Solidworks软件与机械制图学习创新融合研究

0 引言

Solidworks软件是一款基于Windows 操作系统开发的三维设计软件，因具有较高的易学性、操作性和创新性等优秀性能，所以被广泛应用到各行业的生产与教学当中。国内外已经有多所院校将Solidworks列为制造专业的必修课程，同时也有很多学校将Solidworks软件作为辅助教学材料融合在特殊知识点的教学课程当中。在该背景下，本文将立足于Solidworks助力机械制图教学的角度对二者间融合情况进行分析，明确Solidworks与机械制图教学融合对机械制图课程产生的影响，以期为教师或院校提供参考帮助。

1 Solidworks软件在机械制图教学任务设计中的应用效果

1.1 Solidworks与机械制图融合的路径

Solidworks隶属于达索公司旗下CAD领域的顶尖产品，因该软件具有强大的功能，所以现以成为全球应用最广泛的设计软件

。从Solidworks与教学融合的角度来看，对于学生而言利用Solidworks进行机械制图等学习虽然可以快速理解复杂结构设计的本质，但是熟练运用Solidworks软件实现对机械制图教学课程的理解与应用，需要在教师的帮助下进行长期的磨合，以此达到熟练利用Solidworks分解剖析机械制图中的重点与难点。在使用Solidworks软件进行机械制图教学之前，教师可利用任务驱动法帮助学生从一无所知过渡到熟练掌握阶段，通过制定明确的阶段性学习任务，引导学生朝着具体目标和方向学习，进而为后续的教学奠定基础

。从融合方式角度来看，任务驱动教学不仅是激发学生对枯涩难懂知识学习的动力，更是培养学生主观意识与学习实践能力的重要方式，将Solidworks软件融入到高校机械制图教学中是体现国家培养职业技术人才的初衷和意愿一种体现

。

岭南建筑在色彩选择上往往喜爱用比较明朗的浅色淡色，同时又喜用青、蓝、绿等纯色作为色彩基调，这些都能使建筑物减少重量感，从而造成建筑外貌的轻巧。同时从岭南传统建筑的装饰、装修、纹样、图案中，提取符号，再将其抽象化，运用到建筑设计中。

1.2 任务设计环节

在技工院校使用Solidworks软件进行教学过程中，其教学质量控制的关键点在于利用软件进行的教学任务设计，在整个教学过程中教学任务可以视为穿插各知识点的锁链，是作为承上启下开启新知识点教学的方法。在机械制图教学课程中，教师既要考虑教学过程中知识点的传输与接收情况，又要保障学生在课下能够对课上教学任务的消化，为此在教学任务的设计环节教师需要充分考虑到任务的难度，既不能使任务过于简单，防止任务失去存在的意义，也不能过于困难，防止打压学生对机械制图的学习兴趣

。因此，面向学生的任务设计需要任课教师着重思考，任务内容应当结合近一段时间的教学成果，同时也需要融合新的知识，任课教师在设计任务时应当站在Solidworks软件和教学内容的角度，做到全面考虑设计缜密，将Solidworks软件在机械制图教学中的促进作用发挥出来，实现利用Solidworks的梯度任务设计提高机械制图教学质量的目的

。

1.3 任务布置

在机械制图学习过程中，教师应当明确学生是学习的主体，而教师只起到辅助与引导的作用。同时，任课教师不仅需要对学生知识层面的收获情况进行考虑，而且还需要对学生在执行任务时可以从中收获什么意义与内涵进行考虑。例如在发现遇到较难的任务反馈时，教师可通过自主演示的方式解决任务中的难点，均衡学生对待任务的信心。在布置任务时教师需要做到因材施教，即通过自己对学生学习情况的了解而分配任务，任务参与人员可以是个人形式也可以是小组形式，以此方式让每个学生都能够在Solidworks任务设计中提升自身能力。通过此方式可以让学生从被动学习变为主动学习，是传统机械制图教学方法的一种创新体现

。例如，利用Solidworks软件的功能快捷键解决机械制图中复杂重复操作占用的时间问题。

1.4 任务完成情况总结

教学一直都是以学生为主题，知识、方法和教师属于辅助学生学习的因素。因此，教师在使用Solidworks软件进行教学计划设计中，应当针对Solidworks软件与机械制图的融合难点与重点建立统一的模型库，例如在进行某复杂器件的设计制图教学中，课堂上教师便可依据Solidworks软件中提前建立的模型库对其进行讲解，通过逐级拆分并组装的方式使学生明确模型的构造，以此方式提高教师对知识点讲解的效率，打开学生的设计思维

。为此本文总结Solidworks软件与机械制图教学中应用的几方面表达：

利用Solidworks的三维结构设计功能可实现绘制草图、零件建模以及虚拟装配等工作。在机械制图的分组式教学中，学生可利用Solidworks软件对已经设计完成的个体零件进行核对，最终将参与设计同学的作品组装成一个功能结构，如图3便是上述同学丙、乙和小组其他同学共同制作完成的球阀。

