将自己思考的结果和创意，直接利用三维制图软件来生成相关的模型，而且能够根据需要进行全面的修改。目前三维制图软件已经发展比较成熟，大部分三维制图软件能够实现特征参数化，在制图的过程中能够加入尺寸和几何约束，对于设计新的产品和修改图样具有非常大的便利。三维制图模型在向二维图转化时非常准确，不容易出现投影等错误。三维制图软件应用了统一的数据库，所以当某个模型数据需要修改时，其它相关联的产品模型参数也会随之变动，这种方式为模型修改提供了便利，减少了设计工作量。现代三维制图软件能够和其它软件配合，实现模型的虚拟装配和检查等，提高了设计的效率［２］。同时还能够实现对模型的结构分析和物理量的计算，其结果能够直接应用到工业生产中。相对于二维模型，三维模型相对容易理解，读图比较方便，能够吸引学生的学习兴趣，有利于工程制图教学的开展。
二、三维制图软件在教学中的应用
（一）实现三维建模和教学内容的融合
三维建模能够和传统的工程制图教学融合起来，能够帮助学生更好地理解教学内容。在教学的过程中教师要主动地应用三维制图技术，将其作为一种重要的教学方法和教学工具，改善传统教学方法中的不足。例如在投影理论的教学过程中，涉及到点线面等内容，教师就应积极地应用三维制图软件，三维建模的方式能够更好地帮助学生了解图像中体的概念和结构，逐渐地培养学生的空间意识，启发学生的空间想象能力。特别是讲解点线面之间的空间位置关系时，可以利用三维制图的方式来进行说明，通过软件来改变图像的立体结构和相对位置，并且利用同一模型中不同空间结构的点线面位置关系来进行说明，更好地帮助学生理解其中的位置关系，在这一过程中能够更好地发挥思维制图软件在教学中的优势。点线面作为模型中的基本量，对于理解图形有重要的帮助，特别是在涉及到一些细节内容上，其重要性比较突出，借助三维制图软件的方式来帮助学生理解其中的相对关系，能够提高工程制图的教学效率。在工程制图的过程中，学生的空间概念比较差，所以对点线面等基本元素的投影理解不足，利用具体的模型能够将相关内容形象化，拉近和学生之间的距离。由此可见，三维制图软件能够实现和传统教学内容的融合，提高工程制图教学的效率。
（二）三维制图能够实现模型的动态化
三维制图软件能够实现模型的动态化，三维建模的过程和方法比较具体，而且其模型不是一成不变的，可以根据需要进行旋转、缩小等操作。在传统的教学过程中实体模型只是其中的结果，例如学生并不知道模型是怎么来的，学生难以理解到建模的动态过程，这种方式导致学生空间意识比较弱。通过利用三维制图的方式能够实现模型造型的动态化，将其过程展现给学生，对于吸引学生的兴趣，提高学生的创新能力具有重要的帮助［３］。特别是三维制图软件具有可操作性好、实时性强的特点，学生可以根据自己的需要创建相应的结构模型，改变传统实体模型教学中的不足，使三维制图软件成为工程制图教学中的有效手段和工具。学生在三维模型的引导下，能够更好地观察到实体模型中的内部结构，了解模型的侧面情况，特别是能够观察到空间模型的形成过程和方法。这种动态化的、直观性的教学方式，能够帮助学生树立良好的构图思维。在具体的教学过程中，立体投影分析中可以利用三维制图软件来进行练习。基本立体作为复杂模型的基础，通过进行三维模型练习，能够使学生掌握初步的实体模型建模方法，同时也有利于加深学生对立体结构的理解。利用三维制图软件，能够在比较短的时间内建立立体模型，能够加深学生对几何图形概念的理解，加深对模型构建过程的掌握。
（三）能够加深对零件设计的掌握
通过借助三维制图软件，能够提高学生的设计能力，加深对模型空间结构的掌握。例如可以将三维设计的方法，使学生能够学会利用三维模型来生成二维图形，加强二维图形和三维模型的联系，特别是帮助学生理解到模型的空间结构，使学生能够掌握产品装配的设计等。工业几何模型设计是一项系统性的工程，不仅需要体现产品的外部结构，同时也能够体现产品的功能，其内部结构和设计成为了其中的关键。三维制图软件具有比较好的操作性和可行性，能够展现问题的解决过程，学生可以根据自己的要求进行随意的剖切、拆卸等，了解到模型的内部结构，以及相关零件的关系。这种动态的方式，能够加深学生对零部件结构的认识，获得对零件的直接感受，从而加深对图样的理解［３］。在日常练习的过程中，不能紧紧满足学生对单个零件的掌握，应当加强对产品的装配的要求，使学生能够建立完善的设计方法和理念。通过学生学习产品的全过程设计，能够帮助学生熟悉各种设计工具，培养良好的设计思想，对于学生的空间建模和空间思考能力具有重要的帮助。
三、结束语
三维制图具有直观性强，立体感突出的优点，对于工程制图教学具有重要的促进作用。三维制图能够实现和传统工程制图教学的融合，能够进一步提高教学效率，帮助学生了解模型结构，使学生树立正确的空间意识和空间思想。同时三维制图软件还能够和其它软件进行有机结合，实现工业生产的一体化，实现产品设计的一体化，能够帮助学生了解到零件设计的全过程，对于巩固和提高学生的制图能力具有重要的帮助。
作者：吕宝华 陈英 单位：长春建筑学院
