论文部分内容阅读
摘 要： 在《工程图学》教学中，实践教学是提高学生读图能力的重要工具。通过构建虚拟实验室，学生能够通过网络完成部分实践教学任务，培养空间想象能力、空间思维能力、动手能力、创新能力和工程意识。因此作者开发了基于VRML的实践教学平台，编写了教学与之配套的实践教学指导书，将实物实验与虚拟实验有机结合，使学生能更好地掌握知识，搞好测绘实习。
关键词： 工程图学 实践教学 虚拟教学平台
一、工程制图实践教学的现状分析
在《工程图学》教学中，实践教学是提高学生读图能力的重要工具。“机械部件测绘”就是一门将理论知识转变为实践知识的课程，通过这个环节，学生可以在图示能力、读图能力、手工绘图能力、测绘能力和查阅技术文献能力等方面受到一次综合训练。多年的教学经验及毕业生的反馈信息表明，“机械部件测绘”不仅进一步提高了学生绘制机械图样的能力，而且对培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和独立工作的能力起到了重要作用。
目前国内大多数高校的“机械部件测绘”教学还是采用传统方式，即老师讲解、演示，再由学生自己动手。但是在多年的测绘实习过程中我发现在测绘过程中存在一些问题。
1.学生对测绘过程缺乏引导性。学生总是对测绘的先后顺序比较模糊。
2.测绘部件缺乏完整性。测绘部件历经多届学生测绘后，难免出现零件丢失、损坏的情况，对后来测绘的学生造成一定的困难。
3.对部件测绘知识的了解应用缺乏全面性。在测绘实训中，由于时间原因，往往是3—4人为一组测绘同一个部件，这样他们往往只会关注自己测绘的部件，对其他常见测绘部件掌握较少，造成大部分学生对部件测绘知识的了解应用缺乏全面性。
而国外已经从传统实验转为实物实验与虚拟实验相结合，充分利用先进的计算机设备进行虚拟仿真实验教学，取得了较好的效果。基于以上思考，我在《工程图学》实践教学中应用“虚拟仿真实验教学”，进行教学改革的探索。
二、工程制图实践教学的改革设想
VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构三维世界的场景建模语言。基于VR的虚拟仿真实验能突破传统教学手段上的局限，通过建设基于VR的实践教学平台，将实物模型以交互式动画生动表示，使学生能360度自由观看测绘部件，并预先进行虚拟装配。如果能在测绘实践教学中进行实物实验与虚拟仿真实验相结合的改革，则不仅可以在一定程度上弥补实验资源的匮乏，测绘对象单一的缺陷，而且可以增强学生的感性认识和提高学生的学习兴趣，增强教学效果，使其实践能力、观察能力及归纳能力等都得到很好的锻炼。基于以上思考，我们对《工程图学》实践教学的教学模式，教学手段等方面作了一系列改革。
1.改革实践教学思路，主要是构建虚拟教学平台。建设以案例驱动为主线的“基础—实践—综合训练”循序渐进的学习体系，课堂教学注重基础理论、基本概念，强调核心思想方法的训练，并以案例贯穿，在实践环节注重培养学生的自主学习、研究能力、分析能力、解决能力、综合能力和创新能力。
2.建设与之配套的实践教学指导书，并根据调查问卷及时作反馈修改，从而逐步形成交互式的《工程图学》实践教学新模式。完善学生所需要的知识结构与能力结构，对交互式教学在工程图学实践教学中的应用进行系统的研究，填补课程体系和评价体系的缺位，形成良性循环的交互式教学平台。
三、基于VRML的虚拟教学平台的构建
改革的关键是建成虚拟教学平台，本项目初期建设中主要是采用solidworks2007，3D max，AutoCAD及VRML软件系统设计虚拟实验系统，使之能够对齿轮油泵（图1）的装配进行动态模拟，通过影像、动画等生动的形式对装配过程进行动态模拟，充分发挥学生的主观能动性，以利于学生获得丰富的感性认识，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣，拓宽学生的知识面，有效地支持理论学习。
