基于三維建模的《工程制圖》教學方法改革

金國偉

摘 要： 工程制圖課程的教學目的是培養學生掌握繪圖和識圖的能力，其主要教學方法則是培養學生的空間想象力，能夠實現空間到平面或者平面到空間的想象。然而對于大多數學生，特別是高職院校學生而言，空間想象力偏差，導致工程制圖的學習效果不明顯。本文旨在利用三維建模軟件Creo建立三維模型，改進教學方法，以想象、練習和對比的方法幫助學生培養空間想象能力。

關鍵詞： 空間想象力；工程制圖；三維建模

項目編號：JC201603 項目來源：2016年浙江安防職業技術學院教材建設項目

一、教學方法改革的重要性

工程制圖即工程圖樣，是表達工程與產品信息的載體，是工程界進行思想信息交流的重要語言[1]，也是普通高等院校工科專業重要的技術基礎課程，旨在通過培養學生空間想象力，提高學生識圖與繪圖的能力。在傳統的教學中，教師通過教學模型展示的方法來幫助學生理解三視圖，從而培養學生的空間想象力。然而工程制圖中涉及到的工程圖樣種類繁多且教學模型有限，教學模型無法完全展示所有工程圖樣。此外，教學模型的購買及損耗需花費許多經費，從而大大地增加了教學成本。

二、工程制圖中引入三維建模Creo的優點

三維建模是指利用計算機將現實生活中的實體或者虛擬的物體以三維實體的形式展現出來[2]。隨著科學技術的不斷發展，越來越多的三維建模軟件如Creo、UG、Solid Works被運用到了企業的生產中，并且越來越受到重視。綜合三維建模軟件的優點具體如下：

1.輔助學生建立三維空間立體的概念

工程制圖作為一門專業基礎課，主要開設在大一學年，學生對空間想象的概念模糊，而課本中多是以二維圖形的方式表達物體的信息。因此學生在二維圖形與三維實體間的轉換存在一定的困難，這為學生學習工程制圖帶來了一定困難[3]。Creo則能夠將物體的三維實體如實地展現在學生面前，學生可將Creo模擬的實體與三視圖進行比較，逐漸建立起三維空間立體的概念。

2.幫助學生培養空間想象力

在許多工程制圖的教科書中，工程圖樣多是以二維圖形的表達方式展現在學生面前，其中教科書中用于表達實體信息的多是以三視圖的形式。要學好工程制圖，必須要求學生培養起空間想象力，而許多學生天生就缺乏空間想象力，給教師授課及學生學習帶來了巨大壓力。教師可以利用Creo畫出三維模型，方便學生驗證自己將三視圖轉換成的三維圖是否正確， 從而不斷培養和提升學生對三維空間想象的能力。

3.彌補教學資源的不足，節省教學成本

傳統教學方法中，教師采用教學模型的展示等方式給學生講解工程圖樣中三維實體與三視圖之間的轉換，而工程制圖課程中涉及的工程圖樣多種多樣，教學模型無法展示所有圖樣的三維信息[4]。此外，工程模型的購買和消耗將大大增加教學成本。Creo可通過繪制三維模型的方式展示所有工程圖樣的三維信息，操作方便且大大降低了教學成本。

4.教學展示靈活，方便學生練習空間想象力。

Creo繪制的三維模型可以表達所有工程圖樣的三維信息，且可在投影儀中進行展示，軟件展示的三維模型不但可以進行放大縮小，還可以進行各個視角的切換，方便學生進行觀察。工程制圖中要用到的Creo操作知識極少，教師可安排少許時間進行教導，方便學生課后進行空間想象力的練習。

三、Creo在工程制圖教學中的應用

筆者承擔了浙江安防職業技術學院信息工程系的工程制圖課程，在教學的過程中不斷探索教學方法的改革，對基于三維建模的工程制圖教學方法改革做了一定的研究。Creo在整個教學改革過程中的應用如下：

1.分析三視圖，形成三維模型思想

筆者在授課中對工程圖樣的三視圖進行分析，構成基本的三維模型思想，以對照拉伸及切割等方法引導學生想象出三視圖的三維模型，從而幫助學生形成三維模型思想。

2.觀察三維模型，驗證三維模型思想

筆者在課前將習題中的三視圖用Creo軟件畫出，授課過程中引導學生利用三視圖構建三維模型思想，想象出三視圖對應的三維模型。學生通過觀察Creo展示的三維模型驗證自己建立的三維模型思想，通過不斷練習來培養三維空間想象力。

3.對照三維模型，獲取三視圖信息

學生通過觀察教師在Creo軟件中展示的三維模型，了解三視圖各個投影面的基本信息，解答對應的三視圖。

總結

本人在安防學院講授工程制圖已有三學期，自第一學期便發現教學中的這一難點，于是結合自己之前所學知識，將各科課程知識進行參差，從而提出此種教學改革方法。事實證明，本人在這三學期中采用此方法幫助不少學生培養了空間想象力。此外，工程制圖作為工科技術類課程，相對枯燥且難以理解，而采用此種教學方法后課堂變得更加生動，學生學習積極性也得到了大大地提高。■

參考文獻

[1]陳錦昌.論本科工程圖學課程教學基本要求的修訂[J].工程圖學學報，2004，（3）：101-105.

[2]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.

[3]曾宇.對《工程制圖》課程的幾點思考.重慶科技學院學報：社會科學版，2007（S1）：51-51.

[4]朱海英.《工程制圖》課程的教學改革研究[D].武漢：華中師范大學碩士學位論文，2008.endprint