2 Solidworks软件在机械制图课程教学中的融合

2.1 Solidworks软件在机械制图教学中的应用表达

从学生的角度看，基于Solidworks软件设计的机械制图任务完成后并不可以马上结束，需要对任务的完成度与重点和难点进行总结与归纳

。该环境是整个任务的一种升华表现，既是学生自省过程，同时也是学生自主提高学习能力的过程，如果任务中出现的问题没有得到及时纠正、总结，那么便可以视为任务并没有实现自身的价值，这个问题还会在下一次的任务中成为阻碍学生成长的绊脚石，甚至会浪费学生对其它知识的学习时间。从任务的核实检测角度来看，可以让学生进行任务总结与汇报实现对任务完成情况的检查，即当任务周期处于尾声时需要学生在讲台上对此次任务的完成过程进行汇报，重点体现出如何完成、遇到问题、解决方法、意见以及自我总结等因素，并在汇报完成之后由其它学生对汇报进行讨论，吸收汇报优势解决汇报提出问题

。此方式不仅可以进一步加强Solidworks软件在机械制图教学中的融合进度，而且还会增加学生利用Solidworks软件进行机械制图学习的兴趣，在汇报中加深对知识点的认识，明确自身学习的不足。最后，需要由教师对各组同学的汇报工作进行点评，对学生任务完成情况给予独特评价，肯定学生对待任务的优点意识和独特见解，并完善学生完成任务时出现的知识点遗漏，加深学生对机械制图学习的认识。

2.1.1 基本几何元素的表达

基本体的表达，即针对基本立体视图和模型重点相贯线与截交线的表达。通过Solidworks软件数据库中的相关模型便可直观看出实体图形中的截交线与相贯线具体形式，以此方式可以解决教师对过于抽象化事物的讲解，并方便向学生展示在不同参数条件下模型相贯线和截交线的特征变化。在组合体表达过程中，能够在基本体的概念基础上实现建模，即通过对基本体的单独分解讲述不断拼接而成一个完整的组合体，便于学生从组合体的设计理念、构成以及组装方式等角度认识组合体的制图知识点。

从现阶段机械制图课程改革的视角上看，若因课程学时限制而无法通过分散式过程化方式进行教学时，可利用Solidworks软件实现机械制图的分组式教学。虽然在传统的机械制图教学中也可实现分组，但教学内容大致相同且学生都忙于对自己模型的画图制作，没有形成团队合作学习的意识。从传统分组式教学的现状中可看出，造成该现象的主要原因在于缺失能够高效交互的介质，而将Solidworks软件融入机械制图教学中可在一定程度上增强学生学习的自主性与选择性，并可以在一定程度上提高学生团队意识的形成。使用基于Solidworks软件的分组式教学可以增加学生自主地的方向，例如喜欢团队协作的学生可以通过Solidworks软件协作完成复杂度较高的任务，而喜欢独立学习的学生或者针对特殊知识学习学生可通过Solidworks软件选择难度较低或专项学习的任务。如图1和图2所示，该图为某学校丙同学利用Solidworks软件绘制的阀体接头结构，图2为某组乙学生利用Solidworks软件绘制的阀体结构，丙、乙两同学共同完成球阀不同零件的三维立体图的制作任务。

因学生在接触机械制图前并为参与生产实践，所以学生接触实物的机会相对较少，进而会出现利用Solidworks软件绘制图形时出现缺乏空间想象、分析能力以及机动原理等学习问题。在机械制图课堂教学中，教师应以提升学生直观性制图教学为主要发展方针，注重运用实物、模型以及图像等辅助因素帮助学生理解复杂的教学内容，化思维抽象为投影模型关系，将本应该浮现在学生脑海中的视觉构图显示在Solidworks软件中，利用软件的可撤回特性逐步分解模型的设计，降低教学难度。例如，传统教学使用形体分析法对目标组合体的视图进行分析，虽然此方法可以将模型的特征数据展示出来，但是不能够将每一阶段的形体都的组成与细节画出来，导致在组合体组装形成过程中只有模型的主体，没有对每一阶段的组合分析，实际教学反响效果较差。而利用SolidWorks软件的回溯功能不仅可以细化教学的每一步教学步骤，而且还可以实现教学与模型演变之间的相互贴合，这种可反复操作的教学方法不仅可以有效解决学生的问题，而且还可以提高教学知识在学生心中的牢固程度。

在机械制图中基本几何元素的表达是机械制图教学的基础课程，主要包括学生对物体三视图的形成以及投影规律的认识，对物体点、线、面与个方向投影认知的思维培养。在Solidworks软件与机械制图融合初期，教师可通过构建简单实体模型库的方式利用软件自动生成模型的工程视图功能，锻炼学生对不同形态物体变化的思维认识，或者通过教师对模型的讲解帮助学生从专业角度分析模型的构造理念，养成学生通过片面观察获取模型三视图及其投影规律的思维意识。

