在中职《机械制图》教学中运用Solidworks三维造型软件的改革实践

广东 陈文昀

在中职《机械制图》教学中运用Solidworks三维造型软件的改革实践

广东 陈文昀

通过本校《机械制图》教学改革的实践，阐述三维造型软件Solidworks的优点极其在教学中的辅助作用。

绘图效率；模型辅助教学；空间思维能力；三维模型库；二维工程图库；成绩对比分析

《机械制图》是中职机械专业学生必修的一门专业技术基础课。许多学生都反映这门课难学，其中相贯线、组合体以及表达方法等部分反映的问题较多。一直以来传统制图课的教学手段是粉笔、黑板、模型加挂图，直观性较差，容易造成抽象、难懂的情况。而近年也采用了一些较先进的多媒体教学手段，通过Powerpoint或CAD软件的多方位演示增强直观性，培养学生的空间想象力，提高学习兴趣。但由于中职的学生年龄小，观察力有限，空间想象力不够，特别是对从没有接触过的机械零件缺少感性认识，所以在制图课学习中对图形的理解十分被动，无法有效提高学习效率。近年来，很多教师为了提高教学质量，在《机械制图》教学中运用Auto CAD绘图配合教学，以使教学过程生动活泼，增强学生学习的兴趣，并且取得了一定的效果。但是由于AutoCAD功能强大，操作起来不方便，特别是三维绘图部分学习难度比较大，所以在CAD辅助教学中主要运用的是二维绘图部分，对学生的空间想象能力仍然未能充分开发。

为了进一步提高《机械制图》教学质量，我校在两个机械专业中职班中进行了教学试点改革，在《机械制图》教学中融入Solidworks三维造型软件，充分调动学生的学习积极性，最大限度的开发学生的空间想象能力和动手能力，提高整体素质。

一、Solidworks三维造型软件的优点

Solidworks三维造型软件在易学、易懂、实用、绘图效率等方面有许多优点，具体如下：

1.创新的、易学易用的而且价格便宜的Solidworks是Windows原创的三维设计软件，其易用和友好的界面，可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配及生成工程图。图形界面友好，易学易用，用户上手快，因此在世界范围得到了广泛应用。

2.利用 Solidworks的拉伸、旋转、扫描、放样、倒角、抽壳、倒圆等基于特征的三维实体造型工具，能够方便、快捷地创建任何复杂形状的实体。通过草图的几何约束和尺寸约束功能，能构造出尺寸十分精确的三维模型。Solidworks的三维模型可以自动生成精确的二维工程图纸，包括基本视图、斜视图、剖视图及轴测图等，并可以在二维视图中显示尺寸和技术要求。

3.Solidworks的三维模型可以自动生成精确的二维工程图纸，包括基本视图、斜视图、剖视图及轴测图等，并可以在二维视图中显示尺寸和技术要求。对于数控专业、模具专业及汽修专业的学生来讲，专业课中将学到Solidworks或其他的三维造型软件，将有助于他们以后的学习。

二、本次《机械制图》教学试点改革中Solidworks三维造型软件的辅助作用

1.Solidworks在模型辅助教学方面的作用

《机械制图》教学内容大致包括制图基本规定与几何作图、投影法、三视图、轴测图和组合体、零件图、装配图部分等。其中，三视图、轴测图和组合体是教学中的重点难点，在培养学生空间思维能力等方面起关键作用，同时也是学习零件图和装配图的基础。所以，如何提高这一部分的教学质量是制图老师需要考虑的问题。在这部分教学中，需要大量的模型，模型增加了学生感性认识的机会，减少了教师授课以及学生接受的难度。因此，要提高教学质量，必须要有足够多的且灵活使用的模型。一般情况下，教师都使用实物模型，但是实物模型体积大，携带不便，不能修改，而且数量少不能满足师生使用要求。无现成模型时，教师只好自制模型，费时、费力，效果还不好。使用挂图或者在黑板上绘制轴测图，既不准确而且仍然属于平面图形。Solidworks强大的实体造型功能，帮助我们克服了实物模型教学的种种不足，让制图课更加形象生动、直观高效、提高教学质量。Solidworks从创建零件，组装多个零件，到渲染零件和零件的动画制作，都是在三维环境下进行的，而且可以旋转、移动零件，从各个角度观察零件。例如相贯线是教学中的难点，教师可以运用Solidworks的拖动功能很方便地造型，随时改变尺寸，并且利用零件分割或者截面功能显示内部结构。本次教改学校组织人力，结合《机械制图》教材及习题集，用Solidworks建造模型库。教师可以根据教学所需而选用模型，还可以自己创建模型。模型库的建立与应用，克服了实物模型教学的诸多缺点，减少了学生的学习难度，激发了学生的学习热情，极大地提高了《机械制图》教学的质量。

