雙視口建模法在CAD實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

楊義輝 唐曉松 胡麗娟 吳姍姍

摘??要：為響應(yīng)我國職業(yè)教育“三對接”改革方針，探索構(gòu)建CAD實訓(xùn)教學(xué)體系，培養(yǎng)高職高專復(fù)合型人才?；赑BL教學(xué)模式，以橋梁二維繪圖作為基礎(chǔ)，構(gòu)建了雙視口三維建模法，并將其應(yīng)用于道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)的CAD教學(xué)實訓(xùn)中。此方法，通過整合道路與橋梁工程專業(yè)的核心課程，實現(xiàn)工程CAD繪圖在本專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)體系和教學(xué)方法上的創(chuàng)新，可為PBL教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育??工程CAD??PBL教學(xué)模式??實訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號：G642?????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A?????????????????文章編號：

Application?of?the?Dual-Viewport?Modeling?Method?in?CAD?Training?Teaching

YANG?Yihui??TANG?Xiaosong??HU?Lijuan??WU?Shanshan

（?Chongqing?Vocational?College?of?Public?Transportation，?Chongqing，?402247?China）

Abstract：In?response?to?the?"three?docking"?reform?policy?of?vocational?education?in?China，?the?CAD?practical?training?teaching?system?is?explored?and?constructed?to?cultivate?compound?talents?in?higher?vocational?colleges.?Based?on?the?PBL?teaching?mode?and?2D?drawing?of?bridges，?a?dual-viewport?3D?modeling?method?is?constructed?and?applied?to?the?CAD?teaching?training?of?road?and?bridge?engineering?technology?specialty.?This?method?realizes?the?innovation?of?engineering?CAD?drawing?in?the?training?teaching?system?and?teaching?methods?in?this?specialty?by?integrating?the?core?courses?of?road?and?bridge?engineering，?which?can?provide?reference?for?PBL?teaching.

Key?Words：Vocational?education;?Engineering?CAD;?PBL?teaching?mode;?Practical?teaching

《教育部關(guān)于加強(qiáng)高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見》第七條明確指出：“實踐教學(xué)要改變過分依附理論教學(xué)的狀況，探索建立相對獨立的實踐教學(xué)體系”[1]。作為工科專業(yè)的通用課程，工程CAD在教學(xué)中的實踐作用非常突出[2]。為此，眾多學(xué)者在教學(xué)體系的設(shè)計、課程內(nèi)容的選取、教學(xué)方法和教學(xué)手段的創(chuàng)新改革、課程實踐環(huán)節(jié)設(shè)計等方面進(jìn)行了探索。例如“能力本位”的教學(xué)體系[3]，

基于工作過程系統(tǒng)化對CAD教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計[4]，PBL教學(xué)模式[5]，問題導(dǎo)入式教學(xué)法[6]等。在教學(xué)過程中，如何融合專業(yè)課知識并運(yùn)用教學(xué)模式構(gòu)建成教學(xué)體系，并在實際教學(xué)案例中加以應(yīng)用，成為教育工作者有待解決的問題。該文以道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)例，基于PBL教學(xué)模式構(gòu)建出操作流程，并通過對某單箱雙室箱梁[7]進(jìn)行二維繪圖基礎(chǔ)上的雙視口三維建模，實現(xiàn)建模方法在教學(xué)層面的應(yīng)用。

1?基于PBL模式的CAD實訓(xùn)教學(xué)

美國教育家杜威（John?Dewey）倡導(dǎo)“PBL”教學(xué)模式，即“項目式教學(xué)法”（“Project-based Learning”）。該模式是一種完全以學(xué)生為主體的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法，對于提升素養(yǎng)和能力方面的學(xué)習(xí)效果有重要作用。PBL實施流程包括：設(shè)計與選擇項目、制定計劃、活動探究、作品設(shè)計、?成果交流和效果評價六個環(huán)節(jié)[8]。結(jié)合工程制圖、橋梁工程等專業(yè)課知識和教學(xué)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，以橋梁上部預(yù)制梁為例，進(jìn)行構(gòu)建PBL操作流程如圖1所示。

