吳博

摘 要：信息時代，教學(xué)手段也要跟著時代的變化而變化，傳統(tǒng)機械制圖模型已經(jīng)不能夠很好地符合時代發(fā)展的需求，利用計算機軟件技術(shù)建立虛擬教學(xué)模型是一種新的教學(xué)手段。利用虛擬模型輔助教學(xué)，一方面是學(xué)生感性認(rèn)識增加，達(dá)到化難為易的效果，對培養(yǎng)學(xué)生空間形象思維能力起到很好的輔助作用。另一方面由于虛擬模型庫的可存儲性和網(wǎng)絡(luò)化，教師的輔導(dǎo)難度和工作量都減輕了，而輔導(dǎo)的強度反而得到增強。

關(guān)鍵詞：機械制圖;模型庫;構(gòu)建

機械制圖課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)第一學(xué)期就開始接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對后面課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐起著重要的技術(shù)基礎(chǔ)作用，良好的圖形表達(dá)和理解能力是工程技術(shù)人員必備的專業(yè)素質(zhì)。在機械制圖的學(xué)習(xí)過程中，空間形象思維能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，無認(rèn)是從“視圖—立體”還是“立體—視圖”的過程都需要空間形象思維能力，因此，機械制圖教學(xué)常把培養(yǎng)空間形象思維能力作為最重要任務(wù)貫穿整個教學(xué)過程。在以往的教學(xué)過程中，常利用多種手段來培養(yǎng)學(xué)生空間形象思維能力，比如采用塑料模型、鋁合金模型和木質(zhì)模型進(jìn)行教學(xué)，采用掛圖進(jìn)行教學(xué)，采用膠泥捏造模型等，這些教學(xué)手段都曾經(jīng)取得過不錯的教學(xué)效果。

1.傳統(tǒng)教學(xué)模型庫特點

木制模型、鋁合金模型和塑料模型三大件是機械制圖教學(xué)中多年來常規(guī)的模型配備，機械制圖教學(xué)常規(guī)模型具有真實感強、可供學(xué)生觸摸的優(yōu)點，但其缺點也是顯而易見的，比如一次性投資過大、使用過程中模型容易磨損、模型笨重而不便搬運、模型形體不可更改、模型總體數(shù)量有限?？傮w而言，常規(guī)實物模型基于以下原因已經(jīng)滿足不了教學(xué)信息化背景下的機械制圖教學(xué)，一是實物模型因為體積過大和重量過重而使得在實驗室到教室的搬運變得困難，搬運過程成了教師的學(xué)生負(fù)擔(dān)，同時，因模型體積相對整個教室學(xué)生群體而言又過小，在講課過程中導(dǎo)致后排無法看清實物模型從而影響了教學(xué)效果;另一方面，常規(guī)的實物模型由工廠定制而成，從購買使用開始基本無法改變其形狀，而現(xiàn)代機械制圖教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不斷改進(jìn)，題庫和例題不斷豐富，顯然，形態(tài)基本穩(wěn)定不變的傳統(tǒng)教學(xué)模型已無法滿足機械制教學(xué)內(nèi)涵不斷改進(jìn)的需要。

2.虛擬模型庫的特點

教師可以把應(yīng)用計算機軟件創(chuàng)建的機械制圖三維和二維模型庫文件在于移動硬盤、移動磁盤、手機存儲卡、網(wǎng)絡(luò)硬盤等存儲介質(zhì)上，也可以做成學(xué)習(xí)網(wǎng)站，方便師生隨時調(diào)用，沒有了傳統(tǒng)實物模型重量和體積問題困擾，當(dāng)教學(xué)中把三維模型投影于屏幕上時，整個教學(xué)班級都可以清晰的看到，提高最教學(xué)效果。利用三維軟件創(chuàng)建的虛擬模型通過渲染、剖切、旋轉(zhuǎn)、爆炸等技術(shù)處理，達(dá)到外型美觀逼真、內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰可見、裝配關(guān)系清楚等特點，教學(xué)時很難用語言表達(dá)的一些東西學(xué)生一看模型就懂了，達(dá)到化難為簡的效果。還可以輸出二維圖形，使三維模型和二維視圖有機聯(lián)系起來，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的橫向比較，如對裝配體等結(jié)構(gòu)，可以做成裝配動畫，使學(xué)生學(xué)習(xí)時更加清晰、生動、形象。三維軟件創(chuàng)建的虛擬模型還有一個特別方便之處就是隨時可以更改虛擬模型的結(jié)構(gòu)，隨時方便的增加新的模型，所建立的模型庫也是一種不斷增加變化的庫，不是一成不變的庫，一旦教學(xué)內(nèi)容有變化，可以在計算機上低成本輕松的更改虛擬模型庫。把機械制圖虛擬模型庫建成一個課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生就可以在時間和空間上做到學(xué)習(xí)的自由，無論是在寢室，甚至是假期在家里都可以通過互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)輔助學(xué)習(xí)機械制圖知識，做到隨時學(xué)習(xí)的效果。學(xué)生也可以把三維模型文件存于智能手機上，實現(xiàn)實時學(xué)習(xí)的效果。三維模型轉(zhuǎn)為二維輸出建立對應(yīng)的二維圖形庫，便于學(xué)生實現(xiàn)“體—圖—體”的思維轉(zhuǎn)換，使機械制圖知識沉淀于學(xué)生知識體系中。

