SketchUp輔助工程制圖教學應用淺析

李曄　李強

摘 要：利用SketchUp軟件具有操作簡單、快速建模、易于修改等特點，本文以組合體和剖視圖為例，探討了將SketchUp應用于工程制圖的教學實踐方法。通過構(gòu)建模型實現(xiàn)二維圖形與三維立體的轉(zhuǎn)換，使得空間構(gòu)思過程直觀化、可視化、動態(tài)化，拓展學生空間思維能力。

關(guān)鍵詞：SketchUp；工程制圖；計算機輔助教學

工程制圖作為一門與生產(chǎn)實際密切相關(guān)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的抽象性一直是教學的難點。對于剛剛接觸制圖的學生，大多數(shù)空間想象和思維能力偏弱，認為課程內(nèi)容難于理解，學習的積極性普遍不高。傳統(tǒng)的教學方法中，教師常常借助三維實體模型、掛圖和多媒體課件來輔助空間感的建立。其中，三維實體模型能最直觀的表達形體的基本特征，但它的制作存在工序復雜、難度大、耗時多的缺點。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機三維設(shè)計技術(shù)日趨成熟，三維模型設(shè)計以簡單、直觀、快速、便于修改等特點被逐漸引入工程制圖的輔助教學中來。

一、SketchUp用于工程制圖輔助教學的特點

SketchUp又稱“草圖設(shè)計大師”，是Google公司的一款專業(yè)設(shè)計軟件，目的是將立體建模從復雜的構(gòu)建過程中解脫出來，以最便捷、自由化的方式建立，軟件本身操作簡單、快捷，可視化程度高，借助相關(guān)插件更能構(gòu)建出復雜多變的立體模型。

工程制圖主要培養(yǎng)學生形體分析能力，能夠正確讀圖和制圖。學生需要在頭腦中建立三維立體模型，利用正投影法把三維立體模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖。而借助于SketchUp輔助工程制圖教學，可以使這種空間想象的過程直觀化、具體化，有助于學生的理解和掌握。在工程制圖的教學內(nèi)容中，組合體和剖視圖的理解相對較難，我們可以將SketchUp計算機輔助教學作為組合體和剖視圖讀圖的一種新方法。

二、運用SketchUp進行組合體讀圖和制圖的教學

在教學實踐過程中，教師對圖樣的立體構(gòu)建，實際就是一個圖形分析和讀圖的過程，學生可以現(xiàn)場看到老師從平面圖形構(gòu)建立體模型的每個步驟，然后借助于正投影法，實現(xiàn)三維立體模型與二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化。

如圖1所示，對照組合體三視圖的主、俯視圖進行形體分析，在SketchUp中導入在CAD中繪制好的俯視圖圖樣，利用SketchUp平面“拉伸”命令逐步構(gòu)建立體模型，對照主視圖進行調(diào)整修改，得到準確的三維立體模型（如圖2），實現(xiàn)二維平面到三維立體的簡單轉(zhuǎn)化；利用“環(huán)繞”功能以不同視角觀察模型，利用正投影法再將三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖樣。整個過程操作簡單、直觀易懂，學生可以清楚的看到每一個操作步驟的細節(jié)，教師在教學過程中亦可以和學生互動交流，做到教師輕松教學，學生易于掌握的目的，極大地改善了學生對空間三維模型構(gòu)建的思維模式。

三、SketchUp在剖視圖教學中的具體應用

當物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜時，常采用“剖視”的方法解決物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表示問題。假想用剖切平面剖開物體，將處在觀察者與剖切面之間的部分移去，將其余部分向投影面投射所得到的圖形稱為剖視圖。由于“假想”是一個極其抽象的過程，學生作圖完全依靠空間想象，所以在繪制剖面圖時經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，漏畫、錯畫線的問題比較突出。傳統(tǒng)的教學方式主要依賴于教師的語言描述，往往不能很直觀的講清楚各部分的剖面情況，學生要經(jīng)歷一個較長的空間思維轉(zhuǎn)化的適應過程。

目前，SketchUp8.0版本對以前的剖切功能進行了進一步的提升，對之前版本中出現(xiàn)的剖切后的面是“空”的問題進行了修復。教師在剖視圖的教學過程中，可以利用草圖大師的剖切功能，動態(tài)地演示對模型的剖切過程，生成剖視圖，使學生對剖切后的模型分析具體化、直觀化。圖3為使用“剖切”命令將模型沿中心線全剖后的形體，但此時所得到的模型剖切表面仍然表現(xiàn)為線條勾勒的空心面。利用SketchUp8.0的新增功能，在選中剖切平面的情況下，點擊鼠標右鍵，在下拉菜單中選擇“生成剖面選項”，在彈出的對話框中進行參數(shù)設(shè)定，生成剖面（如圖4）。之后，對剖切后的形體進行正投影即可輕松完成剖視圖的繪制，實現(xiàn)抽象過程的直觀化，提高教師的教學質(zhì)量和學生的學習積極性。

四、對未來的工程制圖教學的思考

通過SketchUp8.0展現(xiàn)出的強大功能，在教學初期，對培養(yǎng)學生熟悉空間結(jié)構(gòu)、快速掌握工程圖樣三視圖的繪制起到了一定的促進作用；后期對復雜圖形的空間結(jié)構(gòu)亦可通過軟件輔助分析，幫助學生從三維立體的視角掌握讀圖和制圖的方法。在今后的教學實踐中應大力推薦計算機輔助軟件在基礎(chǔ)教學中的實踐與應用，將傳統(tǒng)的平面教學模式引向三維立體模式，培養(yǎng)學生的學習興趣，快速掌握基礎(chǔ)課程。

可以建議學生利用課余時間學習SketchUp軟件，在建立模型的過程中加深對工程圖樣的認識和理解，熟悉二維圖形與三維立體間的轉(zhuǎn)變，做到事半功倍的效果。另外，隨著SketchUp版本不斷提升，功能逐漸完善，適用的插件也會日益增多，這對于復雜模型的構(gòu)建也將變得更加智能化，將對教師的教學質(zhì)量和學生的學習效率產(chǎn)生巨大的

幫助。

參考文獻

[1] 馮秋官.機械制圖與計算機繪圖[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2008.1

[2] 金志輝，金志梅等.SketchUp軟件輔助建筑工程制圖與識圖教學[J].科教文匯，2012（6）：65-66，74

[3] 廖小烽. SketchUp在《建筑制圖》教學中的應用[J].重慶科技學院學報， 2007：53-56

作者簡介

李曄（1982-），女，內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學院教師。

李強（1982-），男，呼和浩特市園林管理局滿都海公園管理處，從事園林設(shè)計與施工工作，熟悉多種計算機繪圖軟件。