小议SolidWorks等三维建模软件在机械制图教学中的应用

【摘 要】在机械制图课堂教学中,运用SolidWorks软件并结合多媒体技术进行教学,讲解机械制图教学中的重点、难点问题,从而提高课堂教学效率,并且激发学生学习兴趣与求知欲,培养学生绘图和读图能力空间想象力和创新能力

【关 键 词】SolidWorks；机械制图；空间想象力

机械制图课程是机械类各专业重要的专业基础课,本课程的特点是合理选用视图及表达方法表达各种零部件的形体结构及相关国家标准.介绍它研究的工程图样是机械设计的重要技术文件,是工程界进行设计、制造、检测、安装、调试、维修的主要依据.本课程要求学生学会绘制和阅读工程图样,同时本课程具有很强的实践性,目的是培养学生空间思维能力及实际绘图的能力,而培养学生的空间想象和形体思维能力是本课程的重点和难点.传统的教学方法在某些方面已存在一定的局限性,影响了机械制图课程的教学效果.

SolidWorks是一套智能型的高级CAD/CAE/CAM组合软件,集设计、加工、分析功能于一身,能方便地进行三维实体设计、加工制造以及动力学及热力学的各项分析.针对传统机械制图课程教学中存在的问题,通过自己多年的教学实践,对机械制图课程的教学进行了探索实践证明,在机械制图教学中灵活地运用SolidWorks三维绘图软件进行建模,可使复杂的空间几何形体直观化、形象化,使学生更好地建立起空间概念,对提高机械制图的教学效果有很好的辅助作用.

一、SolidWorks在机械制图教学中的作用

1、是培养空间想象能力的直接途径

机械制图培养学生空间想象能力的直接途径,就是运用模型.但是在教学中,一方面由于教学条件有限,模型的数量及种类尚不能满足需求；另一方面,职业技术学校的学生刚高中毕业,没有经过实践的锻炼,头脑中的立体概念很少,从而在学习中感到比较费劲,往往由平面投影想不出物体的立体形状,教师仍沿用圆规、直尺、三角板、模型、纸质挂图等教具,有时要在黑板上画出图例,对于复杂图形来说,实在是费时费力,传授信息量受到很大的限制,而且效果也不是太好.在培养和启发学生的空间想象能力和构思能力上,教学手段较为单一,内容多以静态为主,无法表现丰富多彩的三维动态对象,使学生难以形成完整的空间概念.然而在教学中发现,既能给学生观看实物,又能帮助学生完成对形体形状的抽象和重组,在大脑中形成该形状的形状知觉,教学效果比较理想.在此过程中,最好的方式莫过于进行SolidWorks三维实体造型,学生既能轻松愉快地在大脑中形成三维形状与二维图形之间的直觉思维,又能从二维到三维,从三维到二维的反复应用,从而能较快的发展和提高学生的形象思维能力和空间想象能力.于是让学生先看模型,根据模型想投影,再引入SolidWorks三维实体建模,课堂绘制三维实体模型,能使学生从不同角度观察形体,然后进行分析讲解,与视图反复对照,不断拓展思路,从而提高读图和识图的综合能力.在常用的教学手段的基础上引入SolidWorks三维实体建模,一方面提高了教与学的效率；另一方面使学生在学习阶段就能不断了解新技术,激发学习兴趣,培养空间思维创新思维能力.

2.建立体图体的新型实体化教学模式

传统的教育技术受教学条件不佳学生做模困难等原因的影响,只能先从二维图纸入手想象立体形状,再从立体形状绘制二维图形,即实行图体图的教学模式.这一模式违反了人们对形体的认知规律,初学者感到非常难懂.自从将3D技术引入制图教学后,机械制图教育有了飞跃的发展.基于Solidworks强大的三维造型功能,我们终于实行了体图体的教学模式.Solidworks软件具有造型准确快速的特点,教师授课时可根据备课内容,现场绘制实体,通过选择基准面、草图绘制、拉伸实体、建立参考基准面、拉伸切除等操作,建立教学模型,让学生观察模型的形成过程,逐渐在头脑中形成三维空间的概念,然后由体入手,把原本按点、线、面、体、顺序进行的教学改为由体抽取点、线、面,让学生在三维空间中直接认识和感知空间几何元素；并且利用Solidworks软件里三维模型和二维视图的相关性,能直接导出二维工程图纸,包括基本视图、剖视图、斜视图及轴测图等,让学生直观地看到各视图的形成过程及视图间的关系.这种顺向思维教学方式,学生易接受.应在学生理解和掌握由体到图的形成过程后,再给出三视图,让学生想形状,由图到体进行空间思维的练习.如果空间问题解决不了,就在教师的引导下,由学生配合,教师用Solidworks绘出实体与图对照,这样反复训练,学生的空间思维能力和构型能力能迅速提高.

3.可增强实践性教学

为了使机械类专业的学生,毕业后在生产一线能胜任实际工作,必须在校学习过程中加强实践能力的培养,实践教学的目的就是使学生能够综合地应用所学的知识解决实际问题.目前计算机辅助教学已经成为机械制图课程的一个重要组成部分,在教学过程中,教师可以借助SolidWorks提供的测量与装配功能进行零件测绘以及装配体的拼装,然后利用二维绘图软件进行零件图的绘制以及装配图的拼画.这种以虚拟制造环境为背景的教学模式,有利于激发学习者的观察力想象力,有利于认知思维深化与发展,开阔了学生的视野,极大地提高了学习的趣味性与教学效率.

4、在达到直观教学效果的同时减少学校对教学模型等的资金投入

在传统的机械制图教学中,为了展现形体的空间结构特征,教师采用圆规和三角板在黑板上绘直观图或者辅之以挂图实物模型等,直至采用多媒体课件进行教学,但均存在一定的不足之处：（1）各种实物模型和挂图的制作需要大量的资金投入；当合班教学时,由于模型体积小,后排的学生看不清楚；实物及模型需要专门的保管室,在使用过程中磕碰损坏现象时有发生,造成模型挂图的缺失又会影响到教学效果；（2）采用课件教学时,一般课件中的内容仍以静态平面性的居多,对学生空间想象能力的建立起不到很好的作用SolidWorks软件辅助教学克服了传统教学的不足,几秒钟内可现场建立教学模型,无需教学成本,提高教学效率,并能实现动态转换,极大地提高学生学习的趣味性,能力在娱乐中得到拓展,思维在兴趣中得以提高.

二、教学中的实践与启示

将SolidWorks应用到机械制图课堂上,授课地点应选在多媒体教室而不是机房.教学重点是利用SolidWorks软件辅助教学来培养学生的空间思维能力和零件的表达能力,而不是学习SolidWorks软件的使用.所以,制图教师授课时一定要调配得当,重点突出,否则会出现本末倒置教学重点模糊等现象.