基于SolidWorks軟件的《機械制圖》教學改革

張建國++王仁慶++王旭

【摘 要】文章根據“卓越工程師教育培養計劃”對人才培養的要求，將SolidWorks軟件引入《機械制圖》教學改革中，介紹了SolidWorks軟件在制圖教學中的應用與優勢，結合相關知識點吸引學生的學習興趣，提高學生的理解能力，取得了較好的效果。

【關鍵詞】SolidWorks 《機械制圖》 教學改革

教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路，建設創新型國家和人才強國戰略服務。該計劃對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才的培養質量具有十分重要的示范和引導作用。

高校作為“卓越工程師”人才培養重要的基地，承擔這一任務需要面臨諸多挑戰和改革?！白吭接媱潯苯虒W體系更加注重培養學生的實踐應用能力、思維開創性和創新性。我國高等教育起步較晚，現行教學體系仍然停留在“填鴨”式教學模式，重理論，輕實踐，課程設置不合理，導致學生的綜合能力不強，出現了“畢業生找工難，企業招工難”的社會怪現象，與“卓越工程師”的培養目標不符。為此，以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心的教學體系改革迫在眉睫。

《機械制圖》是機械類專業培養高級工程技術應用型人才的一門專業基礎課，其開設目的是讓學生學習機械制圖標準的基本內容；學習正投影法的基本原理，初步掌握形體表達的基本方法；培養學生繪制和閱讀工程圖樣的初步能力；培養學生空間想象和空間分析的初步能力；學習計算機繪圖的基本方法。此外，在教學過程中還必須有意識地培養學生的自學能力、認真負責的工作態度和嚴謹細致的工作作風。現代設計方法決定了三維實體造型在《機械制圖》教學中的地位。在《機械制圖》教學中引入三維設計軟件進行輔助教學，能使教學內容精簡，大大增加課堂的教學信息量，不僅有助于培養學生的空間想象能力，而且有助于培養學生的設計能力和創新意識。

一、SolidWorks軟件簡介

SolidWorks公司是專業從事三維機械設計、工程分析、產品數據管理軟件開發和營銷的跨國公司，其軟件產品So1idWorks自1995年問世以來，以其優異的性能、易用性和創新性，極大地提高了機械設計工程師的設計效率。功能強大、易學易用和技術創新是SolidWorks軟件的三大特點，使得SolidWorks成為領先的、主流的三維CAD解決方案。

SolidWorks公司根據實際需求及技術的發展，推出了SolidWorks 軟件，該軟件在用戶界面、模型布景，以及外觀、草圖繪制、特征、零件、裝配體、配置、運算實例、工程圖、出詳圖、尺寸和公差及其他模擬分析功能等方面的功能更加強大，使用更加人性化，縮短了產品設計的時間，提高了產品設計的效率。SolidWorks是一款參變量式CAD設計軟件。與傳統的二維機械制圖相比，參變量式CAD設計軟件具有許多優越的性能，是當前《機械制圖》設計軟件的主流發展方向。

二、Solidworks在《機械制圖》教學中的應用

（一）在截交線教學中的應用

截交線是平面與立體相交的關鍵。SolidWorks可以以多個不同視圖方向同時顯示一個物體，從不同投影方向觀察截交線的情況。動態觀察被平面截切的帶四棱柱孔的六棱柱（圖1），學生可以清楚地理解截交線的三面投影情況。

（二）在相貫線教學中的應用

相貫線是制圖教學中的難點，也是重點。如圖2所示的是豎直方向的圓柱孔與水平方向的半圓柱孔正交的情況，這種情況下產生兩處相貫線，分別是豎直圓柱孔的外表面與水平半圓柱孔的外表面相交產生的相貫線（外外相交）和豎直圓柱孔的內表面與水平半圓柱孔的內表面相交產生的相貫線（內內相交）。由于兩圓柱等徑正交，外外相交相貫線退化為平面橢圓，在主視圖上的投影聚集為直線。利用Solidworks軟件建模，設置為三視圖及軸測圖顯示方式，相貫線便會自動產生，學生很容易觀察到相貫線的情況。

（三）在裝配圖教學中的應用

利用SolidWorks可以較容易地實現零件的模擬組裝和拆解，讓學生更好地理解各零件之間的裝配關系和拆卸順序，以及各零件的主要結構形狀和作用。裝配體的動畫效果，使教學內容更加生動、清晰。

以圖3中的球閥模型為例，為了讓學生更清楚地了解其內部結構，如閥芯、密封環、閥桿等，可以將閥體和閥體接頭設置為透明材質（如圖3-b所示）。球閥有兩條裝配線，一條是沿閥體、密封環、閥芯和閥體接頭裝配，另一條是沿閥芯、閥桿、調整環、填料、螺紋壓環及扳手裝配。為了使學生更好地觀察每個零件的主要結構和各兩件之間的裝配關系，可以生成球閥拆裝過程的仿真動畫（如圖4所示）。

三、教學效果評價

我們就《機械制圖》課程對上海應用技術學院15級材料成型及控制工程專業的30名學生做了問卷調查。調查顯示，96%的學生認為在《機械制圖》課程中引入SolidWorks軟件，對該課程的學習提高幫助很大，特別是空間想象能力的提高尤為顯著。就課程學業成績來說，該試點班的綜合成績高于往屆非試點班平均分5分左右，通過率高出4%。

四、結語

筆者已將SolidWorks軟件引入到《機械制圖》課程教學中。實踐證明，三維軟件與傳統教學方法的有機結合，不僅能激發學生的學習興趣，提高學生的空間想象能力，而且有助于提高學生計算機輔助設計的能力，較好地改善教學效果。但要推廣還存在一些困難：教師在制圖教學觀念上需要轉變；本課程適于小班上課，便于輔導，需要較多的學時。因而，《機械制圖》教學改革任重道遠，是一項長期的任務。

【參考文獻】

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