屈文濤,鮑澤富,孫艷萍

(西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,陜西西安 710065)

應(yīng)用三維建模技術(shù)提高學(xué)生制圖應(yīng)用能力

屈文濤,鮑澤富,孫艷萍

(西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,陜西西安 710065)

提出機(jī)械類制圖教育要面向應(yīng)用,四年不間斷,逐級強(qiáng)化,應(yīng)用三維建摸技術(shù)提高工科學(xué)生制圖應(yīng)用能力,將三維建模技術(shù)和傳統(tǒng)的制圖課程內(nèi)容相融合,構(gòu)成新的內(nèi)容體系,適應(yīng)市場的需求和人才培養(yǎng)的要求。結(jié)合石油行業(yè)特色,進(jìn)行了教材與教學(xué)資料建設(shè),計算機(jī)輔助教學(xué)軟件建設(shè),工程制圖試題庫建設(shè),工程制圖精品課程網(wǎng)站建設(shè),完成了計算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)室、零件測繪實(shí)驗(yàn)室、模型制作實(shí)驗(yàn)室、模型展覽實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

制圖能力;三維建模;石油行業(yè);試題庫;網(wǎng)站

畫法幾何學(xué)自法國數(shù)學(xué)家加斯帕 ·蒙日(Gaspard Monge)創(chuàng)立至今已210余年了,它是在當(dāng)時的歷史條件下誕生和發(fā)展的,而以其為基本原理的工程制圖更是隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),逐步形成一門機(jī)械工程領(lǐng)域的重要學(xué)科。它為滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程設(shè)計和解決空間幾何問題提供了理論依據(jù)和有效的設(shè)計手段,因此歷來是高等院校工科學(xué)生的一門必修的基礎(chǔ)課程。

從工程制圖產(chǎn)生至今,其基本思路都是研究一種用平面圖形來表達(dá)空間三維形體的方法,并將其平面圖形作為一種規(guī)范圖紙用于指導(dǎo)生產(chǎn)、裝配和進(jìn)行技術(shù)交流?；谡队胺ǖ墓こ虉D樣既能清楚表達(dá)物體的形狀,又便于度量和繪制,還可照圖進(jìn)行生產(chǎn),所以,工程圖樣一直被譽(yù)為工程界共同的技術(shù)語言。然而,正因?yàn)槠浼夹g(shù)性較強(qiáng),只有受過專業(yè)訓(xùn)練的人才能進(jìn)行圖樣繪制和讀圖。從作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看,很大一部分人員在三維形體經(jīng)投影生成平面圖形過程中會感到困難。近年來,由于三維建模和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,相應(yīng)的設(shè)計軟件不斷涌現(xiàn),使用三維模型來表示空間形體已經(jīng)不再困難,結(jié)合制造業(yè)的發(fā)展趨勢,三維建模技術(shù)將逐漸應(yīng)用到制造業(yè)中,完全可替代平面工程圖樣的作用。

1 建設(shè)優(yōu)質(zhì)立體化教學(xué)資源,引入機(jī)械類制圖教育四年不間斷教學(xué)理念,培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才

1.1 進(jìn)行三維實(shí)體建模技術(shù)融會到制圖教學(xué)過程的實(shí)踐

三維模型主要表現(xiàn)設(shè)計對象的總體結(jié)構(gòu)和形狀,而二維工程圖則較全面的給出對象的尺度大小和相互位置關(guān)系,兩者在課程體系中有著同樣重要的地位。對于剛接觸制圖課的學(xué)生,我們在教學(xué)中利用形體的三維模型來加深學(xué)生對形體特征的理解和把握,從三維立體再到二維平面,對于難理解的二維圖形用相應(yīng)的三維模型進(jìn)行多角度演示,可幫助學(xué)生更快地掌握。為了便于學(xué)生課下學(xué)習(xí),我們有一套網(wǎng)上資源,豐富的模型可以讓學(xué)生達(dá)到更進(jìn)一步的理解。對于學(xué)生實(shí)際三維立體構(gòu)型能力,我們則開設(shè)了目前常用的三維軟件平臺如Pro/E,UG和Solid Edge的培訓(xùn)課程,通過對實(shí)際零件的建模,來培養(yǎng)學(xué)生的造型能力,待學(xué)生掌握方法后給予設(shè)計任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.2 機(jī)械類制圖教育面向應(yīng)用,四年不間斷,逐級強(qiáng)化

