引入三維建模的工程制圖課程教學(xué)改革實(shí)踐

張錦萍

摘 要：在傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)中存在了一定的不足，而將三維建模引入工程制圖課堂的教學(xué)改革，對教學(xué)方法和手段進(jìn)行了研究與實(shí)踐，取得了一定的成效。以切實(shí)提高學(xué)生創(chuàng)新能力和空間思維能力為目的，更加適應(yīng)市場需求和人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工程制圖；三維建模；教學(xué)改革

在工程建設(shè)中，任何工程及其構(gòu)配件的形狀、大小和做法，都不是能用簡單的文字和語言所能表達(dá)清楚的，都必須先畫出他們的圖樣，然后根據(jù)圖樣進(jìn)行建模、施工，才能達(dá)到預(yù)期的目的。圖形和文字、聲音等一樣，是承載信息進(jìn)行交流的重要媒體。而以圖形為主的工程設(shè)計(jì)圖樣則是工程設(shè)計(jì)、制造和施工過程中用來表達(dá)設(shè)計(jì)思想、進(jìn)行技術(shù)交流的主要工具；同時(shí)也是生產(chǎn)管理部門和施工單位進(jìn)行管理和施工的技術(shù)文件和依據(jù)。因此，圖樣被稱為“工程界的語言”。能否用圖形來全面表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想，能否閱讀工程設(shè)計(jì)圖樣，是任何一名工程技術(shù)人員必須具備的最基本的素質(zhì)和能力。

《工程制圖》是工程類各專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)科和參加專業(yè)實(shí)踐的必不可少的基礎(chǔ)課程，它是解決空間幾何問題以及繪制、閱讀工程圖樣的理論和方法。

1 工程制圖課程教學(xué)改革的必要性

由于各方面條件的制約，大多數(shù)工程制圖課堂教學(xué)是采用大班教學(xué)。這樣傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)就存在了一定的不足。在教學(xué)過程中，一般采用木頭模型塑料模型多媒體課件或者在黑板上繪制來進(jìn)行教學(xué)。不論是木頭模型還是塑料模型，為了方便攜帶，體積都不會(huì)太大，比較適用于近距離觀察，這樣坐在后面的學(xué)生就會(huì)看不清楚。這樣不論是從實(shí)物到視圖還是從視圖到實(shí)物的轉(zhuǎn)換教學(xué)都很難達(dá)到預(yù)期的效果。制圖模型是所有上工程制圖課教師共同使用的，在上制圖課的班級多，教學(xué)進(jìn)度相差不大的情況下，教師上課對模型的需要就會(huì)出現(xiàn)沖突，給正常的教學(xué)造成困難。

在黑板上繪制三維立體圖形及三面投影圖，黑板上的三維圖形與計(jì)算機(jī)繪制的圖形相比視覺效果不是很好。還有就是在黑板上手工繪制圖形的時(shí)間較長，一來上課時(shí)間有限，這樣會(huì)占用太多的時(shí)間，二來在教師繪制圖形時(shí)，學(xué)生容易覺得枯燥無味。為了節(jié)省時(shí)間三維立體圖形可用多媒體投影出來但是工程制圖這門課程在培養(yǎng)學(xué)生繪制能力方面不能依賴圖于投影，需教師一筆一劃地將圖形繪制出來，一步一步講解以便加深學(xué)生的印象。用多媒體投影三維立體圖形，在黑板繪制三面投影圖比在黑板上繪制三維立體圖形及三面投影圖要節(jié)省時(shí)間。但無論是在黑板繪制三維立體圖形還是用多媒體投影三維立體圖形都沒有實(shí)物模型那樣直觀和可以任意角度任意方向觀察，而實(shí)物模型又只適用于較近距離觀測。在多方教學(xué)實(shí)踐摸索比較后，認(rèn)為將三維建模引入課堂教學(xué)是很好的解決方法。

2 工程制圖課程的教學(xué)改革

教學(xué)過程中要求學(xué)生掌握讀懂二維平面投影圖，想象空間三維立體形狀是有一定困難的。學(xué)生通過從空間到平面，再由平面到空間的不斷反復(fù)思維，逐步建立起一定的空間想象能力。往往由于學(xué)生的空間想象能力差，學(xué)習(xí)效果不是很理想。

在備課時(shí)利用三維制圖軟件對應(yīng)要講授的制圖例子建立的三維模型，在教學(xué)過程中，教師用軟件將例子的三維模型投影到屏幕上，利用軟件將電子模型進(jìn)行多角度旋轉(zhuǎn)及放大縮小展示，同時(shí)講解相關(guān)知識。利用軟件可將電子模型旋轉(zhuǎn)為主視、俯視、左視等視角，便于學(xué)生掌握三面投影圖。也可反過來講授由三面投影圖想象出實(shí)物物體，在三維建模軟件中建立起三維空間實(shí)體模型相對比較容易，可以直接應(yīng)用軟件的三維建模進(jìn)行操作性演示，其基本體及截交、相貫線的形成原理及變化過程以及組合體的疊加、切割形成過程一目了然，學(xué)習(xí)難題迎刃而解。

使用三維軟件建立的三維模型，比使用實(shí)體模型更符合實(shí)際需求，電子模型可放大縮小到投影屏幕大小，這樣坐在后排的學(xué)生也看得很清楚。三維模型與黑板手繪三維視圖與多媒體投影三維視圖相比，電子模型可人意方向任意角度旋轉(zhuǎn)，更直觀，能吸引學(xué)生的注意提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興起。這樣節(jié)省了教學(xué)時(shí)間又降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。

3 結(jié)語

引入三維建模的工程制圖教學(xué)方法，可以培養(yǎng)學(xué)生空間邏輯思維能力形象思維能力和創(chuàng)新能力，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

在現(xiàn)有的三維制圖軟件基本可以滿足工程制圖的教學(xué)需求，如Pro/E、UG、Solid Works、3Dmax及AutoCAD等軟件。由引入三維建模的工程制圖教學(xué)改革實(shí)踐，僅是工程制圖教學(xué)改革的一部分，在選擇適合的三維制圖軟件等許多方面還需要不斷的完善和進(jìn)一步研究探討。

參考文獻(xiàn)

[1] 李震，楊建鳴.運(yùn)用三維軟件對《工程制圖》教學(xué)方法改革淺析[J]，科技信息，2009（7）：412.

[2] 王建華，李曉民，楊莉，呂梅.由三維建模入手的工程制圖課教學(xué)改革實(shí)踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008（6）：123-126.

[3] 鐘山，申毅莉，姚金，鄧小林.三維建模環(huán)境下工程制圖教學(xué)改革的探索[J].梧州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（6）：73-78.endprint