工程制圖拆裝訓練庫的開發研究

叢文靜，唐偉峰

（海軍航空大學航空基礎學院，山東 煙臺 246001）

作為一門技術基礎課，《機械制圖》課程在機械或近機械類專業學員的能力培養過程中有著舉足輕重的地位。因此，我們要盡可能提高學員的讀圖和繪圖的能力，為其后續課程打下堅實的基礎。

1 構建的目的和意義

對我校學員來講，《機械制圖》這門課程的最終培養目標就是讓學員能讀懂零件圖和裝配圖，能夠根據圖樣，讀出零部件的結構形狀、裝配步驟和工作原理等，為其后期武器裝備的維修保養等提供技術指導。但是傳統的二維圖樣，受其投影方法的限制，在表達零部件裝配圖樣的時候，難免錯綜復雜，使初學者在讀圖上存在困難。因此，怎樣提高學員的學習興趣，引導其按步驟讀圖，并合理考察其讀圖的能力，就成為我們構建“工程制圖拆裝訓練庫”的初衷。

1.1 通過情景構建，提高學習興趣

機械制圖課程的學習難點，就在于二維圖紙和三維立體之間的轉換。合理利用多媒體技術，通過三維立體展示，可以使學員對抽象的空間概念有一個直觀的認識，從而建立起良好的感性認識。“工程制圖拆裝訓練庫”從一開始就能吸引學員的眼球，激發學員的學習動機和學習興趣，調動他們的積極性。如圖1所示。

圖1 工程制圖拆裝訓練庫界面

1.2 強調互動操作，激發學習積極性

和以往多媒體課件重在“展示”的不同，“工程制圖拆裝訓練庫”最顯著的特點，就是其交互性能的充分體現。如圖2所示。學員在讀懂裝配圖的同時，可以通過做游戲般地隨意拖拽零件進行試裝配，軟件配合裝配結構特點，對其裝配步驟進行及時的反饋提醒，步驟錯誤時，允許學員進行反復思考和重復操作，從而有效提高學員學習的主動性和積極性，使學員在輕松愉快的環境中既掌握了知識，又提高了自身素質。

圖2 過渡支架裝配界面

2 構建的方法和步驟

“工程制圖拆裝訓練庫”是我院制圖教員在授課之余，針對學員特點開發的一款助學軟件，根據多年的課堂授課經驗，在開發前，就其意義和功能均有明確的定位。下面就開發過程中的具體思路和做法做以下簡介。

2.1 篩選軟件，注重交互

“工程制圖拆裝訓練庫”的主要功能是實現三維立體展示和拖拽交互。其中“三維立體展示”功能，通過ProE、SolidWorks、AutoCAD等多款軟件均可實現，但考慮到要做成游戲式的拖拽交互，并在操作過程中做到實時反饋，故開發者選定交互功能強大的Flash軟件制作。

2.2 精選圖例，難易適中

考慮到此軟件重在提高學員的讀圖興趣，且用戶多為大一的初學者，裝配圖的讀圖能力參差不齊，故選擇裝配圖時，主要選擇10個零件左右的簡易裝配部件，包括“夾線體”、“聯動夾持桿接頭”、“固定頂尖座”、“過渡支架”、“虎鉗”、“氣動閥”、“定位器”、“球心管活節”。如圖3所示，為固定頂尖座的裝配圖。

圖3 固定頂尖座裝配圖

2.3 設計步驟，編制程序

該軟件采用Flash軟件開發設計，界面設定1024×768。具體開發思路與步驟如下。

（1）素材準備

這里所說的“素材”，主要包括界面背景設計、零部件三維模型構建及渲染以及零部件圖片裁剪等。其中，主界面背景設計采用photoshop軟件設計完成，零部件模型構建采用SolidWorks軟件繪制完成，零部件的圖片整理則采用與flash軟件銜接功能最佳的fireworks軟件來制作。

（2）軟件架構

該軟件共包含8套裝配體的拆裝訓練，考慮到編程的方便，每一套拆裝訓練均設置成獨立場景，加上主頁，共設置9個場景。主頁場景中設置8個按鈕，與8套裝配體相對應。每套裝配體中均設置“返回”和“開始”按鈕，方便學員自主操作。各個分場景中，設置3個區域，一個區域是“零件展示區”，負責展示構成裝配體的各個零件；一個是“裝配區”，負責部件裝配；還有一個是“反饋區”，負責實時反饋裝配步驟正誤的提示。如圖2所示。

（3）程序編制

將每個零件的圖片導入flash庫中，然后將其定義成影片剪輯并命名，如jiana。不同場景根據裝配零件個數的不同，設置不同的幀數。如“夾線體”場景，共有4個零件，可設置6楨，第1幀做場景界面，在該關鍵幀上，放置裝配圖紙，并安放“開始”和“返回”按鈕；第2幀，將各零件在“零件展示區”內賦好位置值，然后書寫代碼如下：

jiana.onRelease=function(){

jiana.stopDrag();

if(quyua.hitTest(jiana)){

gotoAndPlay(3);

fankui="你真棒！繼續吧……";

}else{

jiana._x=x1;

jiana._y=y1;

fankui="答案錯誤，繼續努力！";

}

};

如此完成各零件編碼。

當第1個零件在裝配區內安放好后，轉到第3幀，如上所示，依次為剩下的零件賦好值，寫好代碼，剩下各幀，如此類同。

3 使用效果分析

《機械制圖》課程在我院部分班次的授課過程中，是采用自主學習的模式來開展，主要依托的教學資源為我院自主開發的“工程制圖自主式學習平臺”，整個平臺由以下3部分組成。一是電子教室：含電子教材、配音課件、習題解答、制圖標準、網絡課程、視頻授課（即微課）等；二是電子實驗室：含模型庫、機構庫、拆裝訓練庫、加工視頻庫等；三是考核系統等。該平臺2013年榮獲全國多媒體課件大賽一等獎，并掛靠在教育部“優課網”上，供全國同行借鑒和指導。

作為“學習平臺”中的一個子模塊，“工程制圖拆裝訓練庫”很好地調動了學員的學習興趣和學習積極性。學員在自主學習的同時，可以通過玩游戲的方式，檢測自己的讀圖效果，并可以通過互動操作，反復練習，最終對裝配圖的內容加強印象、熟記于心。

4 結語

總之，“工程制圖拆裝訓練庫”的開發，為“寓教于樂”的教學模式開拓了思路，提供了方法。今后，可以在此基礎上，針對課程特點和教學內容，研發適應性更強的助學軟件，更好地輔助學員進行自主學習。

[1] 張巍,張春仙. 網絡虛擬實驗室的研究[J].計算機工程與設計,2007,28(11):2717-2719.

[2] 武法提,胡亦宏.基于Flash技術的虛擬實驗室設計與實現[J].教育信息化, 2006，(5)：43-44.