在测绘实践教学中，首先以实物模型为基本要素、主线，用VRML语言制作交互式模型库，去解析零部件的形状结构和测绘过程。然后布置测绘任务；观测分析实物模型；教师依据实物模型通过虚拟辅助教学课件集中指导；学生依据实物模型，参照虚拟辅助教学课件自主测绘；教师集中讲评。同时虚拟辅助教学平台中配有少量文字说明的电子文档对尺寸、技术要求、图样、作业要求指导。
四、测绘实践教学的教材建设
完善教学体系，需要建立与之配套的实践教学教材，目前《机械部件测绘实习指导书》在网上有很多参考版本，但是要和本校实验条件符合，才能真正对实践教学起指导作用。所以在教材建设中，我们在内容定位上，首先把测绘工具的使用、零部件的基本测绘方法、基本零件（轴、齿轮等）的测绘、阀类、泵类、夹具类（虎钳）、减速器类典型零件的测绘作为主要内容。考虑后续课的需求还会加一些本学科前沿发展的新型零部件作为补充。其次在风格上与虚拟平台配套。再次在体系上体现科学性、先进性，逻辑性、易读性。最后是出精品教材，配合精品课程建设。
让学生在前序基于VRML虚拟实验教学平台的指引下，到测绘现场根据配套的测绘实习指导书进行测绘实践。根据网络平台和教材的反馈系统不断改进发展，从而逐步形成交互式的《工程图学》实践教学新模式，形成良性循环的交互式教学平台。
五、结语
工程图学是一门历史悠久的课程，随着科技的发展，它面临着内容增多而课时减少的困境。所以在教学过程中，有许多地方都是值得改革探讨的。开发虚拟测绘教学平台是为了改进测绘方法，提高测绘效率和效果。将前沿科技运用于现代教学中也是现在倡导的，虽然虚拟仿真实验不能完全替代实物实验，但可以探索将其作为实物实验及课堂理论教学的补充。在实践教学的改革方面，还可以将金工实习和测绘实践教学虚拟部件测绘融合，把学生进行测绘、设计、生产加工一体化培养，将《机械制图》更好地和专业相融合，促进后续课程的学习。这也是我们以后实践教学改革的新方向。
参考文献：
［1］汤传玲等.基于虚拟现实仿真测绘装配实验的研究［J］.机械制造与自动化，2009，（38）.
［2］赵宏等.基于VRML的《工程图学》虚拟实验分析与设计［J］.高师理科学刊，2008.11.
［3］杜力等.基于计算机三维建模的“工程制图”课程测绘实践研究［J］.重庆工商大学学报（自然科学版），2009.8.
关键词： 工程图学 实践教学 虚拟教学平台
一、工程制图实践教学的现状分析
在《工程图学》教学中，实践教学是提高学生读图能力的重要工具。“机械部件测绘”就是一门将理论知识转变为实践知识的课程，通过这个环节，学生可以在图示能力、读图能力、手工绘图能力、测绘能力和查阅技术文献能力等方面受到一次综合训练。多年的教学经验及毕业生的反馈信息表明，“机械部件测绘”不仅进一步提高了学生绘制机械图样的能力，而且对培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和独立工作的能力起到了重要作用。
目前国内大多数高校的“机械部件测绘”教学还是采用传统方式，即老师讲解、演示，再由学生自己动手。但是在多年的测绘实习过程中我发现在测绘过程中存在一些问题。
1.学生对测绘过程缺乏引导性。学生总是对测绘的先后顺序比较模糊。
2.测绘部件缺乏完整性。测绘部件历经多届学生测绘后，难免出现零件丢失、损坏的情况，对后来测绘的学生造成一定的困难。
3.对部件测绘知识的了解应用缺乏全面性。在测绘实训中，由于时间原因，往往是3—4人为一组测绘同一个部件，这样他们往往只会关注自己测绘的部件，对其他常见测绘部件掌握较少，造成大部分学生对部件测绘知识的了解应用缺乏全面性。
而国外已经从传统实验转为实物实验与虚拟实验相结合，充分利用先进的计算机设备进行虚拟仿真实验教学，取得了较好的效果。基于以上思考，我在《工程图学》实践教学中应用“虚拟仿真实验教学”，进行教学改革的探索。
二、工程制图实践教学的改革设想
VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构三维世界的场景建模语言。基于VR的虚拟仿真实验能突破传统教学手段上的局限，通过建设基于VR的实践教学平台，将实物模型以交互式动画生动表示，使学生能360度自由观看测绘部件，并预先进行虚拟装配。如果能在测绘实践教学中进行实物实验与虚拟仿真实验相结合的改革，则不仅可以在一定程度上弥补实验资源的匮乏，测绘对象单一的缺陷，而且可以增强学生的感性认识和提高学生的学习兴趣，增强教学效果，使其实践能力、观察能力及归纳能力等都得到很好的锻炼。基于以上思考，我们对《工程图学》实践教学的教学模式，教学手段等方面作了一系列改革。
1.改革实践教学思路，主要是构建虚拟教学平台。建设以案例驱动为主线的“基础—实践—综合训练”循序渐进的学习体系，课堂教学注重基础理论、基本概念，强调核心思想方法的训练，并以案例贯穿，在实践环节注重培养学生的自主学习、研究能力、分析能力、解决能力、综合能力和创新能力。
2.建设与之配套的实践教学指导书，并根据调查问卷及时作反馈修改，从而逐步形成交互式的《工程图学》实践教学新模式。完善学生所需要的知识结构与能力结构，对交互式教学在工程图学实践教学中的应用进行系统的研究，填补课程体系和评价体系的缺位，形成良性循环的交互式教学平台。
三、基于VRML的虚拟教学平台的构建
改革的关键是建成虚拟教学平台，本项目初期建设中主要是采用solidworks2007，3D max，AutoCAD及VRML软件系统设计虚拟实验系统，使之能够对齿轮油泵（图1）的装配进行动态模拟，通过影像、动画等生动的形式对装配过程进行动态模拟，充分发挥学生的主观能动性，以利于学生获得丰富的感性认识，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣，拓宽学生的知识面，有效地支持理论学习。
在测绘实践教学中，首先以实物模型为基本要素、主线，用VRML语言制作交互式模型库，去解析零部件的形状结构和测绘过程。然后布置测绘任务；观测分析实物模型；教师依据实物模型通过虚拟辅助教学课件集中指导；学生依据实物模型，参照虚拟辅助教学课件自主测绘；教师集中讲评。同时虚拟辅助教学平台中配有少量文字说明的电子文档对尺寸、技术要求、图样、作业要求指导。
四、测绘实践教学的教材建设
完善教学体系，需要建立与之配套的实践教学教材，目前《机械部件测绘实习指导书》在网上有很多参考版本，但是要和本校实验条件符合，才能真正对实践教学起指导作用。所以在教材建设中，我们在内容定位上，首先把测绘工具的使用、零部件的基本测绘方法、基本零件（轴、齿轮等）的测绘、阀类、泵类、夹具类（虎钳）、减速器类典型零件的测绘作为主要内容。考虑后续课的需求还会加一些本学科前沿发展的新型零部件作为补充。其次在风格上与虚拟平台配套。再次在体系上体现科学性、先进性，逻辑性、易读性。最后是出精品教材，配合精品课程建设。
让学生在前序基于VRML虚拟实验教学平台的指引下，到测绘现场根据配套的测绘实习指导书进行测绘实践。根据网络平台和教材的反馈系统不断改进发展，从而逐步形成交互式的《工程图学》实践教学新模式，形成良性循环的交互式教学平台。
五、结语
工程图学是一门历史悠久的课程，随着科技的发展，它面临着内容增多而课时减少的困境。所以在教学过程中，有许多地方都是值得改革探讨的。开发虚拟测绘教学平台是为了改进测绘方法，提高测绘效率和效果。将前沿科技运用于现代教学中也是现在倡导的，虽然虚拟仿真实验不能完全替代实物实验，但可以探索将其作为实物实验及课堂理论教学的补充。在实践教学的改革方面，还可以将金工实习和测绘实践教学虚拟部件测绘融合，把学生进行测绘、设计、生产加工一体化培养，将《机械制图》更好地和专业相融合，促进后续课程的学习。这也是我们以后实践教学改革的新方向。
参考文献：
［1］汤传玲等.基于虚拟现实仿真测绘装配实验的研究［J］.机械制造与自动化，2009，（38）.
［2］赵宏等.基于VRML的《工程图学》虚拟实验分析与设计［J］.高师理科学刊，2008.11.
［3］杜力等.基于计算机三维建模的“工程制图”课程测绘实践研究［J］.重庆工商大学学报（自然科学版），2009.8.