項目式教學(xué)法著眼于“項目”的完成，對于道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)來說，CAD實訓(xùn)的目的是完成一個完整的項目，如一座完整的橋梁，一座涵洞等。因此，在教學(xué)層面實現(xiàn)PBL操作流程，即體現(xiàn)在對工程實體的繪制。傳統(tǒng)的CAD制圖方法，從三視圖的角度，向外展示出靜態(tài)的成果。如果不輔助相應(yīng)的文字說明，識讀者又不具備相應(yīng)的專業(yè)知識，會造成溝通和交流的障礙。而CAD三維繪圖，則基于空間坐標(biāo)系，對三視圖進(jìn)行重構(gòu)和整合，能更好的展示工程制圖的效果，而且由于動態(tài)切換等效果，可以很清晰地體現(xiàn)“項目”成果?？梢哉f，CAD三維建模便成為了PBL實訓(xùn)教學(xué)的很重要的成果支撐。

2?雙視口建模法

從CAD三維對象構(gòu)成出發(fā)并進(jìn)行造型體系的研究，可將三維CAD建模方法歸為兩大類[9]：基本建模和復(fù)雜建模?；窘７椒òǎ夯倔w，擴(kuò)展體，布爾運(yùn)算，旋轉(zhuǎn)、拉伸（或擠壓）等方法。復(fù)雜建模是由于一些不規(guī)則造型而采取的建模方法，包括：曲線的生成、曲線的編輯、曲面的生成及曲面的編輯等幾部分。對于PBL模式下的CAD三維建模，結(jié)合道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)結(jié)構(gòu)體的曲面和造型特點，同時考慮高職高專學(xué)生的理解和動手能力。該文在基本建模的基礎(chǔ)上，先進(jìn)行二維

圖形的繪制，并調(diào)用雙視口，通過左側(cè)二維制圖，右側(cè)三維動態(tài)建模，實現(xiàn)建模方法的創(chuàng)新。所構(gòu)建的雙視口建模方法流程如圖2所示。

3?雙視口箱梁建模應(yīng)用實例

該文選取某橋梁上部預(yù)制箱梁為工程實例，融合橋梁工程相關(guān)專業(yè)知識，讓學(xué)生建立起對單箱雙室箱梁的基本認(rèn)識，其運(yùn)梁如圖3所示。為實現(xiàn)PBL模式在該實體工程中的教學(xué)應(yīng)用[10]，特采用雙視口建模，進(jìn)行教學(xué)。

3.1?二維制圖

打開2012版AutoCAD，切換到經(jīng)典作業(yè)空間，進(jìn)行繪圖設(shè)置，線條設(shè)置，運(yùn)用直線、倒角等進(jìn)行繪制，并進(jìn)行尺寸的標(biāo)注。所繪制單箱雙室箱梁橫斷面圖如圖4所示。

3.2?雙視口箱梁建模

將繪制完成的單箱雙室箱梁橫斷面圖進(jìn)行切換，運(yùn)行：視圖—視口—新建視口—兩個：垂直。將左視口切換視圖至俯視；右視口切換視圖至西南等軸測，并選擇二維線框，如圖5所示。

在左視圖中，對箱梁頂板、腹板、翼板進(jìn)行面域。為方便讓學(xué)生進(jìn)行箱梁體的建模，并在右側(cè)對梁體進(jìn)行第一次拉伸，拉伸長度為1延米梁體長度，對應(yīng)CAD長度為100。拉伸后建模線框如圖6所示。同樣的，對梁體雙室進(jìn)行第二次拉伸，對應(yīng)CAD長度為120。拉伸后的建模線框如圖7所示。

