三維建模軟件SolidWorks混合教學模式的應用

孫路

Abstract： Classroom is the front position for higher vocational schools to complete teaching tasks. Whether classroom teaching is efficient or not will directly affect the efficiency of talent cultivation. Therefore， the construction of effective classroom is of great value to cultivate high-quality technical ability professionals. Taking SolidWorks 3D modeling and design major as an example， the author explores students' learning needs and learning difficulties， establishes a project and theme centered， and reconstructs e-learning resources. Aiming at solving the key and difficult points of higher vocational students in learning SolidWorks 3D modeling and design course， in order to meet the learning needs of different kinds of students and improve their engineering practice skills and practical ability.

關鍵詞： 三維建模;SolidWorks教學;實例分析

Key words： 3D modeling;SolidWorks teaching;case analysis

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0251-03

1 ?有關定義解讀

1.1 混合式教學模式

混合式教學模式是傳統教學結合信息科技的網絡離線教學方式。授課開始前，學生登陸教程網絡學習媒介，檢索教程任務，觀摩教學微視頻與教學實例，并分組探討并完成學習內容。老師依照平臺統籌解讀參數，有目的性地預備。學生是教學活動的主體，而老師針對學生產生的共性難題實施統一解惑并教授知識，是教學活動的引導人，這可以激發學生的主觀能動性。

1.2 有效課堂涵義

有效課堂覆蓋了課前、課堂與課后的體系化教學系統，是說老師透過仔細的教學設計，憑借信息化教學模式，透過任務單讓學生完成知識預習，觀摩微視頻，并把重點帶入教程，由老師進行闡釋。有效課堂需要老師綜合運用本身的專業特長與教育教學技能，完成靈活的教程預設，讓學生成為教學的主體，讓課程更為生動形象。

1.3 教學設計

教學設計是提升教程教學品質的核心元素，是說老師根據當代教育教學觀念，在全面解讀學生專業能力與學習技能等特征的前提下，謹慎解讀教學中的難題，明確教學目標，并科學組織與調度各類教學資源而訂立學習方案的體系化的規劃過程。

通過教學設計，老師能夠整體把握教學活動的基本流程，參考學生的特征，透過預設適度的教學場景，明確科學的教學目標，并通過考評方案來確保教學活動的高效展開，第一時間調整教學模式與教學方略，進而為后續時段的教學進行支持。

2 ?SolidWorks三維建模設計教學模式可行度解讀

混合式教學方式是對傳統教學模式的改革，學生通過慕課與微課等信息化教學模式在網絡上完成學習任務，老師在理想狀態下完成教程的翻轉教學。學生是教學的主體，老師則是推動課程的引路人，混合式教學方式能夠調動學生額主觀能動性，讓教學變得趣味盎然，大幅度提高學生自發學習的技能。網絡離線混合式教學是結合信息科技的一類全新的教學方法。SolidWorks三維建模設計混合式教學的價值也得以體現。

伴隨電腦網絡科技的日新月異，使用各類新科技的SolidWorks三維建模設計教程平臺網絡是各具特色的。但是，普通學校被教學經費與技術所限，無法隨時更新教學平臺。并且，一般的職業學校設有專科、本科等多類科目，并為學生提供教學服務。

參考學生的學習特征與學習習慣，滿足職業學校學生的需要，將一部分開放類網絡學習平臺（《微知庫》）導入到教程中。訂立職業學校SolidWorks3D建模設計教程混合式教學預案，以項目化教授為主導，為各班學種類、各專業系的高職學生設計SolidWorks3D建模設計條件，以項目為縱向挑選網絡平臺的學習資源。完成多平臺合作，網絡離線融合學習、教程教學與第二課堂學習。訂立混合式SolidWorks3D建模設計的教學考評準則，科學考評學生的網絡離線學習質量，讓學生學以致用。

