工程制圖課程教學(xué)模式改革思路
時(shí)間：2022-06-04 09:01:13
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《工程制圖》課程是大學(xué)工科學(xué)生一門必修的公共基礎(chǔ)課，也是一門對(duì)學(xué)生的空間思維和想象力要求很高的課程。按照大學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案在入學(xué)后第一學(xué)期開始學(xué)習(xí)，是專業(yè)課程的前沿課程，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)將產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響，同時(shí)也是擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)工科學(xué)生的閱讀工程圖樣的能力、具備日后作為工程技術(shù)人員應(yīng)有的基本素質(zhì)的骨干課程［1－3］。然而對(duì)于剛進(jìn)大學(xué)校門的學(xué)生而言，一般習(xí)慣于邏輯思維，缺乏必要的空間感知能力的訓(xùn)練，其空間思維能力相對(duì)較弱［4］。如何將三維立體模型用平面圖準(zhǔn)確地表達(dá)，又如何將平面圖想象出空間三維實(shí)體，即三維立體模型與其平面圖的相互轉(zhuǎn)換，一直是《工程制圖》課程教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，如果把握不好將直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性和教師的教學(xué)效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師常常需要借助實(shí)物模型、掛圖、黑板手繪等手段去幫助學(xué)生想象抽象的三維立體圖形，傳統(tǒng)的教學(xué)手段由于提供的信息量小、缺乏靈活性、教師不易講授清楚，學(xué)生也感覺枯燥，工作效率很低，教學(xué)效果不夠理想［5］。為此，為了盡快培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和形體構(gòu)思能力，建立三維空間實(shí)體概念，采用有效的課堂教學(xué)模式顯得尤為迫切。本文借助SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)《工程制圖》課程進(jìn)行教學(xué)模式改革的研究，并試圖將SolidWorks三維造型設(shè)計(jì)和二維平面展示有效和科學(xué)地與《工程制圖》課程融洽地結(jié)合起來(lái)，建立一種新的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和形體構(gòu)思能力，建立三維空間概念，進(jìn)一步提高學(xué)生識(shí)讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。
2三維造型軟件SolidWorks是《工程制圖》課程教學(xué)模式改革的有效途徑
2．1三維軟件
SolidWorks介紹SolidWorks是一款非常優(yōu)秀的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，具有功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、全中文界面等特點(diǎn)，借助SolidWorks強(qiáng)大的三維建模、工程圖樣繪制及模型渲染等功能，可以方便快捷地進(jìn)行三維空間立體造型設(shè)計(jì)，并可從三維空間立體模型直接制作生成二維平面投影圖和工程視圖，實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體零件圖到平面圖形的隨時(shí)轉(zhuǎn)換，并能實(shí)時(shí)方便地進(jìn)行修改和上色渲染圖形［1］。
2．2利用三維造型軟件