現(xiàn)代科技的發(fā)展對本課程提出了新的要求,培養(yǎng)具備扎實(shí)基礎(chǔ)知識,較強(qiáng)動手能力和工程素質(zhì)的學(xué)生是我們的教學(xué)目的。制圖能力對于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的今后從業(yè)是不可或缺的。在課程的安排上我們精心設(shè)計,大學(xué)第一學(xué)年安排制圖的基礎(chǔ)知識,如投影原理、圖示方法和制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,培養(yǎng)學(xué)生對簡單工程對象的表達(dá)能力和求真務(wù)實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng);第二學(xué)年安排計算機(jī)繪圖、構(gòu)型設(shè)計、三維實(shí)體造型以及計算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的表達(dá)能力和實(shí)體造型能力的培養(yǎng);第三學(xué)年在學(xué)生機(jī)械課程設(shè)計前安排測繪環(huán)節(jié),通過對實(shí)際裝配體以及零件的感受來訓(xùn)練徒手繪草圖能力并強(qiáng)化零件圖和裝配圖這樣實(shí)踐性強(qiáng)的環(huán)節(jié)的掌握,在隨后的機(jī)械課程設(shè)計中再進(jìn)一步加深學(xué)生的印象和理解;第四學(xué)年學(xué)生進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。針對更具體的實(shí)際課題,學(xué)生需要用各種三維繪圖工具和二維圖形來進(jìn)行設(shè)計表達(dá)和設(shè)計交流,其實(shí)際應(yīng)用能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。在設(shè)計中要求學(xué)生貫徹執(zhí)行各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范。通過四年的逐級強(qiáng)化和面向應(yīng)用的教育,學(xué)生畢業(yè)后能夠很快適應(yīng)生產(chǎn)和科研實(shí)際。

1.3 以科研成果促進(jìn)教學(xué)發(fā)展

科研在高等教育中具有十分重要的地位。從教師所從事的課題研究中衍生出具有科研背景的各種題目,要求學(xué)生利用所學(xué)的圖形學(xué)知識來完成,一方面讓學(xué)生接觸到科研前沿,從而為今后從事科研工作打下基礎(chǔ);一方面又鍛煉了學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用。教師注意將科研內(nèi)容有機(jī)地滲透到教學(xué)中,起到了引導(dǎo)學(xué)生和拓寬學(xué)生眼界的作用,而教師在科研活動所表現(xiàn)出的品質(zhì),對學(xué)生的創(chuàng)造能力、精神、態(tài)度還可起到潛移默化的熏陶作用。從事科研對教師本身也是一個自我完善的過程。

1.4 建立優(yōu)選機(jī)制,因材施教,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力

隨著高校擴(kuò)招,大學(xué)教育已經(jīng)從精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?學(xué)生的教育基礎(chǔ)參差不齊,因此因材施教就顯得更為重要。在保證整體教學(xué)質(zhì)量的前提下,把我們有限的教學(xué)力量集中到想學(xué)、有能力也有精力的學(xué)生中,起到人才孵化器的作用。平時在教學(xué)中注意觀察和引導(dǎo)學(xué)生,從中發(fā)現(xiàn)突出個體,建立課外科技小組,鍛煉其駕馭所學(xué)知識,充分發(fā)揮其創(chuàng)新能力,培養(yǎng)合作意識,也讓他們感受到學(xué)以致用的成功喜悅。對學(xué)生個體突破還可以起到帶動群體的效果,把整體的學(xué)習(xí)氛圍提升到新層次。工程測繪實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生全方位開放,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力,大大縮短未來與實(shí)際工作的銜接時間。

