一左腔、引言

　　多媒體CAI--計算機輔助教學(xué)作為教育現(xiàn)代化的突破口，以其集成性捅儒、交互性液样、可控性、實時性等特點越來越受到廣大教育工作者的歡迎和重視巧还。近幾年來鞭莽，隨著網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的普及坊秸，計算機應(yīng)用水平的逐年提高，以及各類輔助教學(xué)的應(yīng)用型軟件不斷地出現(xiàn)澎怒，都為課程教學(xué)改革提供了技術(shù)手段褒搔。

　　教學(xué)模型作為教學(xué)手段的重要組成部分，在幫助學(xué)生形象地理解教學(xué)內(nèi)容的過程中喷面，發(fā)揮著積極的輔助教學(xué)的作用星瘾。機械制圖作為機電專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，無論是在課堂教學(xué)還是在課后作業(yè)惧辈，都需要大量使用教學(xué)模型琳状，以增加學(xué)生的感性認識，最終達到空間思維能力的培養(yǎng)承蠕。傳統(tǒng)的教學(xué)模型因其價高菜册、易損、不便攜帶坷字、不能修改等缺點许辖，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需要。應(yīng)用計算機軟件結(jié)合多媒體技術(shù)建立基于三維CAD技術(shù)的虛擬模型庫通肋，不僅可以完全克服傳統(tǒng)教具的缺點贮猛，也是實施課程教學(xué)改革中的重要組成部分。近年來璃蓬，高校逐步建立了多個多媒體教室闺蜈，配備了先進的計算機，寬帶也接入了校園網(wǎng)想祝，師生可以在學(xué)校的任何一臺計算機上進入校園網(wǎng)和INTERNET昵人，利用網(wǎng)絡(luò)進行備課和學(xué)習，這些有利的因素為開發(fā)機械制圖虛擬模型庫創(chuàng)造了條件览讳。

　　二誊酌、機械制圖虛擬模型庫的教學(xué)優(yōu)勢

　　1.取代傳統(tǒng)的實物模型

　　應(yīng)用三維CAD技術(shù)創(chuàng)建的機械制圖虛擬模型庫，可以利用光盤存儲數(shù)量眾多的模型露乏，在使用中可以完全取代實物模型碧浊，從而消除了實物模型因體積和重量造成的攜帶不便的缺點。另一方面瘟仿，傳統(tǒng)的實物教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢并且不能夠修改箱锐，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時代不斷進步的需要。機械制圖虛擬模型庫在教學(xué)中的應(yīng)用完全可以避免傳統(tǒng)教具的缺點劳较，利用先進的三維CAD技術(shù)創(chuàng)建地計算機模型不僅精度高驹止、質(zhì)感好、形象逼真观蜗、色彩豐富臊恋，還能將復(fù)雜形體的外型與內(nèi)腔衣洁、相貫體中相貫線的變化趨勢、裝配體中零件之間的連接關(guān)系充分地展示出來抖仅，加上動畫效果闸与，使教學(xué)中的知識難點更加清晰、生動岸售、形象喳卢。利用計算機軟件還可以方便地進行教學(xué)模型修改與新建，這樣不僅能夠及時補充符合新教學(xué)內(nèi)容的模型玖远，還可以針對不同的教學(xué)對象坦妙、教學(xué)要求調(diào)整現(xiàn)有的模型，充分滿足了教學(xué)中對模型種類及數(shù)量的需要契惶，達到降低教學(xué)成本璃帘，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

　　2.學(xué)生課下學(xué)習的助學(xué)型課件

　　近幾年來驳蒙，由于同一班級生源質(zhì)量的差異增加以及機械制圖的授課時數(shù)不斷減少熬魄，使得教師的課后輔導(dǎo)的難度增強。對于程度低一些的學(xué)生组缎，如果輔導(dǎo)不夠及時滔壳，他們一旦無法戰(zhàn)勝學(xué)習中的困難，便退縮或放棄學(xué)習朴轰，并失去了對機械制圖學(xué)習的興趣武填。另一方面，在機械制圖的學(xué)習過程中唆阿，閱讀益涧、分析、比較典型機械圖樣驯鳖，對學(xué)生提高讀圖能力闲询、開闊視野、積累經(jīng)驗浅辙、提高對機械零件的表達能力都有一定的幫助扭弧。機械制圖虛擬模型庫可以幫助學(xué)生理解學(xué)習中的難點、重點摔握，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念寄狼，學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習方式和學(xué)習能力丁寄，進行自主性學(xué)習氨淌。

　　機械制圖虛擬模型庫可以載入網(wǎng)絡(luò)，不受時空限制在網(wǎng)上進行傳輸伊磺。當學(xué)生在課后練習中遇到困難盛正，可以通過校園網(wǎng)進入模型庫主頁删咱，在庫中找到所需要的模型，進行仔細觀察矢骚，增強對實物的感官認識凭坪，輔助完成課后練習。另外县防，計算機模型庫中收集了大量典型零连谁、部件的三維模型與二維工程視圖，采用了不同的表達方法窍蟹，學(xué)生可以通過與自己所繪圖形對比醋皂，來檢驗自己的讀圖能力和對機件的表達能力。計算機模型庫可以改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)模式舟到，有助于學(xué)生從被動學(xué)習變?yōu)橹鲃訉W(xué)習辖芍，從而提高學(xué)習效率。

