機械制圖教學模庫和網絡系統的設計

于曉丹

機械制圖教學模庫和網絡系統的設計

于曉丹

(遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

網絡教學是當今一門新興授課方式，可以培養學生的學習興趣，提高學習效率。本文針對實物模型在教學中存在的缺點,提出了將虛擬現實建模與三維設計軟件相結合,制作用于輔助教學的虛擬模型的方法。首先,利用SolidWorks軟件進行三維造型設計,將文件保存為指定格式文件；然后，對文件進行編輯修改,得到所需要的效果；最后，用不同的方法來繪制交線，把二維繪圖和三維立體模型聯系起來,得到一個完整的網絡模型庫。這樣，在網絡教學中構建的一些機械制圖課程教學系統以及各系統的應用方式，在教學實踐中取得了良好的效果。

機械制圖；網絡；模型庫

隨著網絡技術的飛速發展，基于網絡授課的教學方式尤為重要。開展基于網絡的協同設計，使教師與學生之間突破地理位置的限制，達到信息共享與交流。本文針對國內各高校在網絡教學中的應用情況和存在的問題，設計一種新型的教學模式，即對機械制圖網絡教學構建多種模庫，便于教師和學生靈活運用，有助于提高學生對課堂學習的興趣和擴充知識面，并能提高教師的教學質量。

一、在網上建立多種模庫

模型庫中包括立體模型庫、制圖綜合訓練模型庫、實物模型庫。學生進入模型庫后，查找自己需要了解和加深的內容。

（一）立體模型庫

立體模型是用SolidWorks軟件進行造型設計，通過eDrawings界面，對三維立體動畫演示。可以將模型翻轉、放大、平移、剖切、自動播放等操作，能形象直觀地看到立體內、外各部分結構[1]。

針對不同的機械圖樣，配有不同的電子模型。如圖1所示，由主視圖和俯視圖，補畫左視圖。由于學生空間想象力弱，很難想象出組合體的空間形狀，即使想到空間形狀，補畫左視圖也容易出錯。此組合體涉及到立體與立體相交的截交線和相貫線，求交線部分是機械制圖的難點。借用模型，就有事半功倍的效果。圖2（a）圓柱體前、后面都開通孔，中間又有圓柱孔，只有把組合體模型剖開，如圖2（b）所示，再旋轉到指定方位，才能看出整個交線的形狀。利用講過的作圖方法，準確畫出左視圖[2]178。

圖1 組合體三視圖

圖2 組合體模型

（二）制圖綜合訓練模型庫

在制圖綜合訓練過程中，需要畫裝配圖或者由裝配圖拆畫零件圖。在模型庫中，有多種模擬的機器或部件，常見的有減速箱、千斤頂、回油閥、機油泵、銑刀頭等，最難的部件是減速箱，如圖3（a）所示。學生首先要了解組成減速箱各零件的結構形狀，各件之間的裝配關系和工作原理，才能繪制裝配圖。在模型庫的eDrawings界面中，該件有手動和自動播放的拆卸、安裝及工作三部分的動畫。如圖3（b）是減速器的分解拆卸截屏圖，由圖中可知各零件的結構形狀和裝配關系。

圖3 減速箱

（三）實物模型庫

為了激發學生的學習興趣和增加感性認識，在實物模型庫中，用金屬加工出許多學生看得見摸得著的實物模型，把各種模型分成平面立體、曲面立體、組合體等，再把這些模型按照不同分類，發放到學生手中。

如圖4（b）所示，學生拿到模型以后，非常開心，很認真地在觀看研究，該件是四棱錐，被正垂面截切，畫出截交線。根據理論課學到的知識，先畫截平面與四棱錐各棱線的交點，即截交線上特殊點的投影，再把各點的同面投影連線，圖4（a）所示，即為截交線的投影[2]180。

圖4 立體截交線

通過對照實物模型繪圖，形象直觀。學生們可以開動腦筋，選用不同的方法來繪制交線，把二維圖形和三維立體模型聯系起來，促使他們的空間想象力和繪圖能力得到迅速提高。

二、建立網上習題解答系統

在習題解答系統中，包含各章節全部習題內容，機械制圖主要的知識點有：點、線、面→立體→組合體→軸側投影圖→機件常用的表達方法→零件圖→標準件及常用件→裝配圖。在解答系統中，每道題都是用動畫演示作圖過程，繪圖線條緩慢出現或者消隱，每一部分都詳細講解作圖方法，同時顯示該立體的空間形狀。