建立以多平臺建設合作為核心的高職SolidWorks三維模型，打造一個更為公開、更為科學、更為合適的新式教學網絡平臺，讓學生在網絡上自發學習并且與實體教程進行銜接，對更有效地進行教程的全學習周期活動，針對教學目的提高教學的成效是有極大價值的。

3 ?SolidWorks三維建模設計混合類教學的策略

工業革命4.0年代，伴隨網絡語言移動終端的投用，以往的教學與研習模式也開始形成新局面。伴隨互聯網+在我國的誕生，信息科技與高職教學相結合，課堂不單純是大學生獲得學識與訊息的唯一渠道或方法，其更喜歡微課、慕課等網絡教程，以往的課堂教學被切割成“碎片”，學生能夠在任何時間任何地點完成學習任務，突破了時空的約束，提高了學習的成效，盡管網絡教程有著媒介資源充裕、便于學生學習等優勢，然而其還并未完全替代傳統的教學方式。最關鍵的是教學平臺解析——當前，網絡教程由于擁有大量的教育資源與便利性，受到學生的青睞，我國個高職學校極為看重網絡教程的構建與運用。并且，有關專業技術企業也增強了推介運用的強度。例如，微知庫是高效并且有時間價值的網絡教學APP。老師注冊后，就能夠免費在媒介上創建課程表，并且能夠把微視頻、課件與有關的教學資源推介給學生。學生通過移動設備能夠在任何時間任何空間完成自發學習，并且此教學媒介對師生都是免費提供服務的。

微知庫不但能夠在移動設備、平板登陸，還能夠在臺式機上登陸。此教學媒介包括班級設計、學生管控、教學組織、教學資源推介、問卷票選等特色功能模塊。尤其是在教學活動功能模塊內，師生可以無限制的交流，還能夠部署任務完成小組探討與報告，并能夠完成單元訓練與測試。微知庫網絡研習媒介最大的優點是把網絡教學媒介與移動社交媒體進行雜糅，可以讓學生的學習流程變得高效并便于管控。師生能夠在任何時間任何地點完成交流，并且老師能夠參考此媒介所記載的學生的測驗分數與活動表現，第一時間調試與優化教學設計與教學模式，能夠依照學生的綜合表現記載第一時間為學生提供個性化的學習服務。微知庫平臺提供了多元化的學習模式、趣味化的互動版塊與更全方位與體系化的教育資源管控，可以完成過程性考評與個性化教學。

4 ?SolidWorks三維建模設計教程教學設計

SolidWorks三維建模設計是高職機械類專業核心教程，通常探究工程圖紙的電腦3D建模。透過研習，讓學生熟稔地使用二維圖的繪畫、三維元件建模、曲面建模、鈑金建模與裝配體建模的設計模式，培養與提升了學生SolidWorks軟件的使用能力。例如，在機械零部件構型與視圖的課程開設以后，教程以經典的元件為樞紐，鑒于教學流程引導，根據項目化的需要預設了五大模塊：基礎操控、元件建模、高端建模、裝配體設計、建筑圖設計，并且把曲面設計、鈑金設計等項目結合到有關模塊;運用從簡易到困難，從單獨到綜合，依照職業規劃與學生認知的定律，精心安排，強化專業技能與創新技能的培育，讓學生的求知欲能夠得到滿足。

4.1 裝配體的建模教學模塊

以經典元件為樞紐，使用由下往上的裝配體建模的模式，通常包含吊臂的裝配體建模、液壓缸的裝配建模、定滑輪的裝配建模、皮帶盤的裝配建模。項目案例載體見圖1。

4.2 自下而上的裝配體建模設計

這通常包含掌握使用標準配合建立由下而上的裝配體的模式;掌握局部坐標軸的創建模式。

①教學任務。

首先，要熟悉簡易元件、高端元件的建模流程;其次，要解讀圖紙并建立元件;再次，掌握拉伸基座、拉伸切割設備、圓角、鏡像、旋轉切割設備、旋轉凸臺/基座等的操控模式;其四，應在裝配件內找出首個固定元件;其五，使用重合、同軸、垂向、平行、切割、間距、視角、對齊、反方向等準則，配套建設由下往上的裝配體;其六，可以使用徑向元件用具;其七，可以相對裝配體坐標系，明確質心的方位;其八，要建立局部坐標軸，掌控明確相較于新建坐標軸質心方位的技巧;要運算出建立的裝配的總重量與占地數據。