2.Solidworks在培养空间思维能力方面的作用

为培养学生空间思维能力，需要进行大量的二维与三维之间的双向思维训练。比如由轴测图画出三视图，由三视图画出轴测图。这些训练往往需要学生在课后进行。在以往的教学中，学生做练习，只能借助橡皮泥、同学之间对答案、互相讨论等低效手段来进行。可是由于学生初学制图，空间思维能力弱，缺乏感性认识，缺乏有效的自主学习条件。在练习过程中得不到及时的指导和纠正，从而产生畏缩情绪，失去学习兴趣。俗话说“兴趣是最好的老师”，学生一旦失去了兴趣，教师再怎么努力，教学质量也难以提高。可见，要改善教学状况，提高教学质量，需要大幅度增加学生感性认识，为学生提供必要的良好的自主学习条件。Solidworks能很好地实现二维工程图的自动形成，且二三维双向关联，具备完备的智能化标注能力和二维工程图的编辑、修改能力等。为此，在建造模型库的同时，也利用此功能建造了相应的二维工程图库。这样，学生在自学自练过程中，就得以及时判断自做习题的正误及问题所在，并能及时进行纠正。有了三维模型库和二维工程图库，学生增加了表象积累，启发了思维，拓宽了他们的想象力。经过一段时间的三维和二维之间的双向思维训练，学生感性认识不断增强，空间思维能力不断提高，因而也不断体验到学习的快乐，从而产生了强大的学习动力，《机械制图》的教学质量也因此得到了极大提高。

三、在教学中对学生普及Solidworks设计软件的操作方法

教师在使用Solidworks软件讲解制图知识的同时，可进一步讲解Solidworks软件的使用方法，让学生亲自动手，从前期制作简单的基本体，中期制作组合体，后期制作较复杂的剖视零件，一步一步的开发他们的创造力和培养学习的独立性，充分发挥Solidworks设计软件绘图操作简单直观、立体形象化的特点（一般技校生学习4个课时即可画出简单的基本体），大大增强学生对抽象事物的理解与感受，使学生能在任意角度观察到物体的投影变化，降低了相应知识点的学习难度，激发学生对《机械制图》课的学习兴趣，弥补传统教学方法在直观感、立体感等方面的不足、教学效率低等缺点，取得传统教学方法无法比拟的教学效果，将课堂教学引入全新的境界，教学效率得到大幅度的提高。

四、本次教学改革的效果

1.对试点班级(总共两个教改班级和两个普通班级)的期末考试成绩作横向对比和分析，结论如下：

（A班为高职预备班，B班为普通中职班）

通过下图分析，可以看到教改班级的考试合格率、平均分、高分率等指标均高于普通教学班级，教学效果良好。（图一）

2.对学生的问卷调查

问卷题目一：你对机械制图课感兴趣吗？对机械制图课老师的教学方法满意吗？（图二）

问卷题目二：你认为什么时候开始学习计算机绘图比较合适呢？（图三）

并且我们还对教改班同学的期末教学评议进行了分析，同学们对《机械制图》课授课老师的的教学满意度均为100%，证明学生是支持教学改革，对教学改革有较高的热情，认为这项教学改革是好的、成功的、有必要的。

五、本次教学改革的结论

通过试点教学改革发现，教改班级学生的空间想象能力明显比普通教学班级的学生强，在解答题目的时候反应快了不少，较容易想象出物体的空间造型。特别是在制图学习中比较难掌握的组合体的“二补三”、“补缺线”、剖视图、断面图等部分，教改班的学生可通过主动运用Solidworks软件的操作，将平面图形上的抽象图形转化为具体的三维立体，大大提高了他们的空间想象力和创新设计能力。大部分学生都希望能在学习《机械制图》的过程中同时学习相关的计算机绘图软件，特别是教改班的同学通过课程改革教学后，均认为应该在学习机械制图的同时也学习《计算机三维实体造型》内容，课改对培养他们的自我解题能力、创新设计能力、实际动手能力、学习兴趣等方面有很大的帮助。通过进行这次课程改革，打破了以教师为中心的传统教学模式，构建以学生为认知过程的主体。在教学目标的设置、教学设计和教学过程中着重体现学生主动参与双边活动的新型教学模式，同时也培养及强化了师资队伍，提高了任课老师的综合素质。

[1]张燏.三维造型软件Solidworks在机械制图教学中的运用.本溪冶金高等专科学校学报，2010.(7）152-153.

[2]杨国新，王定标.基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术.煤矿机械，2007.(7)：75-76.

[3]张婷.中职机械制图课课程改革结题报告.广州市轻工高级技工教学改革小组，2010.1.

（作者单位：广州市轻工高级技工学校汽车工程系）

（编辑 王旸）