　　3.作為實踐性教學(xué)的素材庫

　　為了使機械類專業(yè)的學(xué)生章理，畢業(yè)后在生產(chǎn)第一線能勝任實際工作所硅，必須在學(xué)校學(xué)習過程中加強實踐能力的培養(yǎng)，實踐性教學(xué)的目的就是使學(xué)生能夠綜合地應(yīng)用所學(xué)的知識解決實際問題杂蒙。

　　在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天营稼，計算機輔助教學(xué)已經(jīng)成為機械制圖課程中的一個重要組成部分，目前我校的六個多媒體教室的計算機中除了安裝了二維繪圖軟件(AutoCAD台腥、CAXA電子圖板)外样刷，還有三維繪圖軟件(Solid3000、3DMAX)览爵，并且每臺計算機都可以方便地進入校園網(wǎng)和INTERNET置鼻，這就為機械制圖實踐性教學(xué)提供了必要的物質(zhì)條件。過去的機械制圖實踐性教學(xué)蜓竹，通常采用測量和拼裝模型的方法進行箕母，這樣具有一定的局限性，一是要準備很多模型俱济，因而占用較大的空間和較多的資金投入嘶是。二是模型的種類較少，因而限制了實踐性教學(xué)的內(nèi)容蛛碌，影響了教學(xué)效果聂喇。利用三維CAD軟件建立的參數(shù)化機械制圖三維虛擬模型庫，可以解決上述問題蔚携，成為機械制圖實踐性教學(xué)的素材庫希太。在教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)教學(xué)需要分組設(shè)計不同的教學(xué)任務(wù)那辰，每組學(xué)生根據(jù)自己的教學(xué)任務(wù)要求拳鹉，從素材庫中調(diào)用零件模型玲侧，借助三維CAD軟件提供的測量與裝配功能進行零件測繪以及裝配體的拼裝，然后利用二維繪圖軟件進行零件圖的繪制以及裝配圖的拼畫乍之。這種以虛擬制造環(huán)境為背景的教學(xué)模式符破，有利于激發(fā)學(xué)習者的觀察力、發(fā)現(xiàn)力促奇、想象力瞭阔、邏輯聯(lián)想力，有利于認知思維深化與發(fā)展露龙，增強了培養(yǎng)分析與工程能力的力度扼希，開闊了學(xué)生的視野，極大提高了學(xué)習的趣味性與教學(xué)效率寒圃。

　　三工殖、機械制圖虛擬模型庫的建立

　　機械制圖虛擬模型庫實際上是對實物模型進行計算機虛化處理，利用計算機軟件及多媒體技術(shù)制作形象逼真的虛擬實體模型背涉，取代傳統(tǒng)實物模型的制作矮男、管理和使用。機械制圖虛擬模型庫主要包括以下三個部分：(1)三維模型庫室谚；(2)二維視圖表達庫毡鉴；(3)動畫模擬仿真庫(如圖1所示)。三個部分相互關(guān)聯(lián)秒赤、一一對應(yīng)猪瞬。

　　機械制圖虛擬模型庫中主要選用Solid3000軟件作為三維模型庫、動畫庫和二維視圖表達庫的制作平臺入篮，選用MicrosoftFrontPage2000作為網(wǎng)頁制作軟件陈瘦。下面主要將Solid2000軟件及基于該軟件所建立的機械制圖虛擬模型庫的制作要點進行簡要介紹。

　　1.Solid3000簡介

　　Solid2000具有基于特征的參數(shù)化實體造型潮售、NURBS復(fù)雜曲面造型痊项、實體與曲面融合、基于約束的裝配造型以及IGES酥诽、STEP鞍泉、VDA-FS、DWG數(shù)據(jù)交換及世界獨有的特征識別器(Feature works)等一系列先進的三維設(shè)計功能及工具肮帐，將2D繪圖與3D造型技術(shù)融為一體咖驮，為PC機上實現(xiàn)CAD/CAM的集成提供了條件。

　　2.基于參數(shù)化特征造型的建模特點

　　Solid3000主要包括以下幾個重要性能特征：

　　1)基于特征的參數(shù)化實體造型

　　利用Solid3000的拉伸代徒、旋轉(zhuǎn)市口、倒角、抽殼和倒圓等基于特征的三維實體造型工具，能夠方便蔼紫、快捷地創(chuàng)建任何復(fù)雜形狀的實體。通過草圖的幾何約束及尺寸約束功能兆送，能構(gòu)造尺寸十分精確模型恒焕。

