计算机三维建模引入工程制图课程的教学研究*

（青海大学机械工程学院 青海西宁 810016）

一、研究背景

工程制图采用投影法，用二维图来表达三维形体，该课程是工科必修的专业基础课，一般在大学一二年级开设。对于习惯于抽象思维，缺乏具象思维训练的低年级大学生而言，构形不再符合视觉习惯，问题变得抽象复杂[1]。我校属于西部高校，本地生源占到了50%，在多年的教学中发现，大部分青海本地学生的空间想象能力相对外地生源更弱一些，这和我省初、高中的基础教育落后于中东部省份有关，而本地的民族生除了基础薄弱之外，语言交流也存在一定障碍。这些都加剧了课程讲授的难度。为了弥补学生空间想象能力差，在传统课堂上，教师利用视频播放、教具模型、黑板手绘、彩色挂图等帮助学生理解。虽然教学模型，可以让学生直观的观察，但是实物模型数量有限，不可能涵盖所有问题。传统课堂由于提供的信息量小、缺乏灵活性，讲授不易清楚，学习过程枯燥，学生学习效率低下，教学效果难于达到预期[2]。为了尽快让学生空间思维能力得以提高，引入新的课堂教学方法，是解决当前问题的方法之一。

二、三维建模引入工程制图课程后对教学效果的影响

当前工程领域常用的三维造型软件有Proe、UG、Catia、SolidWorks等。其中SolidWorks 具有功能强大、简单易学、全中文界面等特点，被广泛使用。本研究借助SolidWorks 强大的三维建模、工程图生成及模型渲染等功能，可以方便快捷地进行复杂形体外观设计，这样可摆脱教具模型有限的束缚。并能实时方便地进行修改，灵活多变[3]。教师授课过程中可以根据需要借助SolidWorks软件创建三维几何外观，将绘制好的三维实体模型直接转化成具有投影关系的视图。这样可以很快帮助学生建立起二维投影和三维实体间相互转换的规律。对于装配体，教师可以利用软件自带的爆炸图功能将组成零件逐个拆分开来，清楚地呈现在学生面前，增加真实感和直观性。同时装配体的装配过程，也可以帮助学生初步理解零件的配合和定位。由数字模型辅助教学，可以有效地培养学生的空间想象能力和形体构思能力，建立三维空间立体概念，进一步提高学生阅读和绘制零件图和装配图的能力。此外，教师还可以将solidworks文件存为eprt文件，可以方便不会使用solidworks的同学，通过e-drawing软件动态观察实物模型。这样可以彻底让教师和学生摆脱传统教具有限的束缚，学生可以在课堂以外，随地随地打开模型配合自主学习。

三、三维建模辅助传统工程制图课程的方法研究

很多一年级的大学生在此前并未接触过三维绘图软件，为了更好的让三维模型配合好教学工作，以下两方面的工作教师必须提前着手准备，只有这样才能收到预期的教学效果。

1.模型库的创立

用三维模型来说明一个制图问题的知识点，可以提高此知识点的直观性。如圆锥的截交问题，可以很轻松通过改变截平面与圆锥轴线的夹角，观察到由此引起的截口形状的变化。利用solidworks创建模型库，来配合整个课程知识点的讲述，能降低课程难度，提高学生学习的积极性，同时又可以避免教师在上课过程中，由于创建模型占用课堂有效教学时间的问题，课下也可以将模型发送给学生，配合学生的自主学习。那么如何选取特征模型，通过改变参数来配合知识点的讲授，将是教师必须提前要做的准备的工作，也是建立模型库的关键所在。

2.模型的展示方法

教师调用模型库里的模型，通过什么样的展示方法（如改变模型的尺寸参数、改变模型的投影方向，360度对模型进行旋转等），让学生更好的理解三维和二维之间的相互转换规律。根据课堂学生反映，总结有效的展示方法。也是保证良好教学效果，也是必须要做的前期准备工作。

结语

随着信息技术的高速发展，为三维几何外观设计提供了强大的技术支撑。目前国内众多企业，已经开始使用三维造型软件，对产品进行设计，三维图设计和二维图设计，在工程设计领域同时并行存在。便携式智能终端设备，在日常生活中越来越普及，为随时随地打开三维设计图，提供了硬件保障[4]。由于其的便捷性，使得三维设计的存储和展示如同打开纸质工程图一样方便，由此可以预测，在不久的将来三维设计必将取代目前的二维设计。提前让学生接触到三维设计的理念，可以为后续现代设计方法的学习，做一定的前期铺垫。