2 認(rèn)識課程特色,采取切實(shí)可行的教學(xué)改革措施

(1)結(jié)合石油行業(yè)特色完成教材建設(shè)。教材是課程的主要載體,是教師課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要工具,教材的內(nèi)容和質(zhì)量直接影響到教學(xué)質(zhì)量,因此教材建設(shè)是課程體系改革的重要組成部分。為提高我校人才培養(yǎng)質(zhì)量,改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,我們結(jié)合我校的實(shí)際情況,針對培養(yǎng)目標(biāo)規(guī)劃、學(xué)時數(shù)以及學(xué)生實(shí)際情況主持編寫并出版了《畫法幾何及工程制圖》教材及輔助用書(配套習(xí)題集)。

(2)CA I課件的建設(shè)。計算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展推動了制圖教學(xué)體系的發(fā)展。傳統(tǒng)的制圖教學(xué)體系與先進(jìn)的計算機(jī)輔助技術(shù)的融合成為該課程發(fā)展的必然趨勢。我們以三維實(shí)體建模、計算機(jī)圖學(xué)理論為基礎(chǔ),充分利用計算機(jī)繪圖和建模軟件,開發(fā)了一套機(jī)類、非機(jī)類、近機(jī)類多媒體課件,取代了傳統(tǒng)的掛圖、木模等,改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法及手段,使教學(xué)方法及教學(xué)手段步入現(xiàn)代化,教學(xué)更形象生動,提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。

(3)配套實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)。配合課程理論教學(xué),安排學(xué)生分別完成16學(xué)時的裝配體測繪實(shí)驗(yàn)和計算機(jī)繪圖上機(jī)實(shí)驗(yàn),2006年開始,我們重新編寫了《安全閥裝配體測繪指導(dǎo)書》《齒輪油泵裝配體測繪指導(dǎo)書》《計算機(jī)繪圖上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》。這些指導(dǎo)性的實(shí)驗(yàn)教材對學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)起到了積極作用,有助于學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。上機(jī)指導(dǎo)書的擴(kuò)展內(nèi)容對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和個性化培養(yǎng)起到積極指導(dǎo)作用。

(4)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境建設(shè)。現(xiàn)有10個獨(dú)立的制圖室(每個可容納5個教學(xué)班)用于學(xué)生儀器圖繪制、木模測繪、零件測繪及裝配體測繪。還有一個教學(xué)微機(jī)室(150多臺計算機(jī)),有良好的實(shí)驗(yàn)上機(jī)條件,保證學(xué)生一人一機(jī)。實(shí)踐環(huán)節(jié)由主講教師和助課教師共同指導(dǎo)。

(5)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的應(yīng)用。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立制圖網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、輔導(dǎo)系統(tǒng),為教師教學(xué)、輔導(dǎo),學(xué)生學(xué)習(xí)及課后做作業(yè)搭建起一座橋梁,從而創(chuàng)造一個無形的課堂。它不受時間、空間的限制。教師則以課堂教學(xué)為主、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為輔組織教學(xué)?！懂嫹◣缀闻c工程制圖》課程網(wǎng)站的建設(shè),包括該課程的教學(xué)大綱、課程電子教案、課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、課程參考習(xí)題及其答案、課程部分現(xiàn)場教學(xué)錄像、CA I多媒體課件展示等不斷更新的網(wǎng)絡(luò)資源,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

3 結(jié)束語

通過利用自主研制開發(fā)的CA I課件、網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)錄像、教學(xué)模型等教學(xué)資源,采用多媒體教學(xué),在教學(xué)手段、教學(xué)方法上不斷創(chuàng)新,很好地提高了本課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。學(xué)生不及格率明顯下降(原來30%,現(xiàn)在16%)。多媒體課件已應(yīng)用在5個學(xué)期約300個班級的教學(xué)中,學(xué)生反映良好。