SolidWorks進(jìn)行教學(xué)模式的改革《工程制圖》課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)合了畫法幾何內(nèi)容和投影基礎(chǔ)知識(shí)。傳統(tǒng)的《工程制圖》課程教學(xué)模式為“圖－體－圖”模式，即從二維平面圖形入手，想象三維空間立體模型，再由三維空間立體模型，繪制出二維平面圖形。然而人們的習(xí)慣構(gòu)思思維是從三維空間立體模型開始，轉(zhuǎn)到二維平面圖形，再到三維空間立體模型，即“體－圖－體”模式。顯然，傳統(tǒng)的《工程制圖》課程采用的“圖－體－圖”教學(xué)模式不符合人們的習(xí)慣構(gòu)型思維。正是由于傳統(tǒng)的《工程制圖》課程教學(xué)模式違背了人們對(duì)形體的這一認(rèn)知規(guī)律，從而延緩和制約了培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的進(jìn)程［6］。同時(shí)，這也是傳統(tǒng)的教學(xué)模式達(dá)不到理想教學(xué)效果的重要原因之一。因此，為了更好、更快地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和形體構(gòu)思能力，建立三維空間立體概念，借助SolidWorks三維造型軟件對(duì)傳統(tǒng)的《工程制圖》課程教學(xué)模式進(jìn)行改革顯得尤為重要。
2．3三維造型軟件
SolidWorks是《工程制圖》課程教學(xué)模式改革的有效途徑圖1～圖3是一組合體模型的平面視圖和對(duì)應(yīng)的三維實(shí)體模型，其中該組合體模型的平面三視圖包括圖1a)所示的消除隱藏線視圖模式和圖1b)所示的隱藏線可見視圖模式。在傳統(tǒng)的《工程制圖》課程授課過程中單由圖1a)的消除隱藏線視圖模式的平面三視圖，學(xué)生很難想象出對(duì)應(yīng)的三維實(shí)體模型。這道組合體模型題，對(duì)于初學(xué)者，是比較困難的。但若借助于三維造型軟件SolidWorks，采用人們習(xí)慣的構(gòu)思思維“體－圖－體”模式進(jìn)行授課，問題很快就能迎刃而解。首先，教師可用SolidWorks三維造型軟件繪制如圖1c)所示的組合體三維實(shí)體模型，在授課過程中教師借助這一三維立體模型，輕松點(diǎn)擊SolidWorks軟件的視圖工具欄，通過放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等視圖命令操作，從多個(gè)不同角度將三維實(shí)體模型展示在同學(xué)們面前，并能對(duì)照SolidWorks自動(dòng)轉(zhuǎn)化生成的三維立體圖進(jìn)行講解。然后利用投影關(guān)系將其轉(zhuǎn)化成二維圖形，相應(yīng)投影得到前視圖、上視圖和左視圖等，再由三個(gè)平面圖想象出空間三維實(shí)體模型，整個(gè)教學(xué)過程立體清晰。反復(fù)進(jìn)行，學(xué)生的空間感知能夠得到很好的訓(xùn)練。教師授課過程中可以根據(jù)需要借助SolidWorks軟件自帶的功能，將繪制好的三維實(shí)體模型直接轉(zhuǎn)化成二維平面視圖，對(duì)應(yīng)為具有投影關(guān)系的平面三視圖，而且可以標(biāo)注出相應(yīng)的尺寸。經(jīng)三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)化得到的平面三視圖還可以根據(jù)需要選擇不同的視圖模式，見上圖1a)和圖1b)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。對(duì)于復(fù)雜的裝配體實(shí)體模型，教師可以根據(jù)需要利用SolidWorks軟件自帶的功能將其組件逐個(gè)拆分開來(lái)，清楚直觀地呈現(xiàn)在同學(xué)們面前，同時(shí)又可將一個(gè)個(gè)三維實(shí)體組件組合成相應(yīng)的裝配體。由此可見，基于SolidWorks三維造型輔助的《工程制圖》課程實(shí)體化教學(xué)模式更符合人們的習(xí)慣構(gòu)思思維，該實(shí)體化教學(xué)模式從三維空間立體模型入手，用二維平面圖準(zhǔn)確將其表達(dá)，然后根據(jù)二維平面圖想象出空間三維實(shí)體模型，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和形體構(gòu)思能力，建立三維空間立體概念，進(jìn)一步提高學(xué)生識(shí)讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。
3結(jié)束語(yǔ)
采用SolidWorks三維造型輔助《工程制圖》課程的實(shí)體化教學(xué)模式使課堂變得生動(dòng)有趣，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開啟學(xué)生的思維空間;有利于培養(yǎng)學(xué)生的形體構(gòu)思能力和空間想象能力;有利于提高學(xué)生識(shí)讀和繪制零件圖和裝配圖的能力;可以使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法有切身的體驗(yàn)。
作者：陳智琴?gòu)埵绶祭钗目ぷ鲉挝唬航骺萍紟煼洞髮W(xué)材料與機(jī)電學(xué)院