建筑知识-三维模型工程制图教学

三维模型工程制图教学

三维模型库的教学优势及存在的问题。3D模型库或3D虚拟模型库具有经济性、灵活性、直观性和可再现性等优点[3]。其在《工程制图》中的教学优势有：(1)替代和拓展了传统的物理模型。它不仅可以完全取代.

三维模型库教学的优势和问题

三维模型库或三维虚拟模型库具有经济性、灵活性、直观性和可再现性等优点。其在《工程制图》中的教学优势有：(1)替代和拓展了传统的物理模型。它不仅可以完全取代传统的物理模型，消除物理模型携带不便的缺点，而且可以根据教学内容的更新及时扩展新的三维教学模式，克服传统教学模式数量有限、不修改的缺点。(2)是教与学的辅助工具，是师生互动的载体。它不仅可以生动地展示课堂教学内容，而且有利于教师对知识的教学和学生的理解，以及师生之间的互动和讨论；三维模型库可以作为载体，将教学从课堂延伸到课后，帮助学生完成课后练习，提高学生的学习兴趣和学习效率。

此外，三维模型库还有很多优点，比如丰富的实用教材库。然而，教学中使用的大多数三维模型库客观上仍然存在以下问题：(1)不完全开放，修改和更新能力差。目前，大多数虚拟三维模型库不能随意修改、扩展或删除，大大降低了这类三维模型库的利用率。(2)基于单一三维CAD软件，通用性差。为了满足教学的需要，针对一些教师比较精通的三维CAD软件，如UG、Pro/E、SolidWorks、CATIA、SolidEdge等，

建立了相应的虚拟三维模型库。对提高制图教学的教学效果也有一定的作用。

但是这种三维模型库最大的缺点是基于某个CAD软件，对于不能掌握这个软件的老师来说，大大提高了应用难度[4]；另一方面，学生在使用这些三维模型时需要安装专门的软件，对于没有接触过三维CAD 软件的学生来说非常困难，这大大降低了学生学习这类三维模型库的积极性。(3)不联网，共享性差。3D模型库大多运行在单机环境下，共享广度和方便性都非常有限。虽然3D模型库也可以加载到网络上供学生浏览，但仍然只是单一的教学模式。在信息技术高度发展和应用的今天，仍然缺乏教师发布与其教学和课后辅导内容高度一致的三维模型的渠道，以及师生实时互动交流和三维模型资源高度共享的公共网络平台。综上所述，有必要建立一个基于Web和异构三维CAD 软件的三维模型资源共享平台。通过网络，不仅可以提供大量的模型资源和整合教育资源，还可以为师生提供一个交流和支持远程教育和网络教学的互动平台。

2WEB三维模型共享平台的设计与实现

2.1整体架构设计

为了克服目前模型库在工程制图教学中的不足，Web三维模型共享平台采用B/S模式，其总体架构如图1所示。系统分为五层：用户界面层、业务逻辑/功能层、数据层、应用服务层和界面层。(1)用户界面层：用户界面为最终用户(教师和学生)访问系统提供工具。师生只需

使用Web浏览器，安装简单的支持Web3D的3D模型可视化插件(如BSContactVRML)，无需安装专门的软件，就可以在线浏览平台上的各种3D模型。(2)业务逻辑/功能层：业务处理层是系统的核心，负责处理三维模型共享平台的核心功能，包括三维模型的在线预览、在线参数化驱动设计、三维模型发布与知识交流、三维模型数据库快速构建与扩展工具等。(3)数据层：数据库是三维模型共享平台的支撑，三维模型资源库是最重要的数据源。根据来源的不同，分为基础模型库、扩展模型库和用户模型库。(4)应用服务和接口层：系统基于异构三维CAD软件系统，包括UG NX、Pro/E、SolidEdge、SolidWorks、CATIA 等。通过接口连接，以服务的形式满足属于不同CAD软件用户的教师的需求。

2.2工程制图教学基础模型库的建设与扩展

根据不同教师、教学对象和教学内容的多样性和复杂性，为了满足现代工程制图教学的要求，共享平台中的三维模型库分为基本模型库、扩展模型库和用户模型库三类。三维模型资源库的结构如图2所示。扩展模型库是教师根据自己的教学、班级学生和不同专业的特点和要求，及时对基础库进行扩展和调整，使用平台提供的快速建库和扩展工具。用户模型库是平台所有用户实时上传到平台上的丰富的三维模型资源，实现交互交流，也是三维模型资源库的有效扩展。学生可以通过在校园网上打开浏览器，从各个角度观察和控制三维模型，并对模型进行评论和交流，可以有效提高学生主动学习的积极性，实现模

型资源的高度共享，拓展学生的知识面，达到提高教学质量的目的。3在工程制图教学中的应用实践

Web三维模型共享平台是针对工程制图教学中应用的大量三维模型资源而开发的，集在线应用和用户在线管理于一体。教与学是师生共同参与的过程。Web三维模型共享平台在工程制图教学中的应用如图3所示。(1)教师应以教师身份登录系统访问首页或系统管理页面。在课堂教学中，教师通过参观系统浏览现有的三维模型辅助教学，通过加强学生对各种图形的感性认识来提高课堂理论教学效果；利用平台提供的在线参数化驱动设计功能，通过改变模型尺寸，可以更形象地显示图形的变化，如在线改变圆柱体直径，以显示两个正交圆柱体的走向或圆柱体与圆锥体的交线；利用平台提供的数据库快速建立和扩展工具，对基础数据库中的模型进行调整和扩展，以满足教师自身教学的特殊需要。这些扩展模型可以是任何类型的三维计算机辅助设计软件，并且可以像基本库中的模型一样由教师和学生查看和参数化地重新设计。(2)学生以学生身份登录系统访问主页，根据自己的需要选择相应的链接，然后进入三维模型的预览和参数化设计页面，进行模型的查看和操作。一方面可以复习和补充课堂知识；更重要的是，通过查看习题模型库，可以及时校对习题的正确性，弥补老师不能及时帮助的缺陷，有效提高学生的学习兴趣和效率。

4结束语

基于资源共享、辅助教学、交流互动、师生共建指导思想的web三

维模型共享平台，也可以应用于机械原理、机械设计等专业基础课程的教学。借助Web3D等网络技术，可以准确显示机械的形状和结构，演示机械的功能和原理。通过观察和操作，学生可以对机械有更全面和深入的了解。网络化三维模型共享平台是信息技术飞速发展的产物，也是计算机辅助教学的工具之一。它对提高工科学生学习专业基础课的兴趣，提高教学效果，促进专业基础课教学改革具有重要作用。