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山东莱阳农学院机电工程学院(266109)江景涛姜学东徐永健
摘要依据《工程制图》的基本内容和课件的设计思想，用DreamweaverMX软件作为制作平台，再用AutoCAD、Solid Edge、FashMX、Photoshop等软件制作和处理图形。成功地制作了《工程制图》CAI课件。该课件应用于教学中，由于其生动、形象、直观，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性，培养了学生的空间思维能力，提高了学习效率。
关键词 工程制图 CAI 课件
Design and development of《Engineering Graphics》CAI Courseware
Jiang Jing-tao Jiang Xue-dongXu Yong-jian (College of Mechanical and Electrical Engineering，Laiyang Agricultural College of Shangdong，266109)
Abstract According to t he basic contents of Engeneering Graphics and the design idea of cour seware，we successfully designed and made this CAI courseware based on DreamweaverMX soft ware by using kinds of software making and revamping graphs，for example，AutoCAD，Solid Edge，FlashMX，Photoshop，and so on. The courseware was used in learning Engeneering Graphics，it can excite the student s'interesting，and mobilize the student s' enthusiasm，and cultivate their space ideation and improve the studying efficiency because of it's visual，lively and intuitionistic characteristics.
Key words Engeneering Graphics CAI Courseware
一、引言
《工程制图》是工程类大学生的一门必修的技术基础课，是一门理论和实践相结合的课程。其首要任务是培养学生的空间想象和空间构思能力，而这个问题恰恰是学生学习中的难点[1]。传统的教学方法，是通过借助黑板、模型、挂图等辅助教学工具，在授课过程中通过板书例图等方法来传递图形信息。这样，在教学过程中，教师将精力主要集中在板书图形上，致使每堂课内师生间传递的信息量少，讲课效率低；二是表达的图形都是静态图形，学生只能靠自己的空间概念去理解和想象，难度较大，尤其是由平面到空间的过程，比较抽象，很难将平面图形与实际物体联系起来，学生的学习积极性和学习效果在一定的程度上产生了影响。如何充分利用现有的现代化的教育设备，使该教学手段改革上一个新的台阶是目前所有教育人士应该关心的问题。[3]
随着多媒体技术和网络技术的出现，其应用得到了空前的发展，使教学形式、教学内容发生了深刻的变化。多媒体技术能将文字、图形、图像、动画、声音及视频等多种媒体有机地融合起来，把看不见的内容可视化，把抽象的过程变得形象化。作者根据《工程制图》课的教学特点，结合多年的教学体会，利用多媒体技术，制作一套适于教学与自学得多媒体课件。用于教学中，既提高了教学效率，又激发了学生的学习兴趣，对建立空间模型，丰富空间想象力和空间思维能力有着重要意义。
二、课件的设计思想
近年来，随着多媒体技术的广泛应用，工程制图方面的教学课件相继出现，但是都存在着一定的缺陷：静止图形出现的较多，动态图形较少，平面与空间的相互转换过程没有体现出来，对学生建立空间概念，丰富形象力，产生一定的影响。我们结合自身的教学，根据教学大纲的要求，确定了课件的设计思想，即将课程中的基本理论内容融入图形中，并且以动画形式体现作图过程、平面与空间的转换过程；课件既能用于多媒体教室进行教学，又能适用于自学。
三、课件的总体结构
该课件的总体结构如下图所示：
图1总体结构
首先进入主界面，主界面包含三部分内容: 章节内容、难点解析、模型库。采用网状导航和树状导航结合，跳转方便灵活，需要哪一节的内容，可直接从导航条的下拉菜单单击。
其中，“章节内容”包括画法几何、组合体、常用件与标准件、零件图与装配图。可以根据不同的专业的需要，进行选择。每一部分内容由文本与图片组成，每一幅图片就是一个按钮，单击该图片，进入动画演示，操作方便。“难点解析”部分，将每一章的难点、重点用图例作成动画，层层分析、清晰明了。“模型库”主要包括以下三个部分:三维模型库、二维视图表达库、动画模拟仿真库。三个部分相互关联、一一对应。
四、课件的特点
图2点的两次变换投影图
(一)比较详细地把课程的内容按章节展现给师生。并且不是简单的文字形式，而是针对本课程空间思维强的特点，将各章节内容以生动的动画形式展现给学习者。使抽象的概念、原理变得形象、生动、直观，便于掌握和理解。例如“点的两次变换”，需要增加两个辅助投影面，经过三次旋转，最后得到点的投影图，图2所示，很多学生看了此图，想象不出该投影图与立体图是如何转换的，只是一味的死记硬背，结果，再遇到类似问题又不知如何下手。本课件利用Flash动画解决了这一问题。做法如下：
图3点向H、V面投影
第一步，将空间点A分别向H面和V面投影，图3所示。
第二步，增加辅助投影面V1，将点A向V1投影，图4所示；
图4点向V1面投影
第三步，增加辅助投影面H2，将A向H2面投影，图5所示；
第四步，取走空间线，将H2面及投影绕X2轴旋转入V1面，图6所示；
第五步，将面V1、H2及投影绕X1轴一起旋转入H面；
第六步，将H、V1、H2面及投影绕X轴一起旋转入V面，如图7所示；
图5点向H2面投影
图6H2面旋转至V1面
图7H2、V1、H面旋转至V面
第七步，隐去投影面边框，得到图2所示的投影图。
整个过程用Flash软件作成动画，充分利用闪烁、图线颜色的变化等清晰表达各部分图形。每个动画均设置了交互式按钮，用户可以利用“播放/暂停”、“停止”、“上一步”、“下一步”按钮，控制动画的播放，可以随意观看每一步的形成过程。这样，学生视觉被充分吸引，学习积极性被调动起来。整个教学活动图文并茂，学生学习的兴趣明显提高。
