李曄　李強(qiáng)

摘 要：利用SketchUp軟件具有操作簡(jiǎn)單、快速建模、易于修改等特點(diǎn)，本文以組合體和剖視圖為例，探討了將SketchUp應(yīng)用于工程制圖的教學(xué)實(shí)踐方法。通過(guò)構(gòu)建模型實(shí)現(xiàn)二維圖形與三維立體的轉(zhuǎn)換，使得空間構(gòu)思過(guò)程直觀化、可視化、動(dòng)態(tài)化，拓展學(xué)生空間思維能力。

關(guān)鍵詞：SketchUp；工程制圖；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

工程制圖作為一門與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的抽象性一直是教學(xué)的難點(diǎn)。對(duì)于剛剛接觸制圖的學(xué)生，大多數(shù)空間想象和思維能力偏弱，認(rèn)為課程內(nèi)容難于理解，學(xué)習(xí)的積極性普遍不高。傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，教師常常借助三維實(shí)體模型、掛圖和多媒體課件來(lái)輔助空間感的建立。其中，三維實(shí)體模型能最直觀的表達(dá)形體的基本特征，但它的制作存在工序復(fù)雜、難度大、耗時(shí)多的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)技術(shù)日趨成熟，三維模型設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)單、直觀、快速、便于修改等特點(diǎn)被逐漸引入工程制圖的輔助教學(xué)中來(lái)。

一、SketchUp用于工程制圖輔助教學(xué)的特點(diǎn)

SketchUp又稱“草圖設(shè)計(jì)大師”，是Google公司的一款專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，目的是將立體建模從復(fù)雜的構(gòu)建過(guò)程中解脫出來(lái)，以最便捷、自由化的方式建立，軟件本身操作簡(jiǎn)單、快捷，可視化程度高，借助相關(guān)插件更能構(gòu)建出復(fù)雜多變的立體模型。

工程制圖主要培養(yǎng)學(xué)生形體分析能力，能夠正確讀圖和制圖。學(xué)生需要在頭腦中建立三維立體模型，利用正投影法把三維立體模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖。而借助于SketchUp輔助工程制圖教學(xué)，可以使這種空間想象的過(guò)程直觀化、具體化，有助于學(xué)生的理解和掌握。在工程制圖的教學(xué)內(nèi)容中，組合體和剖視圖的理解相對(duì)較難，我們可以將SketchUp計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)作為組合體和剖視圖讀圖的一種新方法。

二、運(yùn)用SketchUp進(jìn)行組合體讀圖和制圖的教學(xué)

在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，教師對(duì)圖樣的立體構(gòu)建，實(shí)際就是一個(gè)圖形分析和讀圖的過(guò)程，學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)看到老師從平面圖形構(gòu)建立體模型的每個(gè)步驟，然后借助于正投影法，實(shí)現(xiàn)三維立體模型與二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化。

如圖1所示，對(duì)照組合體三視圖的主、俯視圖進(jìn)行形體分析，在SketchUp中導(dǎo)入在CAD中繪制好的俯視圖圖樣，利用SketchUp平面“拉伸”命令逐步構(gòu)建立體模型，對(duì)照主視圖進(jìn)行調(diào)整修改，得到準(zhǔn)確的三維立體模型（如圖2），實(shí)現(xiàn)二維平面到三維立體的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化；利用“環(huán)繞”功能以不同視角觀察模型，利用正投影法再將三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖樣。整個(gè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單、直觀易懂，學(xué)生可以清楚的看到每一個(gè)操作步驟的細(xì)節(jié)，教師在教學(xué)過(guò)程中亦可以和學(xué)生互動(dòng)交流，做到教師輕松教學(xué)，學(xué)生易于掌握的目的，極大地改善了學(xué)生對(duì)空間三維模型構(gòu)建的思維模式。

三、SketchUp在剖視圖教學(xué)中的具體應(yīng)用

當(dāng)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，常采用“剖視”的方法解決物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表示問(wèn)題。假想用剖切平面剖開(kāi)物體，將處在觀察者與剖切面之間的部分移去，將其余部分向投影面投射所得到的圖形稱為剖視圖。由于“假想”是一個(gè)極其抽象的過(guò)程，學(xué)生作圖完全依靠空間想象，所以在繪制剖面圖時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，漏畫(huà)、錯(cuò)畫(huà)線的問(wèn)題比較突出。傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要依賴于教師的語(yǔ)言描述，往往不能很直觀的講清楚各部分的剖面情況，學(xué)生要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的空間思維轉(zhuǎn)化的適應(yīng)過(guò)程。

目前，SketchUp8.0版本對(duì)以前的剖切功能進(jìn)行了進(jìn)一步的提升，對(duì)之前版本中出現(xiàn)的剖切后的面是“空”的問(wèn)題進(jìn)行了修復(fù)。教師在剖視圖的教學(xué)過(guò)程中，可以利用草圖大師的剖切功能，動(dòng)態(tài)地演示對(duì)模型的剖切過(guò)程，生成剖視圖，使學(xué)生對(duì)剖切后的模型分析具體化、直觀化。圖3為使用“剖切”命令將模型沿中心線全剖后的形體，但此時(shí)所得到的模型剖切表面仍然表現(xiàn)為線條勾勒的空心面。利用SketchUp8.0的新增功能，在選中剖切平面的情況下，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在下拉菜單中選擇“生成剖面選項(xiàng)”，在彈出的對(duì)話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，生成剖面（如圖4）。之后，對(duì)剖切后的形體進(jìn)行正投影即可輕松完成剖視圖的繪制，實(shí)現(xiàn)抽象過(guò)程的直觀化，提高教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

四、對(duì)未來(lái)的工程制圖教學(xué)的思考

通過(guò)SketchUp8.0展現(xiàn)出的強(qiáng)大功能，在教學(xué)初期，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生熟悉空間結(jié)構(gòu)、快速掌握工程圖樣三視圖的繪制起到了一定的促進(jìn)作用；后期對(duì)復(fù)雜圖形的空間結(jié)構(gòu)亦可通過(guò)軟件輔助分析，幫助學(xué)生從三維立體的視角掌握讀圖和制圖的方法。在今后的教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)大力推薦計(jì)算機(jī)輔助軟件在基礎(chǔ)教學(xué)中的實(shí)踐與應(yīng)用，將傳統(tǒng)的平面教學(xué)模式引向三維立體模式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，快速掌握基礎(chǔ)課程。

可以建議學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)SketchUp軟件，在建立模型的過(guò)程中加深對(duì)工程圖樣的認(rèn)識(shí)和理解，熟悉二維圖形與三維立體間的轉(zhuǎn)變，做到事半功倍的效果。另外，隨著SketchUp版本不斷提升，功能逐漸完善，適用的插件也會(huì)日益增多，這對(duì)于復(fù)雜模型的構(gòu)建也將變得更加智能化，將對(duì)教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率產(chǎn)生巨大的

幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮秋官.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.1

[2] 金志輝，金志梅等.SketchUp軟件輔助建筑工程制圖與識(shí)圖教學(xué)[J].科教文匯，2012（6）：65-66，74

[3] 廖小烽. SketchUp在《建筑制圖》教學(xué)中的應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)， 2007：53-56

作者簡(jiǎn)介

李曄（1982-），女，內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師。

李強(qiáng)（1982-），男，呼和浩特市園林管理局滿都海公園管理處，從事園林設(shè)計(jì)與施工工作，熟悉多種計(jì)算機(jī)繪圖軟件。