巧用SolidWorks輔助三視圖教學(xué)

　　三視圖是一種能夠準(zhǔn)確反映物體長(zhǎng)、寬、高尺寸的正投影工程圖，是工程界對(duì)物體幾何形狀約定俗成的一種抽象表達(dá)方式。所以，在三視圖學(xué)習(xí)時(shí)需要學(xué)生有豐富的空間想象能力和空間思維能力，由平面圖形(視圖)想象出空間圖形(立體圖形)，或把立體圖形準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為平面圖形。學(xué)生在數(shù)學(xué)中早有涉及三視圖的內(nèi)容，但數(shù)學(xué)中的三視圖側(cè)重對(duì)一些基本立體圖形的分析，找到相應(yīng)的邊的對(duì)應(yīng)位置以及相應(yīng)的長(zhǎng)度關(guān)系，進(jìn)行分析計(jì)算。通用技術(shù)注重的是技術(shù)與設(shè)計(jì)的關(guān)系，需要對(duì)技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以通用技術(shù)中的立體圖形和相應(yīng)的三視圖要復(fù)雜得多，這就需要學(xué)生有更好的空間思維能力和細(xì)致的品質(zhì)。三視圖是高中階段通用技術(shù)課必考內(nèi)容，理工科的學(xué)生在進(jìn)人大學(xué)之后很可能要繼續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，同樣會(huì)涉及三視圖內(nèi)容。如果在高中階段培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，可以為其以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所以這就更加需要教師提高三視圖教學(xué)的有效性。以下針對(duì)三視圖目前的教學(xué)困難，試圖通過(guò)SolidWorks有效地解決三視圖教學(xué)中的重難點(diǎn)問(wèn)題。
　　三視圖教學(xué)所遇到的困難
　　三視圖的學(xué)習(xí)需要學(xué)生有較強(qiáng)的空間想象能力，而學(xué)生的空間觀念很難建立，在做補(bǔ)全三視圖的題目時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)線條漏畫或多畫的情況。所以，這就需要教師能很好地把抽象物體實(shí)體化，但在實(shí)際教學(xué)中會(huì)遇到這樣或那樣的困難。
　　1.教學(xué)模型的缺乏
　　目前通用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主要配備的是一些基本的金工、木工的工具和易耗材料，針對(duì)的是學(xué)生的實(shí)際操作，對(duì)于教學(xué)時(shí)用到的教學(xué)模型基本上沒(méi)有。在教學(xué)時(shí)為了便于講解，教師有時(shí)會(huì)通過(guò)搭建或剪裁廢紙盒進(jìn)行輔助教學(xué)，這在一定程度上可以幫助學(xué)生建立立體圖形，但在裁剪上比較困難。有些教師會(huì)利用橡皮切割所需形狀，但實(shí)物太小且一旦切割錯(cuò)誤則整塊橡皮就無(wú)法使用，容易造成浪費(fèi)。
　　2.PPT展示圖形單一化
　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，多媒體設(shè)備也在學(xué)校相應(yīng)普及，教師多會(huì)用PPT投影輔助教學(xué)。在教授三視圖內(nèi)容時(shí)，若采用PPT投影可以更清晰地展示立體圖形，但是在PPT中展示的圖形是固定的，無(wú)法調(diào)整圖形的方向，也就無(wú)法供學(xué)生從各個(gè)方向觀察圖形，以便更好地理解圖形后繪制正面、側(cè)面以及俯視的三個(gè)視圖。
　　以上在三視圖教學(xué)時(shí)出現(xiàn)的困難，利用SolidWorks軟件都能很好地解決。SolidWorks在三視圖教學(xué)中應(yīng)用
　　1.SolidWorks軟件的特點(diǎn)
