Solidworks 軟件與機(jī)械制圖教學(xué)的融合與探索

康瑋明

（撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息學(xué)科正在不斷崛起，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也被廣泛應(yīng)用。當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)追求的是高效率，如何在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。Solidworks 是一個(gè)主流的CAD 解決方案，它的發(fā)展符合時(shí)代的主流，功能強(qiáng)大，學(xué)習(xí)容易，擁有創(chuàng)新的技術(shù)，這些都是這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢。在使用過程中，Solidworks 通過計(jì)算機(jī)算法為設(shè)計(jì)提供最優(yōu)的解決方案，最大地減少損失和錯(cuò)誤，最終使利益最大化。這使它在擁有強(qiáng)大功能的前提下還能獲得工程師的青睞。對于熟悉微軟的用戶來說，Solidworks 是最好的設(shè)計(jì)軟件選擇。它的各項(xiàng)功能都可以為用戶提供最舒適的體驗(yàn)，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)。對于設(shè)計(jì)師來說，時(shí)間是很重要的，節(jié)約了時(shí)間就能提高工作效率，也能更快地完成產(chǎn)品然后投入市場。這幾乎是所有人的奮斗目標(biāo)。Solidworks 在目前是一個(gè)非常合適的解決方案，它的存在使三維創(chuàng)新研究運(yùn)用在工程技術(shù)領(lǐng)域，使三維仿真技術(shù)的利用得到了前所未有的提升[1-3]。

一、高職Solidworks 軟件教學(xué)中的應(yīng)用——任務(wù)驅(qū)動法

Solidworks 是達(dá)索公司旗下關(guān)于CAD 領(lǐng)域的頂尖的應(yīng)用產(chǎn)品，此產(chǎn)品對三維構(gòu)圖的功能全面，組件齊全，然而對于高職階段的學(xué)生來說學(xué)習(xí)Solidworks 確實(shí)有一定的難度，對于課堂教育中的教師和學(xué)生來說都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。在進(jìn)行Solidworks的教學(xué)中，教師可以運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動的方法，通過制定具體的任務(wù)，使學(xué)生在有著具體目標(biāo)和方向的情況下學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)過程更有效率[4-5]。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，更能使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識后盡快地進(jìn)行實(shí)踐和練習(xí)，這更體現(xiàn)了高職院校為國家培養(yǎng)職業(yè)技術(shù)人才的初衷和意愿，讓學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的過程中積累經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生未來的就業(yè)更加順利。對于學(xué)生來說，自主探索得到的知識和通過努力完成的任務(wù)都會給自己帶來自豪感和成就感，課堂中輕松的氛圍和教師的指點(diǎn)，會使學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動中得到更快的提升。

（一）任務(wù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在職業(yè)技術(shù)院校對Solidworks 軟件的教學(xué)過程中，關(guān)鍵點(diǎn)就是此軟件的任務(wù)設(shè)計(jì)，這個(gè)任務(wù)與教學(xué)質(zhì)量有著重要的聯(lián)系。教師在教學(xué)過程中，要保障學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，上課時(shí)講解，下課時(shí)學(xué)生自己動手完成，所以需要考慮到任務(wù)的難度。過于簡單學(xué)生對此提不起興趣，也達(dá)不到教學(xué)的要求；過難，學(xué)生會感到害怕而不愿意去嘗試。學(xué)生的設(shè)計(jì)需要教師著重思考，最好是能夠結(jié)合一段時(shí)間的教學(xué)成果，但是又加入新的知識，教師在設(shè)計(jì)時(shí)需要做到考慮全面縝密，要精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，考慮到學(xué)生目前接受新知識的能力，做好完整的教學(xué)進(jìn)程表，在不同階段設(shè)計(jì)不同的任務(wù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行階梯性激發(fā)。教師在Solidworks 軟件的教授過程中，可以給學(xué)生舉一些經(jīng)典案例，運(yùn)用課程的引導(dǎo)方法，對課程的任務(wù)進(jìn)行分析，完成任務(wù)后可以對任務(wù)進(jìn)行總結(jié)，最后得出結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)。

（二）任務(wù)布置

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師起到輔助引導(dǎo)的作用。同時(shí)，教師不僅要考慮到學(xué)生知識層面的收獲，還要考慮學(xué)生在執(zhí)行任務(wù)的過程中能夠從中收獲什么意義和內(nèi)涵。遇到較難的任務(wù)時(shí)，教師可以進(jìn)行演示，讓學(xué)生擁有完成任務(wù)的信心。在發(fā)布任務(wù)的過程中，教師可以根據(jù)實(shí)際情況分配任務(wù)，可以是個(gè)人任務(wù)，也可以是小組任務(wù)。

