基于Creo Parametric的机械制图助学型交互式课件的开发与应用

李玲+李卉+于水琴

摘要：近些年随着三维造型技术的介入和迅猛发展，其造型设计的直观、动态、快捷及实时性等优点，能帮助学生快速建立“体”这一概念，有效拓展空间思维能力，较之传统的教学手段学生对于教学内容的理解显得更加透彻。本教学团队利用Creo Parametric软件强大的三维建模功能和方便的可视化实时动态观察、截切等功能，精心制作了一套难度适宜的三维立体教学模型库，并将其与现有的课程资源进行了创新与融合，开发制作出一套适合机械类专业学生的助学型交互式课件。

关键词：Creo Parametric；机械制图；交互式课件

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）37-0196-02

在大力提倡素质教育和创新人才培养的今天，《机械制图》课程发挥着举足轻重的作用。该课程是工科院校中一门实践性较强的技术基础课，其主要目标是培养学生具有一定的空间构思和想象能力以及绘制和识读机械图样的能力。如何让形象思维与构形能力参差不齐的工科大学生短时间内有效具备这些能力，一直是各个高校从事制图教学的教师重视和思考的问题。近些年随着三维造型技术的介入和迅猛发展，其造型设计的直观、动态、快捷及实时性等优点，能够迅速激发学生的学习热情，帮助学生快速建立“体”这一概念，有效拓展空间思维能力，较之传统的教学手段学生对于教学内容的理解显得更加透彻，更易解决形体投影图中难以理解的问题。本教学团队利用Creo Parametric软件强大的三维建模功能和方便的可视化实时动态观察、截切等功能，精心制作了一套有代表性的难度适宜的三维立体教学模型库，并将其与现有的课程资源进行了创新与融合，开发制作出一套适合机械类专业学生的助学型交互式课件。

该课件的研制分为三个阶段：三维立体教学模型库的建立；助学交互式课件的建立；实践与反馈、完善。

一、三维立体教学模型库的创建

1.素材的分类、模型库的制作。该阶段是本课件制作的核心阶段。首先，对教材、习题集及部分典型零件和装配体进行收集、归纳和分类，筛选出一批具有代表性的素材，应用Creo Parametric进行参数化实体建模，形成一整套与传统实物模型相补充的更丰富形象的机械制图三维立体模型库。

2.相关技术手段。Creo Parametric是PTC公司核心产品ProE的升级版本，它整合了PTC公司的三大软件技术：ProE的参数化技术、Co Create的直接建模技术和Product View的三维可视化技术，是一款功能强大的新一代参数化三维实体建模设计软件。在制作时，可根据形体的复杂程度和应用情况进行针对性的造型，如简单实体造型、组装造型、富有感官效果的立体渲染与着色。但由于Creo Parametric软件占有空间较大，不利于在教室電脑端随时安装使用，因此把制作完成的各模型放在Creo自身携带的浏览器中进行观察操作。该三维浏览器具有体积小、程序安装灵活方便等优点，可将其随时随地安装在教室或PC上。在其上对模型可任意旋转、平移、动态叠加组合以及虚拟拆装等，其效果生动直观、形象逼真。通过多视角的可控制化的动态观察和演示，可将人们的感觉和知觉从二维平面迅速带进一个栩栩如生的三维动态世界。

例如，两正交圆柱相对直径的大小对相贯线形状和位置的影响，传统的PPT演示和讲解难以使学生理解透彻，使用Creo建模并实时改变模型参数，可将相贯线的形状变化趋势得到直观明了的动态展示，促使学生迅速理解并总结出相贯线“包小凸大”的形状规律，如图1。又例如，空心圆柱体上穿孔和切U形槽，其实二者作图的实质相同，但学生对于切槽的想象容易走偏，作图常常出错。通过改变参数，对比演示，从而有助于学生理解本质，把握作图要领，如图2。

3.模型库的应用方式。该套三维模型库应用方便灵活，首先可作为课件的重要资源通过相应技术融合到教学课件中；其次也可作为助学型的独立素材发布给学生，作为学生随时随地可请教的学习资源。该模型库难度搭配适宜，有浅有深，学生可根据自身对教学内容的掌握程度自主学习。

二、助学型交互式课件的制作

该阶段的任务是将精选制作出的各种素材（文字、图形、图片、动画、视频及三维模型等）集成一体，创建完成一套完整的助学型交互式课件，其中，制作编辑各种视频及微课等教学资源是重点。

将三维立体模型根据教学需要进行动态演示操作，整理周边环境，用视频编辑软件Camtasia Studio实时录屏，配以教师旁白、讲解，从而制作成一个个短小精练方便实用的模型观察视频文件，还可结合一些重要的知识点或习题录制编辑成若干微课。这些资源不仅可单独使用，而且可配合其他文字内容、图形、链接等资源进行有机融合，重点鲜明，条理清楚，形成完整的兼有讲、练、测及附件学习资源的让学生有一种真正参与感的机械制图交互式教学课件。

例，在机件表达方法的综合训练这一节，对于形状结构不规则、内外形都需表达的形体，使用原有的PPT静态图片进行讲解无法使学生全面清晰地理解，采用交互的动态视频展示，学生头脑里不清晰的构思立刻明朗，从而助其快速确定表达方案，如图3。

三、课件的应用形式及效果

该套课件可以课堂教学和课后助学两种形式应用：

课堂教学：每章节内容以PPT形式打包呈现，其兼容性好，方便在任何教学和交流场所使用，无须顾忌网络及软件体积庞大等问题。

课后助学：将课件的每章节都转化成视频文件格式（.swf或MP4）发布于校园网络教学平台上供学生学习。.swf视频动画格式具有画面清晰、占用空间小、交互性好等优点，借助于Ispring插件将课件和习题讲解转化成.swf格式文件，从而将课内、课外有机衔接，为学生营造了课前有兴趣预习、课后能主动针对性复习巩固的知识环境。

通过本套助学型交互式课件的开发和教学实践，教师们因努力钻研学习而提高了驾驭数字化资源及多媒体技术的水平，真正实现了教学手段和方法的改进；学生在感受现代教育技术魅力的同时，学习机械制图的积极性和主动性更高了，课内、课后学习氛围活跃，师生间交流问题更直观流畅，教学效率和学习质量都有了显著的提升。

参考文献：

[1]丁一，钮志红.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2012：8.

[2]许国玉，等.机械制图融合式交互课件研究与教学实践[J]，图学学报，2015，（6）.

[3]蒋信宝.机械制图课程教学模型三维立体动画库的开发与应用[J].技术与应用，2016，（5）.

[4]张京英，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010，（6）.endprint