基于虚拟教学平台的机械制图体验式教学改革设计与实践

总结归纳出相贯线的变化规律，同时再结合CAI课件讲授如何利用表面取点法和辅助平面法来进行相贯线的求解。

3.組合体

组合体的绘制需要学生具有一定的空间想象力，通过已知两个视图的投影构思出立体模型，然后进行未知视图的投影；若用SolidWorks进行模型的构建，可利用特征树当中的回溯棒来模拟学生的构思过程，如图4所示，帮助学生进行立体思维训练，提升形象思维和空间创新能力，逐步掌握形体分析法和线面分析法的求解过程。

图4 组合体挖切和叠加过程

4.剖视图

剖视图需要表达立体内部的结构形状，更是需要学生具有很好的空间分析能力。学生总是搞不清楚哪里需要剖切，哪里应该画剖面线。利用SolidWorks的拉伸切除功能不仅能帮助学生构思建模，还可沿假想平面切开，使学生真实地观察到不同剖切位置得到的内部结构形状，如图5所示，从而加深对剖视图画法的理解和认识。

5.零件图和装配图

由于缺乏工程实践经验，学生对零件图和装配图的认读不够深入，尤其是技术要求部分，若只听老师讲授书中知识点，学生不好理解也很难记住。若在CAI课件讲解的基础上结合SolidWorks建模、装配以及工程图的相关功能，可以很好地将零件图和装配图的有关知识串联在一起，加深学生的理解，提高学生的识图读图能力。

以装配体齿轮减速器为例，如图6所示，其零件组成包含轴类、盘类、箱体类以及标准件和常用件。通过拉伸切除功能即可让学生在上机时自行完成零件轴、端盖以及齿轮的构建；标准件可以根据代号直接从SolidWorks的标准件库中调取；箱体建模较为复杂，由于课时有限由老师辅助完成；通过学生自己建模可加深其对零件上的工艺结构如铸造圆角、倒角及螺纹等的理解。然后通过装配功能，让学生自己观察各零件之间的联接关系、传动路径以其在装配体中的作用，待完成装配关系之后，可利用鼠标拖动简单实现运动仿真，方便学生观察理解减速器的工作原理，进而有助于对技术要求的掌握。最后可利用工程图模块，将零件或装配体进行自动投影，选择适合的剖切方法完成视图表达，如图7所示，进一步加深学生对装配体内部结构及装配关系的认识。

四、结论

1.随着科学技术的不断发展，虚拟现实在教育中的应用得到不断的推广，三维虚拟学习环境也在此基础上得到不断完善，本文提出的基于CAD虚拟三维环境的体验式教学改革设计， 可以在很大程度上实现以教促学方式向自主学习方式的转化，将计算机绘图与机械制图课程相结合，在采用CAI课件讲授的同时让学生逐步掌握软件建模的基本功能，使学生可以主动探究、独立学习。

2.通过部分上机课程实践，学生反馈出了很好的吸收效果。此种教学模式强调了学生通过自身体验来获得知识，教师为促进学生探究而讲授，将讲授控制在必要的范围之内，留出指导、辅助学生学习的时间，让学生自己去发现问题。若进一步结合CAXA平面绘图软件，在硬件条件允许的情况下，可实现完全在CAD虚拟平台中开展机械制图课程教学。

3.在虚拟教学平台中，教学内容可以不断更新，使课程练习内容及时跟上技术的发展，符合当代大学生喜欢不断求新的心理特征，同时，与时俱进的教学内容有利于活跃学生的思维，激发其学习兴趣，展现其创新意识。

4.随着计算机技术的不断发展，各种图形及分析软件的功能日益强大，将制图教学与CAD技术紧密结合，已成必然趋势，此外，若结合工程实践开展教学，利用CAD软件功能解决工程问题，可预先引导学生将多门课程的知识进行有效地融合，为后续课程的深入学习抛砖引玉，为拓展学生素质教育开启崭新的平台。

参考文献：

[1]杨惠英，王玉坤.机械制图[M].北京：清华大学出版社，2011：1-5.

[2]孙兰凤，梁艳书.工程制图[M].北京：高等教育出版社，2014，1-10.

[3]赵海晖，綦耀光，牛文杰.虚拟教学平台与机械制图柔性教学[C].第一届中国图学大会，烟台，2007，555-557.

[4]孙子娴.基于VR-Platform的三维虚拟学习环境的设计与开发[D].上海师范大学硕士论文，2009.

[5]陈佑清，吴琼.为促进学生探究而讲授——大学生研究性教学中的课堂讲授变革[J] .高等教育研究，2011，32（10）：94-99.

项目资助：CAUC-ETRN-2015-61