3.三維模型庫的建設(shè)過程

3.1計算機軟件平臺選擇

UG軟件具有強大的三維建模和編輯功能，參數(shù)化設(shè)計功能便于模型特征的修改，而同樣強大的二維工程圖輸出功能使三維轉(zhuǎn)二維十分便捷。AUTOCAD軟件是最出名的二維繪圖軟件，在此采用是為了編輯一些從UG軟件工程圖輸出時過于復(fù)雜的平面圖。Edarwingsfornx軟件主要是為了從UG軟件另存一種*.eprt格式的文件，這種文件能在沒有安裝UG軟件的電腦了打開，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、放大、縮小和測量的功能，便于學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。利用microsoftfrontpage軟件實現(xiàn)網(wǎng)頁化編輯，使用網(wǎng)站架構(gòu)建立機械制圖模型庫。

3.2機械制圖三維模型庫的建立

利用UG三維建模功能，建立機械制圖課程中基本體、組合體、相貫體、組合體表達(dá)方法、典型零件、標(biāo)準(zhǔn)件、常用件、裝配體等模型的二維視圖、三維模型和裝配動畫。在UG中建立草圖，對草圖進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計編輯，對完成的草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作獲得特征，對特征進(jìn)行倒角、抽殼、倒圓、鏡像等操作完成建模，獲得三維模型并保存為文件。如果所繪制的是裝配體，則需要進(jìn)入對裝配體各個零件先進(jìn)行建模，然后在進(jìn)入裝配模塊進(jìn)行裝配獲得裝配體三維模型，在裝配過程中，UG可以進(jìn)行錄相，所獲視頻文件保存為*.avi文件。

3.3機械制圖二維模型庫的建立

在UG中打開工程圖模塊，導(dǎo)入已經(jīng)保存好的UG文件，根據(jù)視圖表達(dá)方法選擇合理的表達(dá)方法和圖紙大小生成模型的平面視圖，需要標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求視圖就按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注，生成三類平面圖：無標(biāo)注視圖、有詳細(xì)標(biāo)注零件圖、標(biāo)注齊全的裝配圖。對于UG中無法完成的平面圖可以導(dǎo)出到AutoCAD中進(jìn)行更準(zhǔn)確的繪制和標(biāo)注，保存為*.jpg格式平面圖文件，獲得的平面圖。

3.4機械制圖動態(tài)庫的建立

在Microsoftfrontpage中建立網(wǎng)頁，按如圖3所示的網(wǎng)站架構(gòu)建立模型庫，以模型圖片作為超鏈接按鈕，連接到相應(yīng)三維模型（edarwings的*.eprt格式文件）、二維模型（*.jpg格式文件）和動畫（*.avi格式文件）。最后打成文件包，發(fā)布于學(xué)校網(wǎng)站上供學(xué)生學(xué)習(xí)。

結(jié)語

教學(xué)手段要跟著時代的變化而變化，在近幾年中的計算機技術(shù)大力發(fā)展中，傳統(tǒng)的機械制圖的優(yōu)勢已經(jīng)不復(fù)存在，利用計算軟件建立模型是一種新型的教學(xué)方式，能夠極大地提高學(xué)生的思維空間能力和畫圖技巧，對于一些難以理解空間結(jié)構(gòu)的學(xué)生更是一個不可多得的學(xué)習(xí)方式，另一方面由于虛擬模型庫的可存儲性和網(wǎng)絡(luò)化，使學(xué)生課外學(xué)習(xí)機會增多了，學(xué)生接受輔導(dǎo)的時間和空間都擴大了，教師的輔導(dǎo)難度和工作量都減輕了，而輔導(dǎo)的強度反而得到增強。

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