計算機三維建模引入工程制圖課程的教學研究*

（青海大學機械工程學院 青海西寧 810016）

一、研究背景

工程制圖采用投影法，用二維圖來表達三維形體，該課程是工科必修的專業(yè)基礎課，一般在大學一二年級開設。對于習慣于抽象思維，缺乏具象思維訓練的低年級大學生而言，構形不再符合視覺習慣，問題變得抽象復雜[1]。我校屬于西部高校，本地生源占到了50%，在多年的教學中發(fā)現(xiàn)，大部分青海本地學生的空間想象能力相對外地生源更弱一些，這和我省初、高中的基礎教育落后于中東部省份有關，而本地的民族生除了基礎薄弱之外，語言交流也存在一定障礙。這些都加劇了課程講授的難度。為了彌補學生空間想象能力差，在傳統(tǒng)課堂上，教師利用視頻播放、教具模型、黑板手繪、彩色掛圖等幫助學生理解。雖然教學模型，可以讓學生直觀的觀察，但是實物模型數(shù)量有限，不可能涵蓋所有問題。傳統(tǒng)課堂由于提供的信息量小、缺乏靈活性，講授不易清楚，學習過程枯燥，學生學習效率低下，教學效果難于達到預期[2]。為了盡快讓學生空間思維能力得以提高，引入新的課堂教學方法，是解決當前問題的方法之一。

二、三維建模引入工程制圖課程后對教學效果的影響

當前工程領域常用的三維造型軟件有Proe、UG、Catia、SolidWorks等。其中SolidWorks 具有功能強大、簡單易學、全中文界面等特點，被廣泛使用。本研究借助SolidWorks 強大的三維建模、工程圖生成及模型渲染等功能，可以方便快捷地進行復雜形體外觀設計，這樣可擺脫教具模型有限的束縛。并能實時方便地進行修改，靈活多變[3]。教師授課過程中可以根據(jù)需要借助SolidWorks軟件創(chuàng)建三維幾何外觀，將繪制好的三維實體模型直接轉化成具有投影關系的視圖。這樣可以很快幫助學生建立起二維投影和三維實體間相互轉換的規(guī)律。對于裝配體，教師可以利用軟件自帶的爆炸圖功能將組成零件逐個拆分開來，清楚地呈現(xiàn)在學生面前，增加真實感和直觀性。同時裝配體的裝配過程，也可以幫助學生初步理解零件的配合和定位。由數(shù)字模型輔助教學，可以有效地培養(yǎng)學生的空間想象能力和形體構思能力，建立三維空間立體概念，進一步提高學生閱讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。此外，教師還可以將solidworks文件存為eprt文件，可以方便不會使用solidworks的同學，通過e-drawing軟件動態(tài)觀察實物模型。這樣可以徹底讓教師和學生擺脫傳統(tǒng)教具有限的束縛，學生可以在課堂以外，隨地隨地打開模型配合自主學習。

三、三維建模輔助傳統(tǒng)工程制圖課程的方法研究

很多一年級的大學生在此前并未接觸過三維繪圖軟件，為了更好的讓三維模型配合好教學工作，以下兩方面的工作教師必須提前著手準備，只有這樣才能收到預期的教學效果。

1.模型庫的創(chuàng)立

用三維模型來說明一個制圖問題的知識點，可以提高此知識點的直觀性。如圓錐的截交問題，可以很輕松通過改變截平面與圓錐軸線的夾角，觀察到由此引起的截口形狀的變化。利用solidworks創(chuàng)建模型庫，來配合整個課程知識點的講述，能降低課程難度，提高學生學習的積極性，同時又可以避免教師在上課過程中，由于創(chuàng)建模型占用課堂有效教學時間的問題，課下也可以將模型發(fā)送給學生，配合學生的自主學習。那么如何選取特征模型，通過改變參數(shù)來配合知識點的講授，將是教師必須提前要做的準備的工作，也是建立模型庫的關鍵所在。

2.模型的展示方法

教師調(diào)用模型庫里的模型，通過什么樣的展示方法（如改變模型的尺寸參數(shù)、改變模型的投影方向，360度對模型進行旋轉等），讓學生更好的理解三維和二維之間的相互轉換規(guī)律。根據(jù)課堂學生反映，總結有效的展示方法。也是保證良好教學效果，也是必須要做的前期準備工作。

結語

隨著信息技術的高速發(fā)展，為三維幾何外觀設計提供了強大的技術支撐。目前國內(nèi)眾多企業(yè)，已經(jīng)開始使用三維造型軟件，對產(chǎn)品進行設計，三維圖設計和二維圖設計，在工程設計領域同時并行存在。便攜式智能終端設備，在日常生活中越來越普及，為隨時隨地打開三維設計圖，提供了硬件保障[4]。由于其的便捷性，使得三維設計的存儲和展示如同打開紙質工程圖一樣方便，由此可以預測，在不久的將來三維設計必將取代目前的二維設計。提前讓學生接觸到三維設計的理念，可以為后續(xù)現(xiàn)代設計方法的學習，做一定的前期鋪墊。