又如，在学习“截交线、相贯线”时，利用Flash将特殊点、一般点的求解过程用不同的颜色制作成动画，同时，为了加深理解所学内容，利用功能强大的三维软件Solid Edge绘出三维模型，再利用Flash 制作成可以任意旋转旋转的动画形式。
(二)应用三维软件Solid Edge创建了工程制图虚拟模型库，可以完全取代实物模型，从而消除了实物模型因体积和重量造成的携带不便的缺点；制作的模型色彩丰富、形象逼真；可以从不同的角度观看，观察到不同的部位，尤其复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来；还可以通过按钮切换三维立体和二维图形的转换。如图8所示，是曲面立体1的模型库，每一个模型是一个按钮，单击该模型，可将该模型放大，单击按钮，可任意旋转，观察不同的位置，还可以得到该模型的二维投影图。使学生从平面到立体的转换能力得到较快的提高。
图8曲面立体模型库
(三)对每一章节内容进行难点解析，将重点、难点融入图例中，由浅入深、由易到难引导学生理解知识点。解题思考过程动态地演示出来，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。有利于学生深入理解课程内容，加强空间想象、分析能力的培养，提高教学效果。
(四)交互性强。采用人机交互形式，通过多级采单、各类采单、快捷采单的方式，实现切换、暂停、重复播放、观看上一步、图片放大等操作，使教学更具有灵活性。
(五)模块化。采用模块化设计，各模块相互独立，使系统开发与维护更方便，有利于将来对课件作修改和补充。
五、技术支持
从技术角度出发，该课件是一个软件系统，基于Windows2000/ WindowsXP操作系统，在技术上运用DreamweaverMX、JavaScr ipt、VBScrit 脚本语言和ASP数据库来实现。网站构建中，课程内容部分的Web页面是由DreamweaverMX生成的Html文档，嵌入FashMX动画。动画中的图形图像素材，用AutoCAD2004建立二维图形，Solid Edge建立三维模型，素材的图形处理使用Adobe Photoshop。通过这种方式产生的Flash 动画清晰度高、体积小，非常适于网上传输。
六、结论
从02～03学年开始，我们对开发出的课件，投入到实际教学，并在应用过程中不断进行完善和改进。取得了较佳的教学效果。
(一)教学更为形象直观。本课件制作的大量的图形都是动画图形，图形的每一步变化，都能够通过动画过程直接体现出来，使静止、抽象的内容变的形象、生动，有助于加深对空间概念的理解与掌握，极大地调动了学习者的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
(二)提高了教学效率：该课件采用文本、声音、图像、动画等多媒体技术，使教学过程形象、生动，学生易于理解接受，同时把一些课堂黑板上较难表达的问题通过计算机屏幕上多样化的表现方式演示出来，增加了教学信息量，调动了学生学习的积极性，提高了课堂教学效率。缓解了教学内容与学时之间的矛盾。
(三)教学效果好：由于素材比较充分，开放式课件又具有可重组性、可构造性，教师可以根据自己的需要来调整教学，课堂气氛非常活跃，教学效果明显提高。在对学生的问卷调查中，优良率全部在86 %以上。
总之，该课件以图形、动画等方式，把工程制图基本概念、教学重点和难点、解题思考过程、动态地演示出来，有利于学生深入理解课程内容，不断丰富空间想象力和空间思维能力，激发了学习者的学习兴趣。相信经过教学中的反复使用，不断完善，将取得更好的教学效果。
参考文献
1.周静卿，张淑娟，赵凤芹.机械制图及计算机绘图[M].北京：中国农业大学出版社，2004.8
2.李爱华，杨启美，万勇，等.工程制图基础[M].北京：高等教育出版社，2003
3.邝明.工程图学课电子教案的探讨[J].北京：高等教育研究，2000；(2):55～57
4.王君等译.Flash MX教程与实例精选.北京：电子工业出版社，2003.1
5.廖希亮，陈清奎.计算机绘图与三维造型.北京：机械工业出版社，2003.1
6.Photoshop 7.0中文版实用教程.北京：中国水利水电出版社，2003
作者简介：江景涛，女，副教授，硕士研究生。研究方向：计算机图形学及CAD。
摘要依据《工程制图》的基本内容和课件的设计思想，用DreamweaverMX软件作为制作平台，再用AutoCAD、Solid Edge、FashMX、Photoshop等软件制作和处理图形。成功地制作了《工程制图》CAI课件。该课件应用于教学中，由于其生动、形象、直观，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性，培养了学生的空间思维能力，提高了学习效率。
关键词 工程制图 CAI 课件
Design and development of《Engineering Graphics》CAI Courseware
Jiang Jing-tao Jiang Xue-dongXu Yong-jian (College of Mechanical and Electrical Engineering，Laiyang Agricultural College of Shangdong，266109)
Abstract According to t he basic contents of Engeneering Graphics and the design idea of cour seware，we successfully designed and made this CAI courseware based on DreamweaverMX soft ware by using kinds of software making and revamping graphs，for example，AutoCAD，Solid Edge，FlashMX，Photoshop，and so on. The courseware was used in learning Engeneering Graphics，it can excite the student s'interesting，and mobilize the student s' enthusiasm，and cultivate their space ideation and improve the studying efficiency because of it's visual，lively and intuitionistic characteristics.
