三維軟件在工程制圖教學中的應用研究
——以SolidWorks軟件為例

◆肖章 周立峰 羅彪

三維軟件在工程制圖教學中的應用研究
——以SolidWorks軟件為例

◆肖章 周立峰 羅彪

選用三維軟件中常見的SolidWorks軟件，研究歸納三維軟件在工程制圖教學中五個方面的應用，并提出三維軟件在教學中的應用方法，旨在提高工程制圖教學的教學方法水平和教學質量。

三維軟件；SolidWorks；工程制圖

1 前言

圖1 基本三視圖

近年來，由于三維軟件創建的立體模型具有良好的直觀性，非常有利于工程制圖的教學，三維軟件越來越多地出現在工程制圖教學當中[1-2]。雖然三維軟件在工程制圖教學中已經應用十分廣泛，但是對于三維軟件在教學過程中具體的應用范圍尚不明確，往往只局限在具體的某一章節知識點的應用[3]，并且針對三維軟件的合理應用方法研究甚少，往往只局限于某一種類型的應用方式，如融入式、任務驅動式等[4-5]。目前經常使用的三維軟件有Pro/E、SolidWorks、UG、CATIA等，這些軟件基本功能相似。本文以SolidWorks為例，探討其在工程制圖教學當中的應用及應用方法。

圖2 立體模型

2 三維軟件在工程制圖教學中的應用

本文研究歸納出三維軟件在工程制圖教學中五個方面的應用。

穿插說明難點 在工程制圖這門課程中，有些部分內容比較抽象不好理解，比如立體的截交線和相貫線的投影、剖視圖等章節。如果利用SolidWorks軟件創建相對應的三維立體模型，可以很好地幫助學生進行理解，迅速掌握知識點。如兩個圓柱體相貫，其相貫線為一條空間曲線，如果只從三視圖（圖1）進行分析，很難想象相貫線的空間形狀及理解其對應的投影。通過SolidWorks軟件建立的模型（圖2），可以清晰地理解這條空間曲線的形狀和分布，進而分析出這條相貫線的三面投影形狀。

引出知識點（任務驅動式教學） 在工程制圖教學中，教師往往先給出一個任務，進而引導學生如何一步一步完成這一目標，這種教學方式為任務驅動式教學。三維軟件可以參與到這一教學過程中，并起到一個引出知識點的作用。在工程制圖教學中，通過三維軟件特征樹功能可以引導學生怎么通過基本體，經過一系列的切割或者疊加，形成最后的立體模型。這個過程可以很直觀地讓學生掌握立體的形成。例如：圖3所示為一個利用SolidWorks軟件建立的組合體。通過圖4所示的特征樹，可以很清晰地看出在最初拉伸形成的一個長方體的基礎上，通過四次拉伸切除，形成最終的組合體。

圖3 組合體立體模型

作者：肖章，南華大學機械工程學院助教，研究方向為機械電子工程；周立峰，南華大學城市建設學院助教，研究方向為車輛工程；

羅彪，南華大學機械工程學院助教，研究方向為智能建筑（421001）。

圖4 特征樹

舉例說明（建立虛擬模型庫） 在SolidWorks軟件中帶有設計庫功能，在該設計庫中自帶了國標標準件模型。并且還可以自定義設計庫，將一些常用件加入設計庫。在工程制圖教學中，在講授到標準件、常用的機械構件等相關章節時，可以調用軟件中的模型庫，通過虛擬的方式給學生展示各種模型。如從模型庫中調出軸承標準件中的深溝球軸承與推力球軸承，可以很立體直觀地展示給學生，如圖5所示。

圖5 軸承立體模型

激發設計創新 利用SolidWorks軟件還可以激發學生的設計創新能力。如工程制圖中組合體構型設計章節要求學生能夠通過一個基本視圖或者兩個基本視圖想象出多個不同的組合體。在教學過程中可以利用SolidWorks軟件創建出具有相同二視圖的不同立體模型，在授課過程中通過立體模型引導激發學生的想象能力和創新能力。

建立逆向思維（二維、三維之間的轉換能力） 在畫法幾何階段，教學重點在于培養學生識圖畫圖的能力。識圖即通過基本三視圖想象空間立體，畫圖即通過空間立體畫出相應的基本三視圖。這是一個二維和三維之間的轉化問題，而許多學生在三維和二維之間找不到聯系點，因此學習上遇到困難。在教學工程中利用SolidWorks軟件中的將立體模型轉化為工程圖功能，可以迅速將組合體或者零件模型轉化成工程圖。課堂通過演示這一過程，可以很清晰地分析對比三維模型與工程圖之間的對應關系，培養學生三維轉換二維的能力。

3 三維軟件在工程制圖教學中的應用方法

在工程制圖教學中，應以原有的教學方式為主體，三維軟件教學為輔。在工程制圖授課中，課件的講授依然為主要的教學方式。因為工程制圖課程中存在大量的概念、作圖方法等理論知識，需要通過課件講授的方式傳授給學生。而三維軟件的應用只是作為一種輔助工具，讓學生能夠更快、更好地接受知識。

在工程制圖教學中，三維軟件必須圍繞工程制圖教學目的進行應用。三維軟件的功能繁多，有許多功能和工程制圖并無直接關系，這一部分內容應該留給學生課后自學。在課堂上，三維軟件的應用應緊緊圍繞工程制圖知識點。在三維應用過程中，應先明確需要講授的知識點，然后根據需要引用三維軟件進行輔助教學。

4 結語

三維軟件可以快速構建非常直觀的三維立體模型，并且實現和二維工程圖的轉換。因此，三維軟件今后將會更廣泛地應用到工程制圖教學中來。明確三維軟件的應用范圍，正確應用三維軟件，將有助于學生高效地獲得工程制圖相關知識，也有助于教師使用三維軟件豐富教學方法，更加有效地傳授課程知識。本文以SolidWorks為例，研究了三維軟件在工程制圖教學上穿插說明難點、引出知識點、舉例說明、激發創新和建立逆向思維等五個方面的基本應用，并且圍繞這五個方面的應用提出三維軟件在工程制圖教學上兩個方面的具體應用方法。

[1]葉軍,孫根正.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學學報,2008(2):168-172.

[2]童秉樞,易素君,徐曉慧.工程圖學中引入三維幾何建模的情況綜述與思考[J].工程圖學學報,2005,26(4):130-135.

[3]劉永霞,彭如恕.基于Pro_E三維建模的工程制圖教學方法研究[J].中國教育技術裝備,2010(21):108-109.

[4]劉永霞,彭如恕.基于任務驅動法的工程制圖教學研究[J].中國教育技術裝備,2013(27):75-77.

[5]田廣才,段志堅,楊甫勤,等.工程制圖教學的Pro_ E融入式研究[M]//2012管理創新、智能科技與經濟發展研討會論文集.2012:7-10.

G642.0

B

1671-489X(2015)18-0016-02

10.3969 /j.issn.1671-489X.2015.18.016