　　2)裝配體設(shè)計

　　Solid3000的裝配設(shè)計工具能夠采用“自頂而下”或是“自底而上”的方法創(chuàng)建和管理包含成百上千個零部件的裝配和子裝配，能自動地創(chuàng)建爆炸的裝配視圖棺距。

　　3)三維模型和二維視圖的相關(guān)性

　　Solid3000的三維模型可以自動生成精確的二維工程圖紙余二，包括基本視圖、斜視圖榴蜻、剖視圖及軸測圖等秕肌，并可以在二維視圖中顯示尺寸和技術(shù)要求注釋(如圖4所示)。Solid3000的二維視圖和三維模型之間的雙向關(guān)聯(lián)功能使模型形狀和尺寸的編輯更加容易瞎喉，在設(shè)計過程中更改三維模型或任一二維視圖的尺寸好唯，會導(dǎo)致三維實體和所有的二維視圖自動更新。

　　4)動畫模擬仿真功能

　　動畫是計算機輔助教學(xué)的一種強有力的工具燥翅，利用3DMAX軟件能夠方便將由Solid3000制作的零件和裝配體,制成引人入勝的AVI動畫文件骑篙，直觀地展示裝配體的工作方式以及裝配體中零部件的裝配關(guān)系，使學(xué)生仔細觀察到裝配體中零件之間的裝配關(guān)系森书。Solid3000具備高品質(zhì)的渲染功能靶端，并自帶的材質(zhì)庫，提供定義好的金屬凛膏、木材杨名、石材、塑料和其他類型的材料紋理猖毫，可以為整個零件台谍、單個特征、單個表面添加材質(zhì)吁断，為制作出高質(zhì)量的動畫仿真效果提供了保證典唇。

　　3.機械制圖虛擬模型庫網(wǎng)絡(luò)化的實施

　　利用MicrosoftFrontPage2000可以創(chuàng)建以網(wǎng)絡(luò)形式顯示的機械制圖虛擬模型庫。在制作過程中胯府，教師需要精心籌劃網(wǎng)站結(jié)構(gòu)贾焊、設(shè)計簡潔明快的網(wǎng)頁，同時還要考慮網(wǎng)上傳輸速度痪猛。

　　機械制圖虛擬模型庫擁有大量的圖片和動畫資料占赤。網(wǎng)絡(luò)支持的圖形文件格式主要是GIF和JPGE兩種。這兩種都是經(jīng)過壓縮的圖形文件算换，圖形較小嫩玻，適合在網(wǎng)絡(luò)上傳送。一般圖像較大，顏色豐富的圖形文件用JPGE格式尘腕，圖像較小刨税，顏色單調(diào)，而且需要特殊處理的圖形摸马，用GIF格式筏所。為了便于網(wǎng)上傳輸，使學(xué)生能夠方便地瀏覽和下載五逢，網(wǎng)頁上地單張圖片最好不要超過30K,每頁圖片總量不要超過60K蜀悯，動畫應(yīng)控制在15K以內(nèi)，較大的圖片可以分割成小圖片竹观。另外镐捧，合理采用JPGE格式和GIF格式也至關(guān)重要，高分辨率的圖像用JPGE格式臭增，低分辨率的圖像用GIF格式懂酱。

　　機械制圖虛擬模型庫與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)時代的優(yōu)越性誊抛，學(xué)生可以通過網(wǎng)上瀏覽玩焰，進行自主性地學(xué)習和復(fù)習，在提高自學(xué)能力的同時開闊了解題思路芍锚，同時培養(yǎng)和發(fā)展了他們的觀察力和想象力昔园，使得他們能夠更快、更好地掌握這門實踐性很強的課程并炮。

　　四默刚、機械制圖虛擬模型庫的應(yīng)用及體會

　　實踐證明，機械制圖虛擬模型庫地設(shè)計是成功的逃魄，借助計算機虛擬模型的幫助荤西，在授課中的一些重點問題如：截交體、相貫體窄兜、組合體饲肪、剖視圖等內(nèi)容清晰、生動恤兴、形象地展示在學(xué)生面前塔苦，難點變得容易理解，學(xué)生的感性認識增強了闽但，所獲得的信息量也增大了医窖。另一方面，機械制圖虛擬模型庫減輕了教師的輔導(dǎo)工作量阁喉，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要蔽树，在網(wǎng)上重復(fù)多次地進行有關(guān)內(nèi)容地學(xué)習。

　　雖然現(xiàn)有機械制圖虛擬模型庫還不夠完善，仍存在一些問題需要解決碗挟，如素材不夠理想伍毙、模型數(shù)量有限等，但是機械制圖虛擬模型庫地應(yīng)用前景是非常廣闊的竞谒，它的建立將有利地推動教學(xué)方法地改革丐重。我們期待著將來能與更多學(xué)校的機械制圖虛擬模型庫共享資源、校際間互通信息拱层，集中多方面豐富多彩的虛擬模型庫弥臼，為現(xiàn)代化教學(xué)提供更多的方便宴咧。

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