2.2 在分组式教学中的应用

《故乡》是鲁迅以农村生活为题材创作的名篇之一。发表于1921年5月1日《新青年》第9卷第1号，后来被收入《呐喊》。小说通过描写“我”回故乡后的所见所闻，揭露了旧社会人们精神世界的可悲变化。

2.3 虚拟装配的应用

1.2.3 供试品溶液的制备 精密称取NOR、OFL、TC、OTC、SDZ、SMZ对照品适量，用自然水(已用5 mol/L HCl调节pH至3.0左右)分别稀释制成1.0、2.0、2.0、3.0、1.0、1.0 mg/mL的样品贮备液。分别精密量取上述样品贮备液各1 mL于50 mL容量瓶中，加自然水30 mL，用测试用缓冲溶液定容至刻线，摇匀，用0.22 μm微孔滤膜过滤即得。临用前配制，超声处理10 min。

应用Solidworks软件进行机械制图教学，学生可不将设计制成实物进行功能验证便可获得设计参数，即可以利用Solidworks软件的检测功能对结构设计与组装进行干涉检查，验证各结构单体构件组合在一起后能否发挥结构整体的功能效益。同时，在Solidworks软件不断升级优化之后，教师可针对不同同学的不同任务设计作品开展个性化教学讲解，例如对上述球阀教学内容的延伸，让同学通过Solidworks软件的功能单元对作品进行渲染，针对一些复杂受力结构进行力场分析，对于大型机械制图任务可将最后的作品渲染成演示动画，进而更加真实全面的展示出学生任务的完成情况。

2.4 运用回溯功能，使加工过程直观化

2.1.2 基本体与组合体的表达

小说作者和南京大学教授张光芒就《苏北女人》进行过一场文学对话，张光芒认为《天工开物》对这篇小说的谋篇布局有一定的影响。李洁冰对此回应说：“这是一部以农耕文明为叙事底色的长篇小说。最初结构和谋篇布局的时候，曾受过《天工开物》的启发，但它对于我的创作，更多还是气场和意念上的引领。”[4]沿着作者提示的线索细心研读作品，我们的确可以发现《苏北女人》和《天工开物》两个文本之间隐约存在着某种内在的关联。这关联或许就是作者所说的“气场和意念”，正是它们“引领”出小说独特的叙事指向。

经过对检测段周围水文地质情况的勘察，发现其进口处的围岩主要是灰色凝灰岩，但是其中夹杂一些夹凝灰质砂页岩，这种岩石的块状结构比较大，且比较完整，但是其抗风化的能力比较弱。而周围的地下水来源主要是地表水和雨水的渗透，因此，受到季节的影响比较大。进行施工时，缺陷段的围岩没有出现渗漏水的现象[1]。而在斜井周围，2个方向的水文地质情况也不相同，虽然周围的岩石都是凝灰岩，但是小里程方向段的围岩质量明显比大里程方向段的好。二者的地下水情况基本相似，都是靠雨水和地表水作为补给源，受季节的影响变化较大。同时，在施工过程中也没有出现渗漏水现象。

2.5 合理使用配置，丰富表达形式

在SolidWorks软件中，当学生创建一个三维模型后便可通过软件自身的功能将同一件设计进行不同层次的拆分，例如全剖、半剖、局部剖以及局部放大等功能。同时，通过Solidworks软件还可以实现在工程图状态下，将创建的零件以文件或装配文件的形态进行转移，即通过文件传输的方式将文件转移到另一个计算机当中，并恢复文件本文的二维或三维图形，命令与操作如表1所示。

由表1可知，SolidWorks软件的工程图界面已经为操作者提供便捷的功能入口，在教学中学生只需要点击或通过快捷键的方式便可以指挥软件进行对应的反应。由软件节省的时间可丰富学生自主学习的时间，以学习更多的机械制图知识。此方式的教学既可以突出学生在教学中的主体地位，又能够体现出教师在课堂中的主导作用，且对教学的分析一目了然，能够直观突出Solidworks软件在机械制图教学中的直观性、可控性、精确性以及连贯性等特点。

3 结语

综上所述，Solidworks软件与机械制图教学的融合是机械专业教学改革创新的重要体现。Solidworks软件与机械制图教学的不断融合可逐渐提高机械制图教学的质量，增加学校向社会提供高技术能力人才的数量。从Solidworks软件与机械制图融合的影响角度来看，此融合代表机械制图教学的一个改革优化创新点，通过现代技术解决机械教学中的复杂问题，提高课堂的教学质量，丰富学生的创新思维和想象空间，让枯燥复杂的机械制图课程变得更加生动有趣。

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