基于SolidWorks軟件的《機械制圖》教學(xué)改革

張建國++王仁慶++王旭

【摘 要】文章根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”對人才培養(yǎng)的要求，將SolidWorks軟件引入《機械制圖》教學(xué)改革中，介紹了SolidWorks軟件在制圖教學(xué)中的應(yīng)用與優(yōu)勢，結(jié)合相關(guān)知識點吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的理解能力，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】SolidWorks 《機械制圖》 教學(xué)改革

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。該計劃對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。

高校作為“卓越工程師”人才培養(yǎng)重要的基地，承擔(dān)這一任務(wù)需要面臨諸多挑戰(zhàn)和改革?！白吭接媱潯苯虒W(xué)體系更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力、思維開創(chuàng)性和創(chuàng)新性。我國高等教育起步較晚，現(xiàn)行教學(xué)體系仍然停留在“填鴨”式教學(xué)模式，重理論，輕實踐，課程設(shè)置不合理，導(dǎo)致學(xué)生的綜合能力不強，出現(xiàn)了“畢業(yè)生找工難，企業(yè)招工難”的社會怪現(xiàn)象，與“卓越工程師”的培養(yǎng)目標(biāo)不符。為此，以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心的教學(xué)體系改革迫在眉睫。

《機械制圖》是機械類專業(yè)培養(yǎng)高級工程技術(shù)應(yīng)用型人才的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其開設(shè)目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)機械制圖標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容；學(xué)習(xí)正投影法的基本原理，初步掌握形體表達的基本方法；培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的初步能力；培養(yǎng)學(xué)生空間想象和空間分析的初步能力；學(xué)習(xí)計算機繪圖的基本方法。此外，在教學(xué)過程中還必須有意識地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。現(xiàn)代設(shè)計方法決定了三維實體造型在《機械制圖》教學(xué)中的地位。在《機械制圖》教學(xué)中引入三維設(shè)計軟件進行輔助教學(xué)，能使教學(xué)內(nèi)容精簡，大大增加課堂的教學(xué)信息量，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。

一、SolidWorks軟件簡介

SolidWorks公司是專業(yè)從事三維機械設(shè)計、工程分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營銷的跨國公司，其軟件產(chǎn)品So1idWorks自1995年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械設(shè)計工程師的設(shè)計效率。功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks軟件的三大特點，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。

SolidWorks公司根據(jù)實際需求及技術(shù)的發(fā)展，推出了SolidWorks 軟件，該軟件在用戶界面、模型布景，以及外觀、草圖繪制、特征、零件、裝配體、配置、運算實例、工程圖、出詳圖、尺寸和公差及其他模擬分析功能等方面的功能更加強大，使用更加人性化，縮短了產(chǎn)品設(shè)計的時間，提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率。SolidWorks是一款參變量式CAD設(shè)計軟件。與傳統(tǒng)的二維機械制圖相比，參變量式CAD設(shè)計軟件具有許多優(yōu)越的性能，是當(dāng)前《機械制圖》設(shè)計軟件的主流發(fā)展方向。

二、Solidworks在《機械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用

（一）在截交線教學(xué)中的應(yīng)用

截交線是平面與立體相交的關(guān)鍵。SolidWorks可以以多個不同視圖方向同時顯示一個物體，從不同投影方向觀察截交線的情況。動態(tài)觀察被平面截切的帶四棱柱孔的六棱柱（圖1），學(xué)生可以清楚地理解截交線的三面投影情況。

（二）在相貫線教學(xué)中的應(yīng)用

相貫線是制圖教學(xué)中的難點，也是重點。如圖2所示的是豎直方向的圓柱孔與水平方向的半圓柱孔正交的情況，這種情況下產(chǎn)生兩處相貫線，分別是豎直圓柱孔的外表面與水平半圓柱孔的外表面相交產(chǎn)生的相貫線（外外相交）和豎直圓柱孔的內(nèi)表面與水平半圓柱孔的內(nèi)表面相交產(chǎn)生的相貫線（內(nèi)內(nèi)相交）。由于兩圓柱等徑正交，外外相交相貫線退化為平面橢圓，在主視圖上的投影聚集為直線。利用Solidworks軟件建模，設(shè)置為三視圖及軸測圖顯示方式，相貫線便會自動產(chǎn)生，學(xué)生很容易觀察到相貫線的情況。

（三）在裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用

利用SolidWorks可以較容易地實現(xiàn)零件的模擬組裝和拆解，讓學(xué)生更好地理解各零件之間的裝配關(guān)系和拆卸順序，以及各零件的主要結(jié)構(gòu)形狀和作用。裝配體的動畫效果，使教學(xué)內(nèi)容更加生動、清晰。

以圖3中的球閥模型為例，為了讓學(xué)生更清楚地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如閥芯、密封環(huán)、閥桿等，可以將閥體和閥體接頭設(shè)置為透明材質(zhì)（如圖3-b所示）。球閥有兩條裝配線，一條是沿閥體、密封環(huán)、閥芯和閥體接頭裝配，另一條是沿閥芯、閥桿、調(diào)整環(huán)、填料、螺紋壓環(huán)及扳手裝配。為了使學(xué)生更好地觀察每個零件的主要結(jié)構(gòu)和各兩件之間的裝配關(guān)系，可以生成球閥拆裝過程的仿真動畫（如圖4所示）。

三、教學(xué)效果評價

我們就《機械制圖》課程對上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院15級材料成型及控制工程專業(yè)的30名學(xué)生做了問卷調(diào)查。調(diào)查顯示，96%的學(xué)生認(rèn)為在《機械制圖》課程中引入SolidWorks軟件，對該課程的學(xué)習(xí)提高幫助很大，特別是空間想象能力的提高尤為顯著。就課程學(xué)業(yè)成績來說，該試點班的綜合成績高于往屆非試點班平均分5分左右，通過率高出4%。

四、結(jié)語

筆者已將SolidWorks軟件引入到《機械制圖》課程教學(xué)中。實踐證明，三維軟件與傳統(tǒng)教學(xué)方法的有機結(jié)合，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的空間想象能力，而且有助于提高學(xué)生計算機輔助設(shè)計的能力，較好地改善教學(xué)效果。但要推廣還存在一些困難：教師在制圖教學(xué)觀念上需要轉(zhuǎn)變；本課程適于小班上課，便于輔導(dǎo)，需要較多的學(xué)時。因而，《機械制圖》教學(xué)改革任重道遠，是一項長期的任務(wù)。

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