基于Creo Parametric的機械制圖助學型交互式課件的開發與應用

李玲+李卉+于水琴

摘要：近些年隨著三維造型技術的介入和迅猛發展，其造型設計的直觀、動態、快捷及實時性等優點，能幫助學生快速建立“體”這一概念，有效拓展空間思維能力，較之傳統的教學手段學生對于教學內容的理解顯得更加透徹。本教學團隊利用Creo Parametric軟件強大的三維建模功能和方便的可視化實時動態觀察、截切等功能，精心制作了一套難度適宜的三維立體教學模型庫，并將其與現有的課程資源進行了創新與融合，開發制作出一套適合機械類專業學生的助學型交互式課件。

關鍵詞：Creo Parametric；機械制圖；交互式課件

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）37-0196-02

在大力提倡素質教育和創新人才培養的今天，《機械制圖》課程發揮著舉足輕重的作用。該課程是工科院校中一門實踐性較強的技術基礎課，其主要目標是培養學生具有一定的空間構思和想象能力以及繪制和識讀機械圖樣的能力。如何讓形象思維與構形能力參差不齊的工科大學生短時間內有效具備這些能力，一直是各個高校從事制圖教學的教師重視和思考的問題。近些年隨著三維造型技術的介入和迅猛發展，其造型設計的直觀、動態、快捷及實時性等優點，能夠迅速激發學生的學習熱情，幫助學生快速建立“體”這一概念，有效拓展空間思維能力，較之傳統的教學手段學生對于教學內容的理解顯得更加透徹，更易解決形體投影圖中難以理解的問題。本教學團隊利用Creo Parametric軟件強大的三維建模功能和方便的可視化實時動態觀察、截切等功能，精心制作了一套有代表性的難度適宜的三維立體教學模型庫，并將其與現有的課程資源進行了創新與融合，開發制作出一套適合機械類專業學生的助學型交互式課件。

該課件的研制分為三個階段：三維立體教學模型庫的建立；助學交互式課件的建立；實踐與反饋、完善。

一、三維立體教學模型庫的創建

1.素材的分類、模型庫的制作。該階段是本課件制作的核心階段。首先，對教材、習題集及部分典型零件和裝配體進行收集、歸納和分類，篩選出一批具有代表性的素材，應用Creo Parametric進行參數化實體建模，形成一整套與傳統實物模型相補充的更豐富形象的機械制圖三維立體模型庫。

2.相關技術手段。Creo Parametric是PTC公司核心產品ProE的升級版本，它整合了PTC公司的三大軟件技術：ProE的參數化技術、Co Create的直接建模技術和Product View的三維可視化技術，是一款功能強大的新一代參數化三維實體建模設計軟件。在制作時，可根據形體的復雜程度和應用情況進行針對性的造型，如簡單實體造型、組裝造型、富有感官效果的立體渲染與著色。但由于Creo Parametric軟件占有空間較大，不利于在教室電腦端隨時安裝使用，因此把制作完成的各模型放在Creo自身攜帶的瀏覽器中進行觀察操作。該三維瀏覽器具有體積小、程序安裝靈活方便等優點，可將其隨時隨地安裝在教室或PC上。在其上對模型可任意旋轉、平移、動態疊加組合以及虛擬拆裝等，其效果生動直觀、形象逼真。通過多視角的可控制化的動態觀察和演示，可將人們的感覺和知覺從二維平面迅速帶進一個栩栩如生的三維動態世界。

例如，兩正交圓柱相對直徑的大小對相貫線形狀和位置的影響，傳統的PPT演示和講解難以使學生理解透徹，使用Creo建模并實時改變模型參數，可將相貫線的形狀變化趨勢得到直觀明了的動態展示，促使學生迅速理解并總結出相貫線“包小凸大”的形狀規律，如圖1。又例如，空心圓柱體上穿孔和切U形槽，其實二者作圖的實質相同，但學生對于切槽的想象容易走偏，作圖常常出錯。通過改變參數，對比演示，從而有助于學生理解本質，把握作圖要領，如圖2。

3.模型庫的應用方式。該套三維模型庫應用方便靈活，首先可作為課件的重要資源通過相應技術融合到教學課件中；其次也可作為助學型的獨立素材發布給學生，作為學生隨時隨地可請教的學習資源。該模型庫難度搭配適宜，有淺有深，學生可根據自身對教學內容的掌握程度自主學習。

二、助學型交互式課件的制作

該階段的任務是將精選制作出的各種素材（文字、圖形、圖片、動畫、視頻及三維模型等）集成一體，創建完成一套完整的助學型交互式課件，其中，制作編輯各種視頻及微課等教學資源是重點。

將三維立體模型根據教學需要進行動態演示操作，整理周邊環境，用視頻編輯軟件Camtasia Studio實時錄屏，配以教師旁白、講解，從而制作成一個個短小精練方便實用的模型觀察視頻文件，還可結合一些重要的知識點或習題錄制編輯成若干微課。這些資源不僅可單獨使用，而且可配合其他文字內容、圖形、鏈接等資源進行有機融合，重點鮮明，條理清楚，形成完整的兼有講、練、測及附件學習資源的讓學生有一種真正參與感的機械制圖交互式教學課件。

例，在機件表達方法的綜合訓練這一節，對于形狀結構不規則、內外形都需表達的形體，使用原有的PPT靜態圖片進行講解無法使學生全面清晰地理解，采用交互的動態視頻展示，學生頭腦里不清晰的構思立刻明朗，從而助其快速確定表達方案，如圖3。

三、課件的應用形式及效果

該套課件可以課堂教學和課后助學兩種形式應用：

課堂教學：每章節內容以PPT形式打包呈現，其兼容性好，方便在任何教學和交流場所使用，無須顧忌網絡及軟件體積龐大等問題。

課后助學：將課件的每章節都轉化成視頻文件格式（.swf或MP4）發布于校園網絡教學平臺上供學生學習。.swf視頻動畫格式具有畫面清晰、占用空間小、交互性好等優點，借助于Ispring插件將課件和習題講解轉化成.swf格式文件，從而將課內、課外有機銜接，為學生營造了課前有興趣預習、課后能主動針對性復習鞏固的知識環境。

通過本套助學型交互式課件的開發和教學實踐，教師們因努力鉆研學習而提高了駕馭數字化資源及多媒體技術的水平，真正實現了教學手段和方法的改進；學生在感受現代教育技術魅力的同時，學習機械制圖的積極性和主動性更高了，課內、課后學習氛圍活躍，師生間交流問題更直觀流暢，教學效率和學習質量都有了顯著的提升。

參考文獻：

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