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1《工程制圖》課程教學方法改革的必要性和重要性

《工程制圖》課程是大學工科學生一門必修的公共基礎課，也是一門對學生的空間思維和想象力要求很高的課程。按照大學專業人才培養方案在入學后第一學期開始學習，是專業課程的前沿課程，對后續課程的學習將產生重要而深遠的影響，同時也是擔負著培養工科學生的閱讀工程圖樣的能力、具備日后作為工程技術人員應有的基本素質的骨干課程［1－3］。然而對于剛進大學校門的學生而言，一般習慣于邏輯思維，缺乏必要的空間感知能力的訓練，其空間思維能力相對較弱［4］。如何將三維立體模型用平面圖準確地表達，又如何將平面圖想象出空間三維實體，即三維立體模型與其平面圖的相互轉換，一直是《工程制圖》課程教學的一個難點，如果把握不好將直接影響學生學習的積極主動性和教師的教學效果。在傳統的教學過程中，教師常常需要借助實物模型、掛圖、黑板手繪等手段去幫助學生想象抽象的三維立體圖形，傳統的教學手段由于提供的信息量小、缺乏靈活性、教師不易講授清楚，學生也感覺枯燥，工作效率很低，教學效果不夠理想［5］。為此，為了盡快培養學生空間想象能力和形體構思能力，建立三維空間實體概念，采用有效的課堂教學模式顯得尤為迫切。本文借助SolidWorks三維設計軟件對《工程制圖》課程進行教學模式改革的研究，并試圖將SolidWorks三維造型設計和二維平面展示有效和科學地與《工程制圖》課程融洽地結合起來，建立一種新的教學模式，以培養學生的空間想象能力和形體構思能力，建立三維空間概念，進一步提高學生識讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。

2三維造型軟件SolidWorks是《工程制圖》課程教學模式改革的有效途徑

2．1三維軟件

SolidWorks介紹SolidWorks是一款非常優秀的三維機械設計軟件，具有功能強大、簡單易學、全中文界面等特點，借助SolidWorks強大的三維建模、工程圖樣繪制及模型渲染等功能，可以方便快捷地進行三維空間立體造型設計，并可從三維空間立體模型直接制作生成二維平面投影圖和工程視圖，實現三維實體零件圖到平面圖形的隨時轉換，并能實時方便地進行修改和上色渲染圖形［1］。

2．2利用三維造型軟件

SolidWorks進行教學模式的改革《工程制圖》課程教學內容結合了畫法幾何內容和投影基礎知識。傳統的《工程制圖》課程教學模式為“圖－體－圖”模式，即從二維平面圖形入手，想象三維空間立體模型，再由三維空間立體模型，繪制出二維平面圖形。然而人們的習慣構思思維是從三維空間立體模型開始，轉到二維平面圖形，再到三維空間立體模型，即“體－圖－體”模式。顯然，傳統的《工程制圖》課程采用的“圖－體－圖”教學模式不符合人們的習慣構型思維。正是由于傳統的《工程制圖》課程教學模式違背了人們對形體的這一認知規律，從而延緩和制約了培養學生空間思維能力的進程［6］。同時，這也是傳統的教學模式達不到理想教學效果的重要原因之一。因此，為了更好、更快地培養學生的空間想象能力和形體構思能力，建立三維空間立體概念，借助SolidWorks三維造型軟件對傳統的《工程制圖》課程教學模式進行改革顯得尤為重要。

2．3三維造型軟件

SolidWorks是《工程制圖》課程教學模式改革的有效途徑圖1～圖3是一組合體模型的平面視圖和對應的三維實體模型，其中該組合體模型的平面三視圖包括圖1a)所示的消除隱藏線視圖模式和圖1b)所示的隱藏線可見視圖模式。在傳統的《工程制圖》課程授課過程中單由圖1a)的消除隱藏線視圖模式的平面三視圖，學生很難想象出對應的三維實體模型。這道組合體模型題，對于初學者，是比較困難的。但若借助于三維造型軟件SolidWorks，采用人們習慣的構思思維“體－圖－體”模式進行授課，問題很快就能迎刃而解。首先，教師可用SolidWorks三維造型軟件繪制如圖1c)所示的組合體三維實體模型，在授課過程中教師借助這一三維立體模型，輕松點擊SolidWorks軟件的視圖工具欄，通過放大、縮小、旋轉等視圖命令操作，從多個不同角度將三維實體模型展示在同學們面前，并能對照SolidWorks自動轉化生成的三維立體圖進行講解。然后利用投影關系將其轉化成二維圖形，相應投影得到前視圖、上視圖和左視圖等，再由三個平面圖想象出空間三維實體模型，整個教學過程立體清晰。反復進行，學生的空間感知能夠得到很好的訓練。教師授課過程中可以根據需要借助SolidWorks軟件自帶的功能，將繪制好的三維實體模型直接轉化成二維平面視圖，對應為具有投影關系的平面三視圖，而且可以標注出相應的尺寸。經三維實體模型轉化得到的平面三視圖還可以根據需要選擇不同的視圖模式，見上圖1a)和圖1b)，有利于培養學生的空間想象力。對于復雜的裝配體實體模型，教師可以根據需要利用SolidWorks軟件自帶的功能將其組件逐個拆分開來，清楚直觀地呈現在同學們面前，同時又可將一個個三維實體組件組合成相應的裝配體。由此可見，基于SolidWorks三維造型輔助的《工程制圖》課程實體化教學模式更符合人們的習慣構思思維，該實體化教學模式從三維空間立體模型入手，用二維平面圖準確將其表達，然后根據二維平面圖想象出空間三維實體模型，可以有效地培養學生的空間想象能力和形體構思能力，建立三維空間立體概念，進一步提高學生識讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。

3結束語

采用SolidWorks三維造型輔助《工程制圖》課程的實體化教學模式使課堂變得生動有趣，有利于激發學生的學習興趣，開啟學生的思維空間;有利于培養學生的形體構思能力和空間想象能力;有利于提高學生識讀和繪制零件圖和裝配圖的能力;可以使學生對現代工程設計方法有切身的體驗。

作者：陳智琴張淑芳李文魁工作單位：江西科技師范大學材料與機電學院