于曉丹

機械制圖教學模庫和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計

于曉丹

(遼寧工業(yè)大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

網(wǎng)絡(luò)教學是當今一門新興授課方式，可以培養(yǎng)學生的學習興趣，提高學習效率。本文針對實物模型在教學中存在的缺點,提出了將虛擬現(xiàn)實建模與三維設(shè)計軟件相結(jié)合,制作用于輔助教學的虛擬模型的方法。首先,利用SolidWorks軟件進行三維造型設(shè)計,將文件保存為指定格式文件；然后，對文件進行編輯修改,得到所需要的效果；最后，用不同的方法來繪制交線，把二維繪圖和三維立體模型聯(lián)系起來,得到一個完整的網(wǎng)絡(luò)模型庫。這樣，在網(wǎng)絡(luò)教學中構(gòu)建的一些機械制圖課程教學系統(tǒng)以及各系統(tǒng)的應(yīng)用方式，在教學實踐中取得了良好的效果。

機械制圖；網(wǎng)絡(luò)；模型庫

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)授課的教學方式尤為重要。開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計，使教師與學生之間突破地理位置的限制，達到信息共享與交流。本文針對國內(nèi)各高校在網(wǎng)絡(luò)教學中的應(yīng)用情況和存在的問題，設(shè)計一種新型的教學模式，即對機械制圖網(wǎng)絡(luò)教學構(gòu)建多種模庫，便于教師和學生靈活運用，有助于提高學生對課堂學習的興趣和擴充知識面，并能提高教師的教學質(zhì)量。

一、在網(wǎng)上建立多種模庫

模型庫中包括立體模型庫、制圖綜合訓練模型庫、實物模型庫。學生進入模型庫后，查找自己需要了解和加深的內(nèi)容。

（一）立體模型庫

立體模型是用SolidWorks軟件進行造型設(shè)計，通過eDrawings界面，對三維立體動畫演示?？梢詫⒛Ｐ头D(zhuǎn)、放大、平移、剖切、自動播放等操作，能形象直觀地看到立體內(nèi)、外各部分結(jié)構(gòu)[1]。

針對不同的機械圖樣，配有不同的電子模型。如圖1所示，由主視圖和俯視圖，補畫左視圖。由于學生空間想象力弱，很難想象出組合體的空間形狀，即使想到空間形狀，補畫左視圖也容易出錯。此組合體涉及到立體與立體相交的截交線和相貫線，求交線部分是機械制圖的難點。借用模型，就有事半功倍的效果。圖2（a）圓柱體前、后面都開通孔，中間又有圓柱孔，只有把組合體模型剖開，如圖2（b）所示，再旋轉(zhuǎn)到指定方位，才能看出整個交線的形狀。利用講過的作圖方法，準確畫出左視圖[2]178。

圖1 組合體三視圖

圖2 組合體模型

（二）制圖綜合訓練模型庫

在制圖綜合訓練過程中，需要畫裝配圖或者由裝配圖拆畫零件圖。在模型庫中，有多種模擬的機器或部件，常見的有減速箱、千斤頂、回油閥、機油泵、銑刀頭等，最難的部件是減速箱，如圖3（a）所示。學生首先要了解組成減速箱各零件的結(jié)構(gòu)形狀，各件之間的裝配關(guān)系和工作原理，才能繪制裝配圖。在模型庫的eDrawings界面中，該件有手動和自動播放的拆卸、安裝及工作三部分的動畫。如圖3（b）是減速器的分解拆卸截屏圖，由圖中可知各零件的結(jié)構(gòu)形狀和裝配關(guān)系。

圖3 減速箱

（三）實物模型庫

為了激發(fā)學生的學習興趣和增加感性認識，在實物模型庫中，用金屬加工出許多學生看得見摸得著的實物模型，把各種模型分成平面立體、曲面立體、組合體等，再把這些模型按照不同分類，發(fā)放到學生手中。

如圖4（b）所示，學生拿到模型以后，非常開心，很認真地在觀看研究，該件是四棱錐，被正垂面截切，畫出截交線。根據(jù)理論課學到的知識，先畫截平面與四棱錐各棱線的交點，即截交線上特殊點的投影，再把各點的同面投影連線，圖4（a）所示，即為截交線的投影[2]180。

圖4 立體截交線

通過對照實物模型繪圖，形象直觀。學生們可以開動腦筋，選用不同的方法來繪制交線，把二維圖形和三維立體模型聯(lián)系起來，促使他們的空間想象力和繪圖能力得到迅速提高。

二、建立網(wǎng)上習題解答系統(tǒng)

在習題解答系統(tǒng)中，包含各章節(jié)全部習題內(nèi)容，機械制圖主要的知識點有：點、線、面→立體→組合體→軸側(cè)投影圖→機件常用的表達方法→零件圖→標準件及常用件→裝配圖。在解答系統(tǒng)中，每道題都是用動畫演示作圖過程，繪圖線條緩慢出現(xiàn)或者消隱，每一部分都詳細講解作圖方法，同時顯示該立體的空間形狀。