圖5是一個三棱錐被一個正垂面和一個水平面同時截切，其水平投影和側面投影圖。多個平面截立體是難點，學生容易混淆求點和畫線丟失。解答庫中的解題過程，其線條都是各自獨立的，模仿黑板教學方式，類似粉筆繪圖的走向畫圖，保證各投影之間長對正、高平齊、寬相等的關系，每條線和每個點都加以標注[3]，讓學生思路清晰。

學生對類似問題有了明確的了解，自然就能掌握繪圖要領了。

圖5 三棱錐被兩個平面截切

三、建立網上作業系統

作業系統包括發放作業和批改作業兩部分。發放作業包括發送對象、發送有效時間段、及格標準、允許學生對作業的修改次數、是否允許學生查看作業得分、是否允許學生貼圖答案等諸多內容。學生做完作業以后可以隨時提交，教師根據學生提交的作業進行查看，打開批閱部分，就能看到學生所畫的作業圖了。在圖上手動批改，添加評語，給出成績，然后提交。學生能及時得到信息，查看反饋的作業。如果學生作業問題太多，可以選擇打回重做，讓學生重新做一次。如此方便快捷，不用教師在作業本上批改作業，提高了閱圖效率。學生也可以方便地看到自己作業存在的問題，及時修改，學習積極性普遍提高。

四、建立網上討論答疑系統

在討論答疑系統中，教師可以提前布置要預習的內容，講解部分的重點和難點。學生也可以提出問題，針對教材或作業中存在的不明白的地方，可以網上溝通。有的學生是文字提出問題，有的是上傳圖形提出問題。無論哪種形式，教師都可以實時解答，進入一種良性循環，使學生熱愛機械制圖這門課程，而不是有抵觸情緒地被動學習。學生之間可以相互交流，有效地提高了他們分析和解決問題的能力。

五、建立網上考試閱卷系統

考試閱卷系統分兩部分：一部分是學生畫圖考試；另一部分是選擇填空考試。

針對畫圖部分，教師先上傳原圖，圖中尺寸標注要清晰合理，如圖6（a）所示。學生按照給定的尺寸，在保證機械制圖投影規律的前提下，完成答案圖形。教師在閱卷界面，可以設置“僅顯示主觀題”（畫圖題），或者“顯示全部題目”（畫圖題和選擇填空題）。在顯示考題的同時，可以“隱藏題干”，即只顯示學生畫圖答案，而不顯示原題；或者“不隱藏題干”，原題和答案同時顯示。教師在閱卷界面，可以根據顯示的答案和評分標準，如圖6（b）所示，批閱試卷。

對于試卷中選擇填空部分，教師也是先把原題和答案上傳網絡，系統設置了自動批閱功能。學生根據每道題的內容，進行填空。系統根據學生填空內容，對照答案，自動判對錯，自動出成績。

圖6 (a) 題圖

圖6 (b) 答案

以上兩部分完成后，系統會自動顯示每位學生領取試卷時間和提交時間。因為這一切是網絡操作，如果想留備案，系統設有導出成績選項，可以快速地把學生成績導出來，實現用網絡進行教學授課和管理。這是一種新式的網絡教學模式，正在冉冉升起。

六、結論

基于機械制圖教學網絡系統的應用，加強了學生學習的主動性。在整個系統實施過程中，都是以學生為主體，學生可以進入不同的系統中，先加深感性認識，再進入作業系統，上升到理性階段。學生通過大量繪圖和讀圖的訓練，及時發現自身不足，提升自身制圖能力。在機械制圖課程的學習中，網絡教學起到非常重要的作用，同時也取得了良好的教學效果。學生成績比以前有明顯的提高，變被動學習為主動學習，并可以為將來踏入社會打下良好的基礎。

[1] 田東. SolidWorks2005三維機械設計[M]. 第1版. 北京: 機械工業出版社, 2006: 192-198.

[2] 朱輝. 曹桄. 畫法幾何及工程制圖[M]. 第4版. 上海：上海科學技術出版社, 2009: 178-181.

[3] 曾紅. 畫法幾何及機械制圖學習指導[M]. 第1版. 沈陽:東北大學出版社, 2007: 99-120.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.03.030

G642.1：TH 126.1

B

1674-327X (2022)03-0121-03

2021-09-07

于曉丹(1963-)，女，遼寧丹東人，副教授。

(責任編輯：付春玲)