在右視圖中，對進(jìn)行二次拉升后的箱梁進(jìn)行布爾運(yùn)算，并選擇差集命令，操作兩次，切出中空雙室。進(jìn)行視覺樣式切換至灰度，如圖8所示。則所建的聯(lián)梁體模式完成。再對其進(jìn)行標(biāo)注的刪除，或?qū)?biāo)注設(shè)置于單獨的圖層中進(jìn)行隱藏。運(yùn)行視圖-動態(tài)觀察-自由動態(tài)觀察，如圖9所示。

3.3?教學(xué)應(yīng)用與效果分析

我校道路與橋梁工程技術(shù)2021級共46名同學(xué)，成長在相對多元化的信息時代[11]，網(wǎng)絡(luò)和社交媒體伴隨著他們成長，對傳統(tǒng)的教學(xué)方法無法適應(yīng)。為此，該文基于PBL教學(xué)法，采用雙視口箱梁建模教學(xué)，通過繪制工程實體并進(jìn)行成果交流，現(xiàn)場教學(xué)效果如圖10所示。PBL教學(xué)模式的問題具有一定的真實性和開放性，涉及跨學(xué)科知識的交互學(xué)習(xí)[12]，為更好促進(jìn)教育教學(xué)改革，特在課后進(jìn)行了問卷調(diào)查，得到了PBL教學(xué)對本專業(yè)課的促進(jìn)作用反饋如圖11所示。

4?結(jié)語

面對新時期的職業(yè)教育，構(gòu)建基于PBL模式的CAD實訓(xùn)教學(xué)體系，是一種大膽的嘗試和突破。后的能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和與其他課程的融通。該文在基本建模的基礎(chǔ)上，針對高職高專學(xué)生，道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)，融合橋梁工程等相關(guān)知識，以工程實體為教學(xué)背景，運(yùn)用雙視口建模的方法，完成了單箱雙室箱梁的建模，實現(xiàn)了工程實體在CAD實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

該方法既有二維繪圖的方便快捷，又規(guī)避了因為三維建?？臻g中坐標(biāo)的切換可能導(dǎo)致的建模失敗。通過在工作空間與視圖之間的切換，使教學(xué)更具新穎性，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。可為促進(jìn)本專業(yè)課程融合與人才培養(yǎng)提供了范例。

參考文獻(xiàn)

[1]孫繼忠，李維國.大學(xué)語文課創(chuàng)新模式的探討[J].語文學(xué)刊，2008（17）：144-146.

[2]趙博.食品機(jī)械工程制圖與CAD課程改革研究[J].現(xiàn)代食品，2019（16）：28-30.

[3]劉玉杰，程曉新.工程制圖與三維CAD的融合[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2013，14（2）：132-134.

[4]張伶俐.AutoCAD課程教學(xué)設(shè)計與探索——基于工作過程系統(tǒng)化[J].柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013，13（3）：110-114.

[5]王芳，劉中秋，李寶寬.新工科背景下PBL教學(xué)模式在工程流體力學(xué)課程中的實踐[J].化工高等教育，2021，38（4）：52-55.

[6]孟慶昌，鄧輝，王沖，等.問題導(dǎo)入式教學(xué)法在流線伯努利方程講授中的應(yīng)用[J].力學(xué)與實踐，2019，41（1）：99-103，98.

[7]王兆南，張元海.單箱雙室波形鋼腹板組合箱梁橫向內(nèi)力研究[J].鐵道學(xué)報，2019，41（12）：106-112.

[8]董艷，和靜宇.PBL項目式學(xué)習(xí)在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019，29（9）：53-58.

[9]鄧學(xué)雄，王高，周旻.CAD?三維技術(shù)與形態(tài)構(gòu)成[J].工程圖學(xué)學(xué)報，2004（3）：19-25.

[10]劉春城，李爽，劉楊，等.工程訓(xùn)練課程對PBL教學(xué)模式的適應(yīng)性研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2020，18（4）：65-68.

[11]李媛媛.“工程制圖與CAD”課程思政教學(xué)改革探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2021（9）：103-106.

[12]賈建鋒，葛羿京，孫新波.基于PBL的高職創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程教學(xué)模式設(shè)計[J].職教論壇，2021，37（2）：67-72.