②教學組織。

首先，學生分成小組每組三到四名學生，完成角色預設;一位學生完成底臺等元件的建模、一位學生完成三孔連桿的建模、一位學生完成五孔連桿的建模，最后小組通力合作，對吊臂裝配體進行建模，最終每個小組挑選一個代表進行成果報告;其次，提供理實一站式訓練室，并完成元件建模;再次，課前教師要進行部署，學生復習簡易元件建模特征操控的有關課程;課堂上，組織學生完成項目學習，布置練習題，報告歸納，項目考評;課后要觀摩吊臂裝配體視頻的制做。

4.3 教程學習與課余興趣小組活動相融合

為高效地培養學生的創新理念與創新技能，模仿技術創新的活動情景，老師誘導學生建立課余興趣小組。當前能夠使用的三維軟件品種繁多，例如Pro/E、UG、Solidworks、CAXA等。因為課時所限，很多高職學校均只設立了其中一類。參考學生課余時間的情況，以設立選修教程與課余座談會的模式，增長學生的見聞，并激發學生的潛能，縮短工作后與公司磨合的時間。例如，高職學校每年均會組織學生參加我國高職學校CAD/CAM競賽，這既提升了學生的學習主動性，磨煉了學生的實操能力，又為高職學校贏得了聲譽。

4.4 傳統教學模式與多媒體教學模式相融合

要充分使用當代化的多媒體教學模式，把教程形象、直接、有趣地推送給學生。例如，職業學校要引入電子教室這類高科技的教學模式講解專業課，完成教師機對學生機的廣播、監督、熒屏攝錄、熒屏回播、語音授課等，并對學生進行統一管控，協助學生完成電腦軟件的研習與運用。使用先進的教學模式，讓傳統教程中師生的溝通能夠實現，又打破了傳統教舍對時空的約束，讓電腦課程變得有趣生動，這也是教學模式的顛覆性改革。

4.5 使用SolidWorks軟件輔助截交線、相貫線的繪制

在機械項目中，元件的構造外形是多元化的，這部分元件并不是完備的基礎體，一般是立體某局部被切割、打孔與開槽，截平面與立體表層的匯集線是截交線，兩個立體交匯所形成的表層交線被叫做相貫線。截交線與相貫線的學習是機械繪圖課程中的難題。并且，這些內容都極為晦澀，大部分學生很難解讀與把握。而透過SolidWorks軟件構建3D實體模型，動態地演繹截切與相貫的流程與改變，讓晦澀的內容變得生動，協助學生對截交線與相貫線外形與影響元素能夠感性認知。比如，相貫線由于兩立體的曲面構造、曲面尺寸與相對方位不同而導致空間外形有所差異。使用SolidWorks軟件數據化建模功能，變更轉變模型的數據，就能夠讓相貫線的改變能夠被動態演繹。（見圖2）

如此，會讓晦澀的理論講解變得不再枯燥，能夠培養學生的抽象思維能力，提升了學生的思維能力，讓學生的學習變得形象而具體。

4.6 使用SolidWorks軟件解讀組合體視圖

任何繁雜的機械元件都能夠被當成是由一部分簡易的基礎體通過重疊、分割等模式重組而成的實體。繪制實體視圖是機械制圖的關鍵版塊，讀圖是通過業已繪制而成的平面圖像，通過形狀的解析與線面的投影解讀，推導出實體的空間外形與構造。讀組合體視圖模式包含形體分析法與線面分析法，對重疊性的實體，使用形體解讀法，想象出每個基礎體的外形，再依照各組成元件的相對方位、組合模式，綜合而成想象體。然而，對大部分初學者而言，其空間想象能力偏弱，極難想象出組合體完整的空間立體外形，因此使用Solidworks軟件能夠協助學生構建其完備的空間立體外形。在教程中使用Solidworks軟件能夠對基礎體實施重疊、割裂，構成新的組合體，學生能夠直觀地觀看到組合體的形成流程，激發學生的研習區位。比如，使用已知的兩個視圖，繪制出第三個視圖。（見圖3）

