AutoCAD、SolidWorks在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

林玲玉，王攀攀，張蒙蒙

(威海海洋職業(yè)學(xué)院，山東 威海 264300)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，AutoCAD、SolidWorks等軟件應(yīng)用在機(jī)械制圖教學(xué)中已成為一種必然趨勢(shì)。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，機(jī)械制圖課程部分知識(shí)的理解難度較大，尋找合適的教學(xué)方法就顯得尤為重要。本研究以AutoCAD、SolidWorks為例，分析了它們?cè)跈C(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用方法。軟件技術(shù)的引入為降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度以及取得較好的學(xué)習(xí)效果起到了重要作用。

1 機(jī)械制圖課程在傳統(tǒng)教學(xué)中的不足

機(jī)械制圖課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是多媒體、板書以及實(shí)體模型教具，教師在教學(xué)過(guò)程當(dāng)中更多的是進(jìn)行語(yǔ)言描述。多媒體演示雖然內(nèi)容豐富且兼具動(dòng)畫，但對(duì)于新生或初學(xué)者來(lái)說(shuō)播放的速度過(guò)快，細(xì)節(jié)部分還未完全理解便已進(jìn)入了下一部分內(nèi)容，致使知識(shí)銜接性較差，理解淺顯，學(xué)習(xí)效率低。板書能夠列出重點(diǎn)及難點(diǎn)知識(shí)，可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的理解，但對(duì)三維圖形部分進(jìn)行講解的難度較大。板書缺乏二維與三維圖形之間的有效轉(zhuǎn)化，使得講解過(guò)于蒼白，加大了學(xué)生的理解難度，缺乏對(duì)圖形的整體認(rèn)識(shí)。實(shí)體模型教具可以輔助教學(xué)，可以對(duì)課程中經(jīng)典的圖形案例進(jìn)行深入分析，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解能力，但實(shí)體模型教具種類單一，而圖形千變?nèi)f化，無(wú)法完全滿足教學(xué)需求。

機(jī)械制圖課程要求學(xué)生不僅能夠根據(jù)二維圖形想象出三維圖形，而且還要根據(jù)三維圖形繪制出二維圖形，要求學(xué)生具備一定的思維能力和分析能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式不足以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，需要教師結(jié)合實(shí)際情況改變教學(xué)方法，讓學(xué)生在較短的學(xué)時(shí)之內(nèi)能夠掌握機(jī)械制圖這門課程。

2 AutoCAD、SolidWorks在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 AutoCAD在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

AutoCAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的圖形繪制及編輯功能，主要用于繪制二維圖形。機(jī)械制圖與AutoCAD的結(jié)合大大縮短了繪圖時(shí)間。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，繪圖軟件的吸引力比課堂理論知識(shí)的吸引力要大，AutoCAD的引入可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能夠培養(yǎng)學(xué)生分析圖形、繪制圖形的能力。

AutoCAD在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：

在三視圖中的應(yīng)用。三視圖是機(jī)械制圖課程的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)主要采用板書、多媒體演示來(lái)進(jìn)行講解，學(xué)生對(duì)三視圖的投影關(guān)系理解較慢，教學(xué)效果較差。而AutoCAD軟件可以輔助理解三視圖的形成過(guò)程，在AutoCAD中可以用導(dǎo)航功能輔助找到視圖中相應(yīng)的投影點(diǎn)來(lái)繪制三視圖。在繪制圖形的過(guò)程中，還可以通過(guò)改變線型及線條的顏色來(lái)區(qū)分輪廓線、點(diǎn)劃線、虛線，等等，能夠幫助學(xué)生理解三視圖的三等關(guān)系。在軟件界面中用不同的線條顏色和線型繪圖可以很清晰地看到最終的圖形效果，層次分明，繪圖步驟清晰可見(jiàn)，節(jié)省了大量的手繪時(shí)間，課堂效率高。