不同的訓(xùn)練方式可以使學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力等方面得到鍛煉。在這種教學(xué)方式下，學(xué)生可以掌握自己的學(xué)習(xí)方式，不再是被動的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行主動的學(xué)習(xí)。這是教學(xué)改革的一個(gè)重要進(jìn)步。在實(shí)施任務(wù)時(shí)，教師可以根據(jù)需要給學(xué)生介紹快捷鍵功能?？旖萱I就是用最快的速度來做出操作。教師可以在課堂上對學(xué)生進(jìn)行演示，學(xué)生認(rèn)識到快捷鍵的方便之處后，就會主動地記住這些快捷鍵并在日常生活中使用，就可以節(jié)約大量的時(shí)間。

（三）任務(wù)完成情況總結(jié)

對于學(xué)生來說，任務(wù)完成后并不能馬上結(jié)束，而是進(jìn)一步對任務(wù)的完成度和難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和歸納。任務(wù)完成后的總結(jié)，既是學(xué)生的自省過程也是學(xué)生的提高過程。在任務(wù)中暴露出的問題如果沒有進(jìn)行總結(jié)、改善，這個(gè)問題在下一次任務(wù)中依然會成為學(xué)生的絆腳石，進(jìn)而耽誤時(shí)間甚至錯(cuò)失機(jī)會。學(xué)生的總結(jié)可以采取匯報(bào)的形式，讓學(xué)生在講臺上匯報(bào)此次任務(wù)在完成時(shí)遇到的問題，并提出解決方法，讓臺下的同學(xué)對總結(jié)進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)。這種方法不僅可以把完成任務(wù)過程中遇到的問題分享給全班同學(xué)，提醒同學(xué)容易出現(xiàn)問題的知識點(diǎn)，并與同學(xué)們一同思考，進(jìn)而找出匯報(bào)過程中的不足之處，讓匯報(bào)的同學(xué)對個(gè)別細(xì)節(jié)問題記憶深刻。最后教師對各組同學(xué)進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評，肯定各組的優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特見解，然后指出個(gè)別同學(xué)未發(fā)現(xiàn)的問題，使學(xué)生對于任務(wù)完成的總結(jié)更加完善，讓同學(xué)對自己問題認(rèn)識更加深刻。

二、機(jī)械制圖課教學(xué)過程中的問題及對策

機(jī)械制圖這門課程的知識技能應(yīng)用廣泛，幾乎是所有工科學(xué)生的必修課，對于機(jī)械、電氣和土木甚至包裝都有著重要的地位[6-7]。對于剛接觸這門課的學(xué)生來說，機(jī)械制圖的難度和對學(xué)生的接受能力的要求都會偏高，而對于這門工科的 “基礎(chǔ)課”，學(xué)生必須跟上教師的步伐進(jìn)行學(xué)習(xí)，否則對于以后的課程都會有影響。對于教師來說，機(jī)械制圖這門課涉及的模型都不易展示和攜帶，很難讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)中感受模型，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)難度大大增加。

機(jī)械制圖這門課的主要難度在于如何使學(xué)生對于二維平面視圖和三維視圖熟練地進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。為了達(dá)到這種教學(xué)效果，學(xué)生必須反復(fù)研究各種基礎(chǔ)模型以及與之相結(jié)合的模型，使這些模型的性質(zhì)和結(jié)合的方式深深地鐫刻進(jìn)學(xué)生的大腦，使學(xué)生在以后的課程和工作中對于二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維實(shí)物得心應(yīng)手。

為了獲得更好的課堂教學(xué)效果，我校（撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院） 的機(jī)械制圖課程初步進(jìn)行改革，把Solidworks 引入課堂[8-9]。在學(xué)生的課后評價(jià)中，發(fā)現(xiàn)把Solidworks 引入課堂后，學(xué)生確實(shí)可以更好地體會到各種模型的性質(zhì)和形狀，但是學(xué)生在課堂上缺乏互動性。這個(gè)初步探索雖然還有弊端，但是總體來說是一個(gè)好的開始，值得進(jìn)一步探索。

三、Solidworks 設(shè)計(jì)軟件在專業(yè)教學(xué)中的實(shí)施

目前，機(jī)械制圖課大多在多媒體教室進(jìn)行，將Solidworks 設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于機(jī)械制圖課程教學(xué)過程中，這使我們發(fā)現(xiàn)了解決問題的新思路，更給實(shí)際應(yīng)用提供了可行性。Soildworks 可以作為設(shè)計(jì)軟件投入到課程中，解決模型問題；此外，結(jié)合多媒體教學(xué)的特色——個(gè)性化，機(jī)械制圖課程教學(xué)模式的改革便有了可能性。

