基于SolidWorks软件的《机械制图》教学改革

张建国++王仁庆++王旭

【摘 要】文章根据“卓越工程师教育培养计划”对人才培养的要求，将SolidWorks软件引入《机械制图》教学改革中，介绍了SolidWorks软件在制图教学中的应用与优势，结合相关知识点吸引学生的学习兴趣，提高学生的理解能力，取得了较好的效果。

【关键词】SolidWorks 《机械制图》 教学改革

教育部“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路，建设创新型国家和人才强国战略服务。该计划对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才的培养质量具有十分重要的示范和引导作用。

高校作为“卓越工程师”人才培养重要的基地，承担这一任务需要面临诸多挑战和改革。“卓越计划”教学体系更加注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新性。我国高等教育起步较晚，现行教学体系仍然停留在“填鸭”式教学模式，重理论，轻实践，课程设置不合理，导致学生的综合能力不强，出现了“毕业生找工难，企业招工难”的社会怪现象，与“卓越工程师”的培养目标不符。为此，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心的教学体系改革迫在眉睫。

《机械制图》是机械类专业培养高级工程技术应用型人才的一门专业基础课，其开设目的是让学生学习机械制图标准的基本内容；学习正投影法的基本原理，初步掌握形体表达的基本方法；培养学生绘制和阅读工程图样的初步能力；培养学生空间想象和空间分析的初步能力；学习计算机绘图的基本方法。此外，在教学过程中还必须有意识地培养学生的自学能力、认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。现代设计方法决定了三维实体造型在《机械制图》教学中的地位。在《机械制图》教学中引入三维设计软件进行辅助教学，能使教学内容精简，大大增加课堂的教学信息量，不仅有助于培养学生的空间想象能力，而且有助于培养学生的设计能力和创新意识。

一、SolidWorks软件简介

SolidWorks公司是专业从事三维机械设计、工程分析、产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品So1idWorks自1995年问世以来，以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械设计工程师的设计效率。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks软件的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。

SolidWorks公司根据实际需求及技术的发展，推出了SolidWorks 软件，该软件在用户界面、模型布景，以及外观、草图绘制、特征、零件、装配体、配置、运算实例、工程图、出详图、尺寸和公差及其他模拟分析功能等方面的功能更加强大，使用更加人性化，缩短了产品设计的时间，提高了产品设计的效率。SolidWorks是一款参变量式CAD设计软件。与传统的二维机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越的性能，是当前《机械制图》设计软件的主流发展方向。

二、Solidworks在《机械制图》教学中的应用

（一）在截交线教学中的应用

截交线是平面与立体相交的关键。SolidWorks可以以多个不同视图方向同时显示一个物体，从不同投影方向观察截交线的情况。动态观察被平面截切的带四棱柱孔的六棱柱（图1），学生可以清楚地理解截交线的三面投影情况。

（二）在相贯线教学中的应用

相贯线是制图教学中的难点，也是重点。如图2所示的是竖直方向的圆柱孔与水平方向的半圆柱孔正交的情况，这种情况下产生两处相贯线，分别是竖直圆柱孔的外表面与水平半圆柱孔的外表面相交产生的相贯线（外外相交）和竖直圆柱孔的内表面与水平半圆柱孔的内表面相交产生的相贯线（内内相交）。由于两圆柱等径正交，外外相交相贯线退化为平面椭圆，在主视图上的投影聚集为直线。利用Solidworks软件建模，设置为三视图及轴测图显示方式，相贯线便会自动产生，学生很容易观察到相贯线的情况。

（三）在装配图教学中的应用

利用SolidWorks可以较容易地实现零件的模拟组装和拆解，让学生更好地理解各零件之间的装配关系和拆卸顺序，以及各零件的主要结构形状和作用。装配体的动画效果，使教学内容更加生动、清晰。

以图3中的球阀模型为例，为了让学生更清楚地了解其内部结构，如阀芯、密封环、阀杆等，可以将阀体和阀体接头设置为透明材质（如图3-b所示）。球阀有两条装配线，一条是沿阀体、密封环、阀芯和阀体接头装配，另一条是沿阀芯、阀杆、调整环、填料、螺纹压环及扳手装配。为了使学生更好地观察每个零件的主要结构和各两件之间的装配关系，可以生成球阀拆装过程的仿真动画（如图4所示）。

三、教学效果评价

我们就《机械制图》课程对上海应用技术学院15级材料成型及控制工程专业的30名学生做了问卷调查。调查显示，96%的学生认为在《机械制图》课程中引入SolidWorks软件，对该课程的学习提高帮助很大，特别是空间想象能力的提高尤为显著。就课程学业成绩来说，该试点班的综合成绩高于往届非试点班平均分5分左右，通过率高出4%。

四、结语

笔者已将SolidWorks软件引入到《机械制图》课程教学中。实践证明，三维软件与传统教学方法的有机结合，不仅能激发学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力，而且有助于提高学生计算机辅助设计的能力，较好地改善教学效果。但要推广还存在一些困难：教师在制图教学观念上需要转变；本课程适于小班上课，便于辅导，需要较多的学时。因而，《机械制图》教学改革任重道远，是一项长期的任务。

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