工程制图课程教学模式改革思路

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1《工程制图》课程教学方法改革的必要性和重要性

《工程制图》课程是大学工科学生一门必修的公共基础课，也是一门对学生的空间思维和想象力要求很高的课程。按照大学专业人才培养方案在入学后第一学期开始学习，是专业课程的前沿课程，对后续课程的学习将产生重要而深远的影响，同时也是担负着培养工科学生的阅读工程图样的能力、具备日后作为工程技术人员应有的基本素质的骨干课程［1－3］。然而对于刚进大学校门的学生而言，一般习惯于逻辑思维，缺乏必要的空间感知能力的训练，其空间思维能力相对较弱［4］。如何将三维立体模型用平面图准确地表达，又如何将平面图想象出空间三维实体，即三维立体模型与其平面图的相互转换，一直是《工程制图》课程教学的一个难点，如果把握不好将直接影响学生学习的积极主动性和教师的教学效果。在传统的教学过程中，教师常常需要借助实物模型、挂图、黑板手绘等手段去帮助学生想象抽象的三维立体图形，传统的教学手段由于提供的信息量小、缺乏灵活性、教师不易讲授清楚，学生也感觉枯燥，工作效率很低，教学效果不够理想［5］。为此，为了尽快培养学生空间想象能力和形体构思能力，建立三维空间实体概念，采用有效的课堂教学模式显得尤为迫切。本文借助SolidWorks三维设计软件对《工程制图》课程进行教学模式改革的研究，并试图将SolidWorks三维造型设计和二维平面展示有效和科学地与《工程制图》课程融洽地结合起来，建立一种新的教学模式，以培养学生的空间想象能力和形体构思能力，建立三维空间概念，进一步提高学生识读和绘制零件图和装配图的能力。

2三维造型软件SolidWorks是《工程制图》课程教学模式改革的有效途径

2．1三维软件

SolidWorks介绍SolidWorks是一款非常优秀的三维机械设计软件，具有功能强大、简单易学、全中文界面等特点，借助SolidWorks强大的三维建模、工程图样绘制及模型渲染等功能，可以方便快捷地进行三维空间立体造型设计，并可从三维空间立体模型直接制作生成二维平面投影图和工程视图，实现三维实体零件图到平面图形的随时转换，并能实时方便地进行修改和上色渲染图形［1］。

2．2利用三维造型软件

SolidWorks进行教学模式的改革《工程制图》课程教学内容结合了画法几何内容和投影基础知识。传统的《工程制图》课程教学模式为“图－体－图”模式，即从二维平面图形入手，想象三维空间立体模型，再由三维空间立体模型，绘制出二维平面图形。然而人们的习惯构思思维是从三维空间立体模型开始，转到二维平面图形，再到三维空间立体模型，即“体－图－体”模式。显然，传统的《工程制图》课程采用的“图－体－图”教学模式不符合人们的习惯构型思维。正是由于传统的《工程制图》课程教学模式违背了人们对形体的这一认知规律，从而延缓和制约了培养学生空间思维能力的进程［6］。同时，这也是传统的教学模式达不到理想教学效果的重要原因之一。因此，为了更好、更快地培养学生的空间想象能力和形体构思能力，建立三维空间立体概念，借助SolidWorks三维造型软件对传统的《工程制图》课程教学模式进行改革显得尤为重要。

2．3三维造型软件

SolidWorks是《工程制图》课程教学模式改革的有效途径图1～图3是一组合体模型的平面视图和对应的三维实体模型，其中该组合体模型的平面三视图包括图1a)所示的消除隐藏线视图模式和图1b)所示的隐藏线可见视图模式。在传统的《工程制图》课程授课过程中单由图1a)的消除隐藏线视图模式的平面三视图，学生很难想象出对应的三维实体模型。这道组合体模型题，对于初学者，是比较困难的。但若借助于三维造型软件SolidWorks，采用人们习惯的构思思维“体－图－体”模式进行授课，问题很快就能迎刃而解。首先，教师可用SolidWorks三维造型软件绘制如图1c)所示的组合体三维实体模型，在授课过程中教师借助这一三维立体模型，轻松点击SolidWorks软件的视图工具栏，通过放大、缩小、旋转等视图命令操作，从多个不同角度将三维实体模型展示在同学们面前，并能对照SolidWorks自动转化生成的三维立体图进行讲解。然后利用投影关系将其转化成二维图形，相应投影得到前视图、上视图和左视图等，再由三个平面图想象出空间三维实体模型，整个教学过程立体清晰。反复进行，学生的空间感知能够得到很好的训练。教师授课过程中可以根据需要借助SolidWorks软件自带的功能，将绘制好的三维实体模型直接转化成二维平面视图，对应为具有投影关系的平面三视图，而且可以标注出相应的尺寸。经三维实体模型转化得到的平面三视图还可以根据需要选择不同的视图模式，见上图1a)和图1b)，有利于培养学生的空间想象力。对于复杂的装配体实体模型，教师可以根据需要利用SolidWorks软件自带的功能将其组件逐个拆分开来，清楚直观地呈现在同学们面前，同时又可将一个个三维实体组件组合成相应的装配体。由此可见，基于SolidWorks三维造型辅助的《工程制图》课程实体化教学模式更符合人们的习惯构思思维，该实体化教学模式从三维空间立体模型入手，用二维平面图准确将其表达，然后根据二维平面图想象出空间三维实体模型，可以有效地培养学生的空间想象能力和形体构思能力，建立三维空间立体概念，进一步提高学生识读和绘制零件图和装配图的能力。

3结束语

采用SolidWorks三维造型辅助《工程制图》课程的实体化教学模式使课堂变得生动有趣，有利于激发学生的学习兴趣，开启学生的思维空间;有利于培养学生的形体构思能力和空间想象能力;有利于提高学生识读和绘制零件图和装配图的能力;可以使学生对现代工程设计方法有切身的体验。

作者：陈智琴张淑芳李文魁工作单位：江西科技师范大学材料与机电学院