教學(xué)活動中，多媒體教學(xué)環(huán)境不僅可以提高教學(xué)過程的多樣化與個(gè)性化，其不依賴于過多實(shí)體教具的特征也賦予了課程更多可行性，使得全方面、多角度甚至動態(tài)展示教學(xué)成為可能。同時(shí)也極大地豐富了教育資源庫，為每位同學(xué)自行創(chuàng)造，發(fā)揮想象力，根據(jù)自身?xiàng)l件與要求自由設(shè)計(jì)模型創(chuàng)造了先決條件。在這個(gè)過程中，學(xué)生對機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)焦慮與不安會大大減少，取而代之的是成就感與求知若渴的學(xué)習(xí)興趣。由此可見，Solidworks 設(shè)計(jì)軟件在設(shè)計(jì)過程中可以提供的線上條件、可視化、彈性使用等多樣性功能使其在專業(yè)課程教學(xué)過程中發(fā)揮了舉足輕重、事半功倍的效果。同時(shí)，針對工業(yè)案例進(jìn)行技術(shù)分析和創(chuàng)新訓(xùn)練的過程中也能得到極大應(yīng)用。對于Solidworks 的有效應(yīng)用可以貫穿學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯與就業(yè)履歷，使學(xué)生擁有可持續(xù)的職業(yè)發(fā)展生涯[10-11]。

四、Solidworks 軟件與機(jī)械制圖課程的融合

教師根據(jù)教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)重難點(diǎn)建立統(tǒng)一的模型庫，課堂上教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度安排逐一講解，將抽象的圖形具體化，學(xué)生可針對模型仔細(xì)觀察，認(rèn)真分析，結(jié)合習(xí)題充分理解機(jī)械制圖課程中知識點(diǎn)，例如點(diǎn)、線、面對應(yīng)關(guān)系，三視圖生成構(gòu)線等等。Solidworks 在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用可有以下幾方面的表達(dá)。

（一）基本幾何元素的表達(dá)

基本幾何元素的表達(dá)，包括三視圖的形成及其投影規(guī)律，點(diǎn)、線、面投影。教師建立典型實(shí)體模型庫，利用軟件自動生成工程視圖的功能，及自動通過變色顯示基本元素點(diǎn)、線、面對應(yīng)關(guān)系等功能，教師針對模型進(jìn)行講解，學(xué)生通過觀察與分析初步建立三視圖概念及其投影規(guī)律。

（二）基本體的表達(dá)

基本體的表達(dá)，包括基本立體視圖，以及重點(diǎn)截交線與相貫線的表達(dá)。利用Solidworks 軟件建立相關(guān)模型就可直觀地在實(shí)體圖形中顯示截交線與相貫線的具體形式，這使同學(xué)們更加便于理解，并且在教學(xué)過程中教師利用Solidworks 軟件參數(shù)化特性可以方便地展示不同條件下相貫線和截交線的形式和特點(diǎn)。

（三）組合體的表達(dá)

組合體的建模過程從根本上來說也是組合體的分析過程，教師根據(jù)組合體建模的步驟同時(shí)進(jìn)行講解，使同學(xué)們進(jìn)一步理解組合體的形體分析法及線面分析法。

（四）復(fù)雜零件的形體表達(dá)

軸類零件需要斷面視圖，箱體類零件需要全剖視圖或半剖視圖、局部剖視圖等，這些都是機(jī)械制圖課程中的重難點(diǎn)，利用Solidworks 軟件剖切視圖、斷面視圖等功能，可以對實(shí)體模型進(jìn)行任意、動態(tài)的剖切和顯示，過程直觀而不枯燥。

（五）裝配部件的表達(dá)

利用Solidworks 軟件自動生成裝配體視圖功能，直觀便捷地表達(dá)了零件之間裝配后的線、面遮擋關(guān)系，更加便于理解。

五、Solidworks 軟件在其他專業(yè)課程中的應(yīng)用預(yù)期

Solidworks 軟件具有實(shí)體建模、高級曲面建立、裝配體建模、機(jī)構(gòu)仿真、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)計(jì)協(xié)作重復(fù)任務(wù)的設(shè)計(jì)自動化等產(chǎn)品功能。因此教師可以深入學(xué)習(xí)、深入挖掘?qū)olidworks 設(shè)計(jì)軟件與其他專業(yè)課程的教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，幫助其他課程更好地開展教學(xué)活動。

在教學(xué)活動中，教師將Solidworks 設(shè)計(jì)軟件與專業(yè)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，這一方面可以改變現(xiàn)有教學(xué)方法存在的問題，另一方面還可以帶來新的教學(xué)方法。這種方式可以幫助教師更好地給學(xué)生解答專業(yè)知識，提高增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。不過要將Solidworks 設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用到教學(xué)活動之中，需要教師花費(fèi)許多時(shí)間和精力，積極地做好準(zhǔn)備工作。