此刻，使用軟件對立體圖像的各個特征上色，形成的多色、形象的實體模型會調動學生的主觀能動性，學生更容易掌握到其中的要點。

5 ?結束語

綜上，使用三維SolidWorks造型技術作為教學模式，與教學內容深度契合，客服了傳統教學模式的問題，學生更能夠通透地解讀教學內容，空間思維由此成型，并提升了學生的學習主觀能動性，獲得了良好的教學成效。把三維造型設計導入機械制圖學習中，學生提早學習三維軟件，后期的專業課學習奠定基礎。

參考文獻：

[1]栗偉，孫超，李萬剛.基于SolidWorks Simulation的壓力容器受壓元件建模及應力分析設計[J].制冷與空調（四川），2021，35（5）：695-698，770.

[2]薛濤，韓春紅.采摘機器人動力學建模及動作規劃仿真研究——基于SolidWorks[J].農機化研究，2021，43（12）：65-68.

[3]權禎，張曉剛，秦大平，等.基于CT影像的骨質疏松性胸腰椎壓縮骨折PKP術后三維有限元力學模型的建立與驗證[J].中國醫學物理學雜志，2021，38（3）：360-369.

[4]王永麗.基于SolidWorks軟件對工業機器人機械臂的結構優化設計和受力、模態分析[J].今日自動化，2021（8）：104-105，139.

[5]王波，趙利民，張崎靜，等.基于混合式教學模式的有效課堂教學設計實踐研究——以“SolidWorks三維建模設計”課程為例[J]. 職業技術，2020，19（4）：50-55.

[6]王波，張崎靜，趙利民.“互聯網+”背景下高職課程混合式教學模式實踐研究——以“SolidWorks三維建模設計”課程為例[J].職業技術，2019，18（9）：38-42.

[7]蔡祖光.基于SolidWorks磚瓦產品真空擠壓成型焊接式擠壓筒折彎成型板材的展開設計[J].磚瓦，2019（2）：49-56.

[8]邵夏勇，張治國，李國能，等.基于SolidWorks FlowSimulation的熱電制冷箱裝配體安裝架構的仿真優化[J].發電技術，2021，42（3）：374-381.

[9]馮嫦，劉慶倫，李玉蘭，等.基于線上學習平臺的"1+X"混合式課堂教學模式研究——以《機械CAD-SolidWorks》課程為例[J]. 現代制造技術與裝備，2020（3）：202-203.

[10]陳慧.三維應用軟件在中職數控專業專業課生成性教學的實踐研究——以SolidWorks為例[J].科學咨詢，2020（36）：153.

[11]鄭潘妥，韓衛民，張翔宇，等.基于SolidWorks和三坐標測量儀的螺桿轉子精滾刀建模與檢測方法[J].工具技術，2020，54（4）：78-80.

[12]顧清坡.基于SOLIDWORKS SIMULATION立式加工中心軸承座兩種結構分析比較[J].中國機械，2020（3）：34，36.

[13]王松，朱永戰，喻致蓉.基于SolidWorks Simulation的重疊盾構隧道穿行式全自動液壓支護臺車設計研究[J].隧道建設（中英文），2019，39（2）：294-301.

[14]賁宗友，孫嘯，孫艷輝，等.應用型本科院校SolidWorks課程教學改革與實踐——以滁州學院為例[J].黑龍江工業學院學報（綜合版），2019，19（1）：10-14.

[15]陳東，梁兵.基于職教云的高職課程教學過程探索——以solidworks軟件應用課程為例[J].現代職業教育，2019（34）：34-35.