教學(xué)網(wǎng)站全面運(yùn)行,網(wǎng)站資源不斷更新,充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)教學(xué)的部分網(wǎng)絡(luò)化,一方面彌補(bǔ)了利用多媒體課件的缺陷,便于學(xué)生自學(xué),極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;另一方面更便于教師與學(xué)生的溝通;大大提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果,有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。自網(wǎng)站運(yùn)行以來,點(diǎn)擊率已達(dá)10萬余次。

新的教學(xué)理念的貫徹和實(shí)施,成果顯著,學(xué)生參加圖形類設(shè)計獲全國Solid Edge第二屆設(shè)計大獎賽團(tuán)體二等獎;首屆陜西省大學(xué)生“知識產(chǎn)權(quán)杯”外觀設(shè)計大賽一等獎2項(xiàng)、二等獎2項(xiàng),三等獎1項(xiàng),優(yōu)秀獎若干;第二屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽陜西賽區(qū)二等獎1項(xiàng),三等獎2項(xiàng);西安市大學(xué)生工業(yè)品外觀設(shè)計大賽二等獎1項(xiàng);第一屆“東莞杯全國工業(yè)設(shè)計大賽”優(yōu)秀獎;陜西中聯(lián)阿姆瑞特杯家具設(shè)計大賽三等獎1項(xiàng),優(yōu)秀獎3項(xiàng);涇渭新城杯陜西省家具設(shè)計大賽二等獎1項(xiàng),三等2項(xiàng),等等。

總之,我們的工程制圖課程經(jīng)過團(tuán)隊(duì)多年的建設(shè)與改革,無論從師資、教學(xué)資源、教學(xué)內(nèi)容等方面都完全適應(yīng)西安石油大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo),為石油行業(yè)和陜西省地方建設(shè)源源不斷地輸送了大批優(yōu)秀的高級工程技術(shù)應(yīng)用型人才。

[1] 制圖教研室.深化制圖教學(xué)改革突出學(xué)生能力的培養(yǎng)[J].鄭州工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報,2000,16(4):34-37.

[2] 屈文濤《.機(jī)械制圖》課程體系改革探索與實(shí)踐[J].教書育人,2002(11):21-24.

[3] 屈文濤.將計算機(jī)技術(shù)全面融入制圖課程教學(xué)[J].涼山大學(xué)學(xué)報,2003(1):9394.

[4] 屈文濤.大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案探索與實(shí)踐[J].唐山學(xué)院學(xué)報,2003,16(增刊):99-100.

[5] 章黎麗.機(jī)械制圖課學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)[J].職業(yè)教育研究,2006(8):124-125.

[6] 杜長征,宋麗華.在制圖教學(xué)中引入三維建模的探索與實(shí)踐[J].教育探索,2009(8):25-26.

(責(zé)任編校:李聰明)

Application of 3d Modeling Technology to Strengthen Students’Practical Drawing Ability

QU Wen-tao,BAO Ze-fu,SUN Yan-ping
(School of Mechanical Engineering,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China)

This paper proposes that education in mechanical drawing should be application-oriented,continuous and strengthened increasingly for the four years.3D modeling technology should be used to imp rove engineering students’practical drawing ability,integrating 3D modeling technology with traditional drawing course to constitute the new content system and to meet the market demand and talent cultivation requirement.Combined with characteristics of the oil industry, w e carried out the construction of teaching material and educational materials,computer-aided teaching software,engineering drawing item bank and engineering drawing exquisite course web-site,and completed construction of computer graphics laboratory,parts surveying and mapping laboratory,model making laboratory,and model exhibition laboratory.

drawing ability;3D modeling;the oil industry;item bank;website

TH126

A

1672-349X(2010)06-0094-03

2010-08-24

陜西高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(陜教高[2007]68號)

屈文濤(1970-),男,教授,博士,主要從事制圖、工業(yè)設(shè)計的教學(xué)與研究。