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1、三维虚拟建模技术在机械制图课程教学与工程测绘一、引言 机械制图是机械类专业的基础课，也是必修课，同时也是一门实践性很强的课程。其课程标准要求是：通过学习，加强学生对空间想象能力和几何体认知能力的培养，具有一定对机械零部件的测绘和设计能力1。在现今的教学过程中，以传统教学模式和多媒体教学模式应用较为普遍，而二者均存在一定的优缺点，下面从两种教学方法的局限性入手，结合二者优点，通过在教学中采用三维虚拟造型技术，以期达到教学改革的目的。 1.传统教学模式的优缺点 传统教学方式中，教师能充分发挥个人的教学能力，使师生之间的交流更直接。在教学过程中，工整的板书和图示讲解，便于学生加强对知识的理解，空间想
2、象能力和思维能力得到提高。但从实际教学过程来看，传统模式存在以下局限性： （1）空间想象力要求较高 传统教学过程中，通过三视图来对几何体进行结构表达。虽然三视图能从三个方向对几何体完整表达，但对于一部分空间几何基础和想象能力较差的学生来说，理解起来有一定的困难。因此在后期的教学过程中，教师多从空间方面着手，进一步提高学生的空间想象能力为首要任务。 （2）教学交流的单向性 教师在教学过程中，多以板书和图示讲解，造成学生被动接收，没有主动参与进来，落后的教学设备和绘图手段容易造成对课堂时间的宝贵浪费。 （3）检测手段的落后性 传统绘图模式检测方法单一，仅能靠设计人员的眼睛对图纸局部进行检测，再加上
3、作图误差，很容易做成图形失真和检测失误。比如部分学生在练习圆弧过渡时，圆弧和直线或圆弧连接不上。 2.多媒体教学模式的优缺点 多媒体教学模式，是采用计算机对图文、声音、视频等信息技术综合处理，在有限的时间内完成教学内容2。对实例的平面和空间图解有更进一步的演示，在较短的学时内优化教学成果，调动学生学习积极性，活跃课堂气氛。多媒体教学模式也存在一定的不足： （1）教学主导作用被削弱 （2）师生之间的感情交流容易被忽视 （3）主观能动性受限 虽然PPT课件代替了部分板书，但使课堂内容容易变成枯燥无味的照本宣科。 二、solidworks软件特点 SolidWorks为达索系统下的子公司，专门负责研
4、发与销售机械设计软件的视窗产品。公司成立于1993年，该软件有如下特点： （1）操作简单，易学性 在主流的三维造型软件中，比如proe、UG等，soliworks是最容易上手的。软件在开发之初便考虑这个问题，通过鼠标点击、拖拽和快捷键，完成对模型的绘制，同时还支持复制粘贴和右键菜单功能，使机械制图变得更加容易。 （2）国家标准零件库 Solidworks软件的工具箱插件，可方便调入国家标准的零部件，比如齿轮、螺纹等，这大大减少了设计者的工作时间，提高了工作效率。 （3）大型零部件装配和工程图技术 配和工程图是软件的一大特色功能，通过调用标准件库，使复杂的大型机械产品装配变得更加容易，同时设计工
5、程师可对零部件和装配体通过软件功能转换成工程图，指导工人生产和检测产品。 三、Solidworks在教学过程中的应用 在利用传统和多媒体两种教学模式教学过程中，可现将投影图在课堂上按照步骤演示给学生，每个步骤可配以不同 颜色，各PPT幅面采用不同的动画切入模式，使之动感效果更明显，活跃课堂气氛，增强学生的学习兴趣。例如在教授点线面投影时，可先用传统模式对简单的点投影进行讲解，总结作图规律；对于稍微复杂的线和面，可采用多媒体教学模式，这样可大大减少教师的教学工作量。 四、Solidworks在制图测绘实训中的应用 高等职业教育的培养方式正逐渐转变为以应用型为导向的新型模式，在学习和实践的过程中更
6、注重对学生工程素质的培养4。机械制图课程中工程测绘实训对大一新生获得机械基础知识、提到工程设计水平，起到很重要的作用。目前高校毕业生偏重于理论而轻实践，在初入工厂实习过程中，诸如实际工作中对遇到的零部件其测绘能力、技术改造能力、徒手绘图以及计算机绘图等工程设计水平较低。因此，在学校实训过程中，注重二维图形的识读和三维模型的建立，对提高学生工程设计水平有一定的促进作用3。 1.由简单的几何体向机械零部件转变 在组合体教学中，教师只是从几何形状的角度出发，对前面所学的点线面投影知识进一步深化。而机械零部件测绘则引导学生对互相关联的零件进行观察、分析，可以在真实、正确的表象中获得常见机械结构的感性认
7、识，使学生认识到一个实际零件的形状和结构是由它在部件中的空间位置和作用所决定的，它不但具有一定的几何形状，而且具有符合设计要求和加工、装配要求的工艺结构，没有工艺结构的零件图所表达的仍然是组合体。从而促使学生的空间思维从组合体向机械零件转变，旨在使学生学而致用。 2.对零部件加工工艺的了解 测绘过程中，对于一些功能不太清楚的特征，譬如倒角、圆角、退刀槽等工艺结构的，教师可在教授过程中简单说明，对下一学期机械制造工艺的学习起铺垫作用。学生在测绘过程中更容易从感性认识上升到理性认识，从而对前面所学知识合理地标注尺寸和确定技术要求。 3.对零部件、装配体和工程图的视图表达 绘实训中，以减速器为例，教师一般先从简单的零部件测绘开始指导，比如轴类零件，一个主视图加上几个轴段的断面图即可表达清楚该类型的结构特征。在装配体组装过程中，教师可把测绘完毕的零部件组装成产品，并施加一定的约束关系，同时可向学生进行动画运动仿真、爆炸图，加深对产品功能的认识。最后将零部件和装配体转换为工程图，使学生感觉三维虚拟技术在机械产品设计过程中强大的功能，提高其学习积极性4。 五、总结 图教学和工程测绘实训中，综合传统和多媒体教学模式的优缺点，并在其中采用三维虚拟建模技术，让学生积极参与和动手解决学习过程中遇到的问题，实现教与学的互动，激发了学生的学习兴趣，增强学生自信心，有利于提高其工程设计水平。