本站原创摘 要：应用三维设计软件开发机械制图网络模型库应用于教学,为教师提供一个创新的教学平台.
关 键 词：机械制图三维设计软件模型库网络
中图分类号：TB3 27文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）11-0172-01
机械制图是技工学校机电类专业一门重要的技术基础课,课程的核心内容是如何用二维平面图形来表达三维空间形体,以及由二维平面图形想象三维空间物体的形状.这就决定了教师在教学过程中要始终把物体的投影与物体的形状紧密联系起来,不断地“由物画图”和“由图想物”,这些能力的培养,离不开感性认识积累与形象思维的启发与诱导.在当前技工教育办学形势下,学生文化基础普遍较差,教师反映机械制图课难上,学生感到难学,这对采用传统教具黑板+挂图+模型为教学手段的课堂教学模式提出了挑战,能否找到创新的手段化解教学过程中存在的突出矛盾,是摆在任课教师和教学管理部门面前亟待解决的重要课题.
CAI技术作为教育现代化的突破口,受到广大教育工作者的欢迎和重视,个人计算机性能的快速提升,使基于PC平台的三维设计软件得到普遍应用.三维设计软件的参数化设计、实体建模、工程图导出、虚拟装配、动态仿真等功能,为CAI应用开发提供了强有力的设计手段,网络应用的普及,又为CAI提供了高效、便捷、跨越时空的传播平台.
借助三维设计软件完成机械制图课程例题、作业模型的三维建模、工程图、虚拟装配和动态仿真设计,把传统的挂图、实物模型转换成计算机上的虚拟模型,教师在课堂上把学生感到头疼难学的内容用多媒体设备生动、形象的展示在他们面前,激发学生的学习兴趣,有效提升课堂教学效果.利用三维设计软件强大的文档导出功能,将模型库生成可脱离三维设计软件浏览的文件格式,生成HTML文档,在校园网上建立机械制图网络模型库WEB站点,学生在课后可上网学习.基于这种理念,开发出机械制图网络模型库,并将其推广应用到实际的教学中.
1.机械制图网络模型库的优势
1.1 丰富教学手段、提升课堂教学效果
传统的机械制图课堂教学,教师的教具主要是挂图、实物模型.实物模型具有直观的特点,但在表达实物到投影视图转换时不能有效关联,相贯线表达不够精确,模型内部型腔结构不够直观.挂图在投影视图时效果较好,却较难表达物体的空间三维形状.而采用三维设计软件开发的机械制图网络模型库教学时,三维设计软件建立的模型精度高、色彩丰富,能将复杂形体的外型与型腔的内部结构、实体表面交线、相贯线的变化趋势准确的展示出来,真实的反映装配体中零件之间的装配关系,并可实现机构的动画仿真.机械制图网络模型库完全脱离三维设计软件独立运行,教师在课堂上只需移动鼠标拖动模型进行教学演示,快速切换模型在任意视图上的投影,实物与视图的动态切换,逼真的仿真动画效果,使教学中的知识点更加清晰、生动、形象.
1.2 学生自主学习的平台
学生课后练习时,教师的辅导时间很有限,他们一旦遇到困难很难快速突破,从而产生厌学情绪,失去学习兴趣.
机械制图网络模型库站点存放在校园网上,访问不受时间地点的限制,学生在课后作业练习遇到困难时,可以登陆网络打开机械制图网络模型库,找到所需要的模型进行学习,辅助完成课后作业.机械制图网络模型库改变了传统的教学模式,激发学生的学习兴趣,有助于学生从被动学习变为主动学习,从而提高学习成绩.
1.3 替代传统教具,节约资金投入
使用挂图、实物模型教具时,当教材换版内容更新时,实物教具要同时更换,学校需要根据班级和任课教师情况采购多套教具,而采用机械制图网络模型库,只需根据新版教材将相应的模型进行修改或新建,在网站后台进行更新即可配套新教材投入使用,模型库是网络共享,不需要重复建设,教师和学生在使用时即是新版的模型库.
2、机械制图网络模型库的组成与开发
为便于教师上课和学生学习,机械制图网络模型库与机械制图教材配套开发,以教材章节为单元,每个例题和习题都给出了三维实体模型库和二维视图表达库两部分,对于装配体还同时配有爆炸视图和动画仿真模块.
2.1 基于特征的参数化实体造型
利用三维设计软件的拉伸、旋转、放样、扫掠、抽壳和倒角等三维实体造型工具,方便、快捷地创建任何复杂形状的实体模型.通过草图的几何约束及尺寸约束功能,构造尺寸精确的模型.
2.2 三维模型到二维视图生成
三维设计软件可以由三维模型自动生成精确的二维工程图纸,包括基本视图、剖视图、斜视图及轴测图等,并可以在二维视图中显示尺寸和技术要求.三维设计软件的二维视图和三维模型之间的双向关联功能使模型形状和尺寸的编辑更加容易,在设计过程中修改三维模型或二维视图的尺寸,二维视图和三维实体模型自动更新,这一功能给机械制图网络模型库的后期维护更新、教材版本升级提供了便利.
2.3 装配体设计
利用三维设计软件的装配功能快速生成装配体,并生成爆炸视图,直观地展示装配体中零部件的装配关系,利用三维设计软件的动画仿真功能生成装配体的仿真动画,动态地展示机构的工作原理.
2.4 机械制图网络模型库WEB站点开发
为方便教师上课和学生课后学习,精心筹划网站结构、以教材章节为单元设计出简洁明快的网页.利用三维设计软件的文档导出功能生成较小的图形文档方便在网络上传送,同时该类文件可以脱离三维设计软件在浏览器中打开.教师和学生使用机械制图网络模型库时不需要在计算机上安装三维设计软件,不用单独学习三维设计软件操作.
3.机械制图网络模型库的应用及体会
实践证明,机械制图网络模型库在教学中的推广应用是成功的,借助机械制图网络模型库,在授课中能将复杂形体的外型与内腔、相贯体中的相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来,加上动画和可动态截切模型效果,可使学生深入了解零件各部分结构,使教学中的知识点更加清晰、生动、形象,难点变得容易理解,学生的感性认识增强了,所获得的信息量也增大了.此外机械制图网络模型库的网络化可使学生不受空间和时间的影响,根据自己的学习方式和学习能力,进行课后自主学习,充分体现了以学生为主体的教学理念.
机械制图网络模型库的开发应用,改变了传统的“教”与“学”模式,有效解决了现实教学中存在的问题,提升了课堂教学效果,学生课后可以在网络上进行学习,解决了学生在课下学习的困难,增强了学生对机械制图课程学习的兴趣和积极性,对促进机械制图课程改革,保证机械制图课程教学质量起到了重要的作用.