在裝配圖中的應(yīng)用。課程前期，學(xué)生學(xué)會(huì)了零件圖的繪制。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生需要了解裝配圖的繪制及裝配過(guò)程。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，裝配圖的形成過(guò)程難以準(zhǔn)確表達(dá)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)裝配圖的理解僅停留在表面。而AutoCAD的應(yīng)用可以完整的把這節(jié)課的內(nèi)容以及裝配圖繪制的基本思路清楚地表達(dá)出來(lái)，各個(gè)零件之間的關(guān)系、零件裝配的先后順序在繪圖過(guò)程中都可以完整的呈現(xiàn)出來(lái)，教學(xué)效果好，教學(xué)內(nèi)容易于理解，學(xué)生自主練習(xí)時(shí)積極性高。

2.2 SolidWorks在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

AutoCAD在機(jī)械制圖教學(xué)中主要是以抄畫的形式來(lái)進(jìn)行平面圖形的繪制，學(xué)生們?cè)诶L制圖形的過(guò)程中缺乏對(duì)圖形形成過(guò)程的理解，依靠空間想象力來(lái)作圖加大了機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)難度。為了使學(xué)生能夠更好地理解并繪制圖形，三維軟件的引入顯得格外重要。

在機(jī)械制圖教學(xué)中，由于模型數(shù)量的限制，導(dǎo)致教師在授課時(shí)只能通過(guò)部分實(shí)體模型來(lái)進(jìn)行教學(xué)展示，課堂上簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述難以使學(xué)生充分理解圖形結(jié)構(gòu)，致使機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)難度加大。而將SolidWorks軟件引入到機(jī)械制圖教學(xué)中，可以輔助教師表達(dá)出在課堂中用語(yǔ)言難以表達(dá)出來(lái)的細(xì)節(jié)部分，從而把抽象的圖形轉(zhuǎn)化為生動(dòng)的立體圖形。同時(shí)，還可以對(duì)立體圖形進(jìn)行剖切，觀察立體圖形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還可以通過(guò)改變?nèi)S模型的展示角度來(lái)輔助學(xué)生觀察不同視角下的圖形狀態(tài)。此手段可以有效幫助學(xué)生理解圖形各個(gè)點(diǎn)線面之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的讀圖能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)主動(dòng)性大大提高。

SolidWorks在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面[1-3]：

在組合體中的應(yīng)用。組合體的三視圖繪制難度較大，學(xué)生需要在沒(méi)有實(shí)物作為參照的情況下通過(guò)形體分析法來(lái)構(gòu)思它的三維立體圖形。按照傳統(tǒng)的教學(xué)思路，需要先分析組合體的圖形屬于疊加式、切割式還是組合式，然后再對(duì)組合體進(jìn)行分解，將其分解為若干個(gè)基本形體，繼而研究基本形體的組合形式及相對(duì)位置關(guān)系，最后對(duì)形體形成一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程對(duì)學(xué)生的思維能力要求較高。 SolidWorks的引入使得在作圖的過(guò)程中能夠重現(xiàn)組合體的疊加或切割過(guò)程，拉伸命令的使用可以讓學(xué)生了解到組合體的疊加過(guò)程，切除命令的使用可以演示組合體的分割過(guò)程，對(duì)于組合式的形體還可以將拉伸命令和切除命令進(jìn)行綜合運(yùn)用。在繪圖的同時(shí)，學(xué)生們可以看到組合體各個(gè)特征的形成過(guò)程，能夠加深理解，便于三視圖的繪制。

在機(jī)件表達(dá)中的應(yīng)用。建模完成后的三維圖形可以根據(jù)需要在指定位置進(jìn)行剖切，也可以生成基本視圖。教師在完成建模后，可針對(duì)圖形的不同位置進(jìn)行剖切，并引導(dǎo)學(xué)生觀察各個(gè)圖形剖切后的異同點(diǎn)以及剖切后視圖線型繪制的區(qū)別，然后進(jìn)行分析總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)機(jī)件表達(dá)部分的理解，從而正確運(yùn)用剖切方法繪制出剖視圖。

在裝配圖中的應(yīng)用。SolidWorks可以將建好的零件模型按照相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行組裝，最終形成三維裝配模型。初學(xué)者專業(yè)知識(shí)有限，對(duì)零件的認(rèn)識(shí)不足，難以完全理解所學(xué)內(nèi)容，需要通過(guò)SolidWorks來(lái)動(dòng)態(tài)演示模型的裝配過(guò)程，直觀呈現(xiàn)出零件的裝配順序，使學(xué)習(xí)過(guò)程更加生動(dòng)。