圖5是一個三棱錐被一個正垂面和一個水平面同時截切，其水平投影和側(cè)面投影圖。多個平面截立體是難點，學生容易混淆求點和畫線丟失。解答庫中的解題過程，其線條都是各自獨立的，模仿黑板教學方式，類似粉筆繪圖的走向畫圖，保證各投影之間長對正、高平齊、寬相等的關(guān)系，每條線和每個點都加以標注[3]，讓學生思路清晰。

學生對類似問題有了明確的了解，自然就能掌握繪圖要領(lǐng)了。

圖5 三棱錐被兩個平面截切

三、建立網(wǎng)上作業(yè)系統(tǒng)

作業(yè)系統(tǒng)包括發(fā)放作業(yè)和批改作業(yè)兩部分。發(fā)放作業(yè)包括發(fā)送對象、發(fā)送有效時間段、及格標準、允許學生對作業(yè)的修改次數(shù)、是否允許學生查看作業(yè)得分、是否允許學生貼圖答案等諸多內(nèi)容。學生做完作業(yè)以后可以隨時提交，教師根據(jù)學生提交的作業(yè)進行查看，打開批閱部分，就能看到學生所畫的作業(yè)圖了。在圖上手動批改，添加評語，給出成績，然后提交。學生能及時得到信息，查看反饋的作業(yè)。如果學生作業(yè)問題太多，可以選擇打回重做，讓學生重新做一次。如此方便快捷，不用教師在作業(yè)本上批改作業(yè)，提高了閱圖效率。學生也可以方便地看到自己作業(yè)存在的問題，及時修改，學習積極性普遍提高。

四、建立網(wǎng)上討論答疑系統(tǒng)

在討論答疑系統(tǒng)中，教師可以提前布置要預習的內(nèi)容，講解部分的重點和難點。學生也可以提出問題，針對教材或作業(yè)中存在的不明白的地方，可以網(wǎng)上溝通。有的學生是文字提出問題，有的是上傳圖形提出問題。無論哪種形式，教師都可以實時解答，進入一種良性循環(huán)，使學生熱愛機械制圖這門課程，而不是有抵觸情緒地被動學習。學生之間可以相互交流，有效地提高了他們分析和解決問題的能力。

五、建立網(wǎng)上考試閱卷系統(tǒng)

考試閱卷系統(tǒng)分兩部分：一部分是學生畫圖考試；另一部分是選擇填空考試。

針對畫圖部分，教師先上傳原圖，圖中尺寸標注要清晰合理，如圖6（a）所示。學生按照給定的尺寸，在保證機械制圖投影規(guī)律的前提下，完成答案圖形。教師在閱卷界面，可以設(shè)置“僅顯示主觀題”（畫圖題），或者“顯示全部題目”（畫圖題和選擇填空題）。在顯示考題的同時，可以“隱藏題干”，即只顯示學生畫圖答案，而不顯示原題；或者“不隱藏題干”，原題和答案同時顯示。教師在閱卷界面，可以根據(jù)顯示的答案和評分標準，如圖6（b）所示，批閱試卷。

對于試卷中選擇填空部分，教師也是先把原題和答案上傳網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)設(shè)置了自動批閱功能。學生根據(jù)每道題的內(nèi)容，進行填空。系統(tǒng)根據(jù)學生填空內(nèi)容，對照答案，自動判對錯，自動出成績。

圖6 (a) 題圖

圖6 (b) 答案

以上兩部分完成后，系統(tǒng)會自動顯示每位學生領(lǐng)取試卷時間和提交時間。因為這一切是網(wǎng)絡(luò)操作，如果想留備案，系統(tǒng)設(shè)有導出成績選項，可以快速地把學生成績導出來，實現(xiàn)用網(wǎng)絡(luò)進行教學授課和管理。這是一種新式的網(wǎng)絡(luò)教學模式，正在冉冉升起。

六、結(jié)論

基于機械制圖教學網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，加強了學生學習的主動性。在整個系統(tǒng)實施過程中，都是以學生為主體，學生可以進入不同的系統(tǒng)中，先加深感性認識，再進入作業(yè)系統(tǒng)，上升到理性階段。學生通過大量繪圖和讀圖的訓練，及時發(fā)現(xiàn)自身不足，提升自身制圖能力。在機械制圖課程的學習中，網(wǎng)絡(luò)教學起到非常重要的作用，同時也取得了良好的教學效果。學生成績比以前有明顯的提高，變被動學習為主動學習，并可以為將來踏入社會打下良好的基礎(chǔ)。

[1] 田東. SolidWorks2005三維機械設(shè)計[M]. 第1版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2006: 192-198.

[2] 朱輝. 曹桄. 畫法幾何及工程制圖[M]. 第4版. 上海：上?？茖W技術(shù)出版社, 2009: 178-181.

[3] 曾紅. 畫法幾何及機械制圖學習指導[M]. 第1版. 沈陽:東北大學出版社, 2007: 99-120.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.03.030

G642.1：TH 126.1

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1674-327X (2022)03-0121-03

2021-09-07

于曉丹(1963-)，女，遼寧丹東人，副教授。

(責任編輯：付春玲)