　　SolidWorks為達(dá)索系統(tǒng)(Dassault Systemes S.A)下的子公司專門研發(fā)與銷售的機(jī)械設(shè)計(jì)類軟件的視窗產(chǎn)品，具有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，是領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。
　　SolidWorks提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新，并且能夠從三維模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。這就便于教師給學(xué)生提供與三維立體圖相符的三視圖及相關(guān)的尺寸標(biāo)注。
　　SolidWorks用交替位置顯示圖形，能夠方便地顯示零部件的不同位置，這樣教師能夠從不同角度向?qū)W生展示立體圖，化抽象為實(shí)體。
　　2.SolidWorks在三視圖教學(xué)時(shí)的作用
　　(1)可把二維圖形立體化
　　通過(guò)對(duì)“平面草圖”進(jìn)行“拉伸”、“拉伸切除”、“旋轉(zhuǎn)”、“旋轉(zhuǎn)切除”、“掃描”等操作形成立體圖。教師先利用SolidWorks把題目中的三視圖畫成相應(yīng)的立體圖，如圖1所示。
　　通過(guò)SolidWorks畫出的立體圖形有質(zhì)感，立體感好，相當(dāng)于給學(xué)生提供了一個(gè)完美的教學(xué)模型，幫助學(xué)生建構(gòu)立體圖形。
　　(2)可全方位觀察物體
　　形成三視圖需要學(xué)生從前往后、從上往下、從左往右地觀察立體圖，而在PPT中給定的立體圖是一個(gè)固定的正等軸測(cè)圖，我們無(wú)法隨意地轉(zhuǎn)變圖形的方向，無(wú)法多方位地了解圖形。SolidWorks帶有視圖定向功能，可以更改當(dāng)前視圖定向(從上下、左右、前后進(jìn)行視圖觀看)或窗口數(shù)(在一個(gè)界面中同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)窗口進(jìn)行對(duì)比)，如圖2所示。
　　通過(guò)該功能能夠幫助學(xué)生建構(gòu)空間圖形，從不同方向觀察圖形，加深對(duì)立體圖的理解，提高自身的空間想象能力，最終使學(xué)生能夠畫出準(zhǔn)確的三視圖；同時(shí)也解決了教師“有口難言”、“巧婦難為無(wú)米之炊”的尷尬難題。
　　(3)可快速生成工程圖及相應(yīng)的尺寸標(biāo)注
　　在實(shí)際生產(chǎn)中，三維零件圖并不是用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，實(shí)際所用的圖樣是具有規(guī)定格式的零件二維投影圖，并有相應(yīng)的尺寸標(biāo)注。
　　SolidWorks具有在三維模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖(包括視圖、尺寸和標(biāo)注)的功能。在新建SolidWorks文件時(shí)有窗口提示建立2D工程圖，只要拖動(dòng)原先保存的立體圖就能得到相應(yīng)的三個(gè)視圖，并有相關(guān)的尺寸標(biāo)注。這樣大大改善了教師利用Word或PPT自帶的畫圖工具標(biāo)注尺寸時(shí)所遇到的困難。如上所做的立體圖形在SolidWorks中可以在如圖3所示的2D工程圖界面確定下拖動(dòng)得到如圖4所示的相應(yīng)視圖。
　　實(shí)際上，不僅在三視圖教學(xué)中可以運(yùn)用SolidWorks，在設(shè)計(jì)草圖的繪制中同樣可以運(yùn)用SolidWorks。運(yùn)用SolidWorks繪制草圖可以彌補(bǔ)教師在徒手繪制草圖時(shí)缺乏的繪畫技巧，使草圖畫得更加立體、美觀，利用SolidWorks繪制的草圖如圖5所示。
　　教師利用SolidWorks輔助三視圖教學(xué)，可以非常形象地展示立體圖形，減少學(xué)生學(xué)習(xí)所碰到的困難，獲得更多的成功體驗(yàn)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大提高課堂的教學(xué)效率。但是，SolidWorks軟件的運(yùn)用需要教師具備較高的計(jì)算機(jī)水平，需要教師不斷地學(xué)習(xí)，提高自身的整體素質(zhì)。
　　(作者單位：浙江龍游中