工程圖學課程的數(shù)字化資源建設

丁 剛，任艷霞

(濟源職業(yè)技術學院機電工程系，河南 濟源 459000)

工程制圖是關于閱讀和繪制工程圖樣的課程，是工科學生必須學習的專業(yè)基礎課程之一。工程圖是生產(chǎn)中必不可少的技術文件，是表達和交流技術思想的重要工具，是在世界范圍通用的"工程技術的語言"。正確規(guī)范地閱讀和繪制工程圖是一名工程技術人員必備的素質(zhì)。

由于工程制圖基于投影方法，借助二維圖形來表達三維形體，對學習者的空間思維想象能力有比較高的要求。初學者空間想象力不強，所以感覺工程制圖課程的學習比較困難。如能制作一些直觀的教學模型素材，以圖片資源、動畫資源及微課資源等形式使用在教學過程中，將能有效吸引學習者的注意力，培養(yǎng)其空間想象力，引導學習者逐步掌握讀圖及繪圖的方法和技巧。下面結(jié)合實例來說明圖片資源、動畫資源及微課資源的制作與使用方法。

1 圖片資源制作

對于初學者，其空間想象能力及點、線、面的分析能力比較欠缺，所以在教學過程中建議采用由易到難，逐步變化，“誘敵深入”的教學策略。當學生面對一個問題積極思索而不得其解的時候，適時提供一些直觀性的模型圖片會給學習者茅塞頓開的感覺，會激勵學生進一步積極學習。筆者認為，適時提供幫助比一開始就提供答案更好，因為一開始就提供答案會導致學生不能經(jīng)歷積極思考的過程，對其空間思維能力的鍛煉和培養(yǎng)是不利的。

如圖1所示，給出形體的主視圖及俯視圖，要求想象出形體形狀并補畫其左視圖，由于視圖中出現(xiàn)了較多的圓弧，初學者往往會糾結(jié)它們到底是圓球還是圓柱，另外還涉及相貫線的求解問題，感覺有一定的難度。如果在教學過程中，經(jīng)歷學生的積極思考后，提供如圖2所示的三維模型圖片，將會輔助學生分析問題，對教學過程起到積極作用。利用Solidworks、autocad、NX、CAXA制造工程師等軟件都可以很方便地進行形體的三維建模。

圖1 補畫左視圖Fig.1 Supplement left view

圖2 三維模型Fig.2 Three-dimensional model

2 動畫資源制作

對于一些僅通過圖片不能很好表達的情況，比如剖視圖的形成、鍵和軸的裝配等知識點的講解，可以將一系列的動作過程作成動畫的形式，則會對學習者起到更大的幫助作用。

圖3 剖視圖的概念Fig.3 Concept of sectional view

比如，如圖3所示，為表達剖視圖的概念及形成過程，可設計表1所示的動畫過程：

表1 動畫分步鏡頭表Table 1 Animation step-by-step lens table

這種三維動畫可以通過3dmax、solidworks、NX等軟件實現(xiàn)。Siemens NX 軟件是一款功能十分強大，使用靈活的軟件，提供了一套集成的強大的工具。利用 NX的三維建模功能，能夠迅速地建立各種復雜產(chǎn)品的形狀，利用其動畫功能可以制作產(chǎn)品的三維裝配過程動畫，進行產(chǎn)品運動仿真。下面以NX軟件為例，說明剖視圖形成過程動畫制作方法：

2.1 打開NX10軟件，新建模型文件

新建模型文件，在建模環(huán)境下，利用繪制草圖、拉伸的建模方法，按照如圖4所示的順序建立形體三維模型。

圖4 建模過程Fig.4 Modeling process

2.2

在建好的模型的前后方向的居中位置，拉伸一個平面，如圖3中的1所示，更改其顯示呈半透明狀態(tài)。用平面1將模型切開成前后分布的形體2和形體3兩個部分。

2.3 建立裝配文件

如圖5所示，分別將的形體2、形體3和剖切面1添加為部件。進入序列設置界面，點擊"新建"工具按鈕，即可新建序列；依次選擇需要運動的對象，按照表1所示鏡頭順序，設置其移動或旋轉(zhuǎn)運動情況，即可完成各個動畫鏡頭的動畫創(chuàng)建[1-5]。

動畫制作好后，就可以播放動畫，輔助教學。為便于在沒有安裝NX軟件的電腦上進行教學使用，也可將序列動畫輸出成視頻文件。

圖5 裝配文件Fig.5 Assembly file

3 微課資源制作

近年來，微課因具有教學時間較短、教學主題突出、傳播方便等特點而廣受關注。微課能更好的滿足學習者對不同知識點的按需學習，既可查漏補缺又可有針對性地對知識進行強化鞏固，是對傳統(tǒng)課堂學習的一種很重要的補充。隨著基于微課的在線課程學習越來越普及，微課必將成為一種新型的教學模式及學習方式。

創(chuàng)建一個微課，大致要以下幾個步驟：

第一 ，科學選題 科學選題是制作微課的前提和基礎。選取的知識點一般應為一節(jié)課中的重點或難點，知識點應該比較細，十分鐘內(nèi)能夠講解透徹。

第二，設計教案 微課只有幾分鐘的時間，但也必須進行合理的教學設計。教師應當明確教學對象與教學目標，規(guī)劃教學策略以及教學過程。

第三，素材選擇及課件制作 微課教學中，課件要合理融合圖形、聲音、動畫等多媒體以輔助老師講授知識點[6]，可以合理使用三維軟件等多種手段進行輔助教學。素材選擇及課件制作是微課錄制的重要環(huán)節(jié)。

第四，錄制視頻 錄制視頻可采用多種途徑，可利用攝像機或手機進行拍攝，也可用錄屏軟件進行錄制，可根據(jù)不同的教學對象及教學內(nèi)容合理選擇錄制方式。使用錄屏軟件錄制時，可將三維軟件窗口和PPT課件窗口并排分布在屏幕上，這樣可以將三維軟件的直觀交互操作和授課課件的內(nèi)容進行很好地配合。

錄屏軟件有多種，其中Camtasia Studio 是一款集錄制及編輯功能于一身的視頻制作軟件，內(nèi)置屏幕錄像、視頻剪輯和編輯等組件。可以輕松記錄包含影像、聲音、鼠標軌跡等在內(nèi)的屏幕動作，然后可對視頻進行剪輯，還可添加字幕、過場動畫等等。

教學素材準備好之后，也可用focusky等多媒體動畫制作軟件進行微課制作，構建人物場景，利用其豐富的動畫、配音及交互功能可以制作很好的助學微課。

4 結(jié)語

圖片資源、動畫資源及微課資源等數(shù)字化教學資源可增強直觀感受，能有效地吸引學習者的注意力，培養(yǎng)其空間想象力，能有效助力工程制圖課程教學，提升教學效果。數(shù)字化資源的制作和應用可以提升教學的信息化水平，利用在線課程等網(wǎng)絡平臺提高教學資源的共享效率。教學實踐表明，有針對性地制作及利用數(shù)字化教學資源，再結(jié)合合理的教學語言引導和教學過程安排，會收到很好的教學效果。