Solidworks Composer在职业院校机械类课程教学中的应用

林裕程

机械属于一门多领域结合的学科，课程内容概念性强且难以理解，随着市场对机械专业技术要求的提升，机械类课程的复杂性也逐渐提高。面对机械课程的现状，如何灵活使用教学方法提升学生的学习效率，如何将复杂的课程拆解分析传授给学生，是职业教育机电工艺专业面临的问题。在日常教学中，机械类专业的课程往往会涉及大量的机械构造、零件结构以及各个零件间的装配关系。在传统教学模式中，教师通常使用二维平面图形来授课，学生无法直观地理解和观察机构的运动方式，只能通过空间想象来辅助理解相关内容。

近些年来，国家越来越重视职业教育，也急需大量的机械类技术人才。而在机械类课程受到自身复杂程度和技术要求高的限制，若教学方法不灵活，教学模式死板，则会降低学生的学习热情，造成学生在课堂教学中学习积极性难以提高，导致缺乏课堂的活跃性，不利于机械类专业学生对于专业知识的理解掌握。教师是课堂教学中的核心。当前职业院校优秀的机械类专业教师稍显不足，同时很多年轻的专业教师，由于刚刚从高校毕业就走上讲台，自身缺乏必要的实际生产经验，更难以从更科学、更实际、更规范的角度来完成日常的教学任务，很大程度上会影响到教学的水平。而提升教学质量的关键在于提升教师教学与知识水平，尤其是在教育事业急速发展的今天，只有提高师资队伍的综合能力和素养，才能培养出更多具有实践能力和应用能力的机械类人才。

因此，我们要在课堂中增强教学的互动性与直观性，感性认知和实践教学尤为重要。近些年来，职业院校机械类课程的教学理念发生了很大的变化，摒弃了传统的“灌输式”“填鸭式”教学模式，引入了多媒体教学、VR（虚拟现实）以及AR（增强现实）等信息化教学方法。这种以现代信息技术为基础，以教育理论为指导的教学方法有助于激发学生的关注度，让学生对于枯燥难懂的机械专业知识产生兴趣。

在学习兴趣和学习热情的激发下，教师及时有效地进行引导，让学生主动参与到学习过程之中，提升学生的学习主动性和成就感，培养学生的机械课程学习思维，养成良好的学习习惯，从而综合提升学习效率。笔者结合目前职业院校的机械类课程教学实际情况，在使用3D软件的基础上结合Solidworks Composer制作动态课件，演示零件和机构的外部形状和内部结构，并可以制作机械产品的虚拟拆装和运动仿真，使得课堂教学更加生动，学生更易于理解复杂机构的构成和运动，节省了教学时间，提高了学习效率。

一、Solidworks Composer简介

Solidworks Composer是一款基于三维数模进行技术文档创作及动画制作的互动式交流软件，可以直接使用3D模型创建三维数字化文档，利用软件的内建功能，可以快速建立各种三维动画、爆炸图、零件图以及交互式零件表。该软件可以整合现在所有主流的三维设计软件的文件格式，如UG NX、PROE、Catia以及Solidworks及其他多种三维CAD格式文件。同时，Solidworks Composer容易学习，动画制作效果出色，且简单便捷，因此适用于机械构造和机构运动的CAI（Computer Aided Instruction，计算机辅助教学）课件制作。

Solidworks Composer以其自身特殊的形式，有助于更加立体化地展示复杂的机械知识，有助于对课程中的难点进行拆解分析，并且根据课程的进度和要求，进行灵活的调整和整合，在视觉、听觉等多角度的思维刺激下，使学生能够更加清晰地了解知识，掌握思维，破解难点。生动、活泼的形式还能极大地吸引学生的关注，燃起学生的学习热情，让学生脱离枯燥的传统的课堂，主动走进机械工艺的知识殿堂。学生对于知识的学习是一个认知的建构过程，因此学生的学习需要相应的知识建构和团队协作。教师借助Solidworks Composer能够為学生搭建机械知识学习的阶梯，让学生逐步构建出属于自己的机械思维树，在主动、活泼和快乐的氛围中学会知识。

二、交互式动画在机械类课程教学中的应用方法

1.学生需求分析

使用Solidworks Composer制作交互式模型是为了让学生更加清晰地掌握机械专业知识。因此，教师在课程教学之初要了解学生的学习需求，结合教学目标和教学大纲，掌握学生目前的知识水平与教学要求水平之间的差距。教师应当从教学目标、教学内容、教学设计、教学技术运用和模型教学效果评价五个方面展开调查，以期达到教学架构完整，方向清晰，策略得当，有趣活泼，教学技术操作性强，界面效果吸引力强，教学氛围良好等目标。

