三维软件在工程制图教学中的应用研究——以SolidWorks软件为例

◆肖章 周立峰 罗彪

三维软件在工程制图教学中的应用研究
——以SolidWorks软件为例

◆肖章 周立峰 罗彪

选用三维软件中常见的SolidWorks软件，研究归纳三维软件在工程制图教学中五个方面的应用，并提出三维软件在教学中的应用方法，旨在提高工程制图教学的教学方法水平和教学质量。

三维软件；SolidWorks；工程制图

1 前言

图1 基本三视图

近年来，由于三维软件创建的立体模型具有良好的直观性，非常有利于工程制图的教学，三维软件越来越多地出现在工程制图教学当中[1-2]。虽然三维软件在工程制图教学中已经应用十分广泛，但是对于三维软件在教学过程中具体的应用范围尚不明确，往往只局限在具体的某一章节知识点的应用[3]，并且针对三维软件的合理应用方法研究甚少，往往只局限于某一种类型的应用方式，如融入式、任务驱动式等[4-5]。目前经常使用的三维软件有Pro/E、SolidWorks、UG、CATIA等，这些软件基本功能相似。本文以SolidWorks为例，探讨其在工程制图教学当中的应用及应用方法。

图2 立体模型

2 三维软件在工程制图教学中的应用

本文研究归纳出三维软件在工程制图教学中五个方面的应用。

穿插说明难点 在工程制图这门课程中，有些部分内容比较抽象不好理解，比如立体的截交线和相贯线的投影、剖视图等章节。如果利用SolidWorks软件创建相对应的三维立体模型，可以很好地帮助学生进行理解，迅速掌握知识点。如两个圆柱体相贯，其相贯线为一条空间曲线，如果只从三视图（图1）进行分析，很难想象相贯线的空间形状及理解其对应的投影。通过SolidWorks软件建立的模型（图2），可以清晰地理解这条空间曲线的形状和分布，进而分析出这条相贯线的三面投影形状。

引出知识点（任务驱动式教学） 在工程制图教学中，教师往往先给出一个任务，进而引导学生如何一步一步完成这一目标，这种教学方式为任务驱动式教学。三维软件可以参与到这一教学过程中，并起到一个引出知识点的作用。在工程制图教学中，通过三维软件特征树功能可以引导学生怎么通过基本体，经过一系列的切割或者叠加，形成最后的立体模型。这个过程可以很直观地让学生掌握立体的形成。例如：图3所示为一个利用SolidWorks软件建立的组合体。通过图4所示的特征树，可以很清晰地看出在最初拉伸形成的一个长方体的基础上，通过四次拉伸切除，形成最终的组合体。

图3 组合体立体模型

作者：肖章，南华大学机械工程学院助教，研究方向为机械电子工程；周立峰，南华大学城市建设学院助教，研究方向为车辆工程；

罗彪，南华大学机械工程学院助教，研究方向为智能建筑（421001）。

图4 特征树

举例说明（建立虚拟模型库） 在SolidWorks软件中带有设计库功能，在该设计库中自带了国标标准件模型。并且还可以自定义设计库，将一些常用件加入设计库。在工程制图教学中，在讲授到标准件、常用的机械构件等相关章节时，可以调用软件中的模型库，通过虚拟的方式给学生展示各种模型。如从模型库中调出轴承标准件中的深沟球轴承与推力球轴承，可以很立体直观地展示给学生，如图5所示。

图5 轴承立体模型

激发设计创新 利用SolidWorks软件还可以激发学生的设计创新能力。如工程制图中组合体构型设计章节要求学生能够通过一个基本视图或者两个基本视图想象出多个不同的组合体。在教学过程中可以利用SolidWorks软件创建出具有相同二视图的不同立体模型，在授课过程中通过立体模型引导激发学生的想象能力和创新能力。

建立逆向思维（二维、三维之间的转换能力） 在画法几何阶段，教学重点在于培养学生识图画图的能力。识图即通过基本三视图想象空间立体，画图即通过空间立体画出相应的基本三视图。这是一个二维和三维之间的转化问题，而许多学生在三维和二维之间找不到联系点，因此学习上遇到困难。在教学工程中利用SolidWorks软件中的将立体模型转化为工程图功能，可以迅速将组合体或者零件模型转化成工程图。课堂通过演示这一过程，可以很清晰地分析对比三维模型与工程图之间的对应关系，培养学生三维转换二维的能力。

3 三维软件在工程制图教学中的应用方法

在工程制图教学中，应以原有的教学方式为主体，三维软件教学为辅。在工程制图授课中，课件的讲授依然为主要的教学方式。因为工程制图课程中存在大量的概念、作图方法等理论知识，需要通过课件讲授的方式传授给学生。而三维软件的应用只是作为一种辅助工具，让学生能够更快、更好地接受知识。

在工程制图教学中，三维软件必须围绕工程制图教学目的进行应用。三维软件的功能繁多，有许多功能和工程制图并无直接关系，这一部分内容应该留给学生课后自学。在课堂上，三维软件的应用应紧紧围绕工程制图知识点。在三维应用过程中，应先明确需要讲授的知识点，然后根据需要引用三维软件进行辅助教学。

4 结语

三维软件可以快速构建非常直观的三维立体模型，并且实现和二维工程图的转换。因此，三维软件今后将会更广泛地应用到工程制图教学中来。明确三维软件的应用范围，正确应用三维软件，将有助于学生高效地获得工程制图相关知识，也有助于教师使用三维软件丰富教学方法，更加有效地传授课程知识。本文以SolidWorks为例，研究了三维软件在工程制图教学上穿插说明难点、引出知识点、举例说明、激发创新和建立逆向思维等五个方面的基本应用，并且围绕这五个方面的应用提出三维软件在工程制图教学上两个方面的具体应用方法。

[1]叶军,孙根正.三维建模引入制图课程的改革研究[J].工程图学学报,2008(2):168-172.

[2]童秉枢,易素君,徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J].工程图学学报,2005,26(4):130-135.

[3]刘永霞,彭如恕.基于Pro_E三维建模的工程制图教学方法研究[J].中国教育技术装备,2010(21):108-109.

[4]刘永霞,彭如恕.基于任务驱动法的工程制图教学研究[J].中国教育技术装备,2013(27):75-77.

[5]田广才,段志坚,杨甫勤,等.工程制图教学的Pro_ E融入式研究[M]//2012管理创新、智能科技与经济发展研讨会论文集.2012:7-10.

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