此外，对于职业院校的学生而言，还应当重视职校学生的心理和学习能力特点，在教学技术方面侧重于营造浓厚氛围，吸引学生关注，以拨云见日、抽丝剥茧的方式一步步地引导学生了解知识，认识事物，掌握内容，强化认知。

2.制作课件

笔者在教学实践活动中以轮辋连接套为例，采用UG NX11.0建模，使用Solidworks Composer制作交互式动画，使学生了解其内部构造，轴承的安装与作用，以及零件的安装和拆卸。首先在3D软件中建立模型，使用UG NX建立轮辋连接套的三维模型，并将模型导出为.stp格式的图形文件。其次，在Solidworks Composer中编辑三维模型，形成三维剖切视图，便于学生观察装配体内部结构和装配关系。最后形成三维模型的交互。放映PPT观看轮辋连接套的三维互动模型，让学生全方位观察零件和内部装配结构。

3.教学目标确定

职业院校机械类课程的教学目标相对较为明确，强调学生对机械类专业中涉及的基本零部件、结构、原理、性能充分掌握，还要独立完成拆装和操作。目标通常设定为普遍目标和行动目标两种。普遍目标是结合教学大纲的要求，关注学生的学习效果，基本方法的掌握，职业道德的渗透和职业规范的培养，行动目标多为知识目标的达成，能力目标的实现和情感目标的培养。

4.教学内容及策略

利用Solidworks Composer教学，结合教学目标和进度，探索机械零部件结构，为学生今后的学习奠定基础。教学重点是将理论知识结合三维动画的情景，使学生身临其境，有助于职校学生“理论+实践”的教学模式实施，能够极大地帮助学生认知机械，点燃学生的学习热情，提升学生的学习能动性，从而提高学习效率。

利用游戏教学法、情景教学法和小组互动教学法创设问题情景，教师引导学生探究问题并逐步地识别关键点，解决问题。教学的难点在于教师在问题创设和问题引导的过程中，从多个方面引导学生自主思考并产生知识联想。

5.教学活动设计

结合教学任务和目标，设计教学活动。在课程开始之时教师导入资讯，以趣味新闻等幽默的方式来提问学生，引起学生的关注，预热课堂气氛。

预热之后进入小组讨论环节，学生自由结成小组讨论教师提出的问题。教师随机抽取几位学生回答问题，对学生的回答進行总结，并初步进行知识的讲解，然后播放Solidworks Composer制作的课件，让学生更加明晰机械部件的关系，促进学生思维的养成，有助于学生对知识进行深加工。

教师再次总结知识点鼓励学生上机操作，利用游戏策略在轻松愉快的气氛中增加学生的学习积极性和主动性，提高了学生在课堂上的参与度，并增强了学生的学习动机，在上机操作结束之后再次回归于Solidworks Composer课件进行回顾分析，巩固知识，提升能力。

教学活动的设计要紧密结合学生的实际能力和职校学生的身心特点，从教育心理学出发，利用环境的烘托、教学工具的加成和教学资源的组合，实现教学目标和教学效果的衔接，使学生在课堂中摆脱传统的静态学习方式转向动态化的教学过程，从问题导入学习，从虚拟模拟到实操巩固，之后转到虚拟中加深认知，最终在实际操作中真正实现知识建构，这样不但能够避免学生陷入枯燥情绪，而且能够提升学生学习的效率。

三、小结

近些年来，随着CAX软件技术的飞速发展，三维技术不仅给生产加工工艺、维修和装配过程带来了极大的便利，还促进了教师的教学方式的改革创新。本文中探讨借助Solidworks Composer在教学中的应用，替代传统课件的静态二维图形，运用交互式模型动画来辅助教学，提升学生的学习积极性。笔者在机械类课程的教学过程中，充分利用了主流的三维模型制作软件，将教程及工程实际的零件直观地展示给学生，在此基础上，运用Solidworks Composer将传统的二维图样转化为更为生动且易于理解的三维互动动画，制作了CAI课件。这种互动的三维教学模式，为学生提供了立体化和多维度的图像，将Solidworks Composer制作的三维动画运用于课堂教学实践中，符合学生的认知和学习规律，极大地激发了学生的学习动力，提高了课堂知识的吸收率，得到了非常好的教学反馈。同时，笔者正在研究将动画技术应用于更多的机械类专业课程中，如冲压模具和塑料模具等。

参考文献：

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[2]牛鹏辉，刘救世，李大磊.基于3DVIA Composer动画在机床夹具CIA中的应用研究[J].学科探索，2017（34）.

[3]郑伟云，谢立军.中职机械类专业实践教学改革路径探索[J].教学现代化，2017（25）.

（作者单位：天津市机电工艺学院）