Key words Engeneering Graphics CAI Courseware
一、引言
《工程制图》是工程类大学生的一门必修的技术基础课，是一门理论和实践相结合的课程。其首要任务是培养学生的空间想象和空间构思能力，而这个问题恰恰是学生学习中的难点[1]。传统的教学方法，是通过借助黑板、模型、挂图等辅助教学工具，在授课过程中通过板书例图等方法来传递图形信息。这样，在教学过程中，教师将精力主要集中在板书图形上，致使每堂课内师生间传递的信息量少，讲课效率低；二是表达的图形都是静态图形，学生只能靠自己的空间概念去理解和想象，难度较大，尤其是由平面到空间的过程，比较抽象，很难将平面图形与实际物体联系起来，学生的学习积极性和学习效果在一定的程度上产生了影响。如何充分利用现有的现代化的教育设备，使该教学手段改革上一个新的台阶是目前所有教育人士应该关心的问题。[3]
随着多媒体技术和网络技术的出现，其应用得到了空前的发展，使教学形式、教学内容发生了深刻的变化。多媒体技术能将文字、图形、图像、动画、声音及视频等多种媒体有机地融合起来，把看不见的内容可视化，把抽象的过程变得形象化。作者根据《工程制图》课的教学特点，结合多年的教学体会，利用多媒体技术，制作一套适于教学与自学得多媒体课件。用于教学中，既提高了教学效率，又激发了学生的学习兴趣，对建立空间模型，丰富空间想象力和空间思维能力有着重要意义。
二、课件的设计思想
近年来，随着多媒体技术的广泛应用，工程制图方面的教学课件相继出现，但是都存在着一定的缺陷：静止图形出现的较多，动态图形较少，平面与空间的相互转换过程没有体现出来，对学生建立空间概念，丰富形象力，产生一定的影响。我们结合自身的教学，根据教学大纲的要求，确定了课件的设计思想，即将课程中的基本理论内容融入图形中，并且以动画形式体现作图过程、平面与空间的转换过程；课件既能用于多媒体教室进行教学，又能适用于自学。
三、课件的总体结构
该课件的总体结构如下图所示：
图1总体结构
首先进入主界面，主界面包含三部分内容: 章节内容、难点解析、模型库。采用网状导航和树状导航结合，跳转方便灵活，需要哪一节的内容，可直接从导航条的下拉菜单单击。
其中，“章节内容”包括画法几何、组合体、常用件与标准件、零件图与装配图。可以根据不同的专业的需要，进行选择。每一部分内容由文本与图片组成，每一幅图片就是一个按钮，单击该图片，进入动画演示，操作方便。“难点解析”部分，将每一章的难点、重点用图例作成动画，层层分析、清晰明了。“模型库”主要包括以下三个部分:三维模型库、二维视图表达库、动画模拟仿真库。三个部分相互关联、一一对应。
四、课件的特点
图2点的两次变换投影图
(一)比较详细地把课程的内容按章节展现给师生。并且不是简单的文字形式，而是针对本课程空间思维强的特点，将各章节内容以生动的动画形式展现给学习者。使抽象的概念、原理变得形象、生动、直观，便于掌握和理解。例如“点的两次变换”，需要增加两个辅助投影面，经过三次旋转，最后得到点的投影图，图2所示，很多学生看了此图，想象不出该投影图与立体图是如何转换的，只是一味的死记硬背，结果，再遇到类似问题又不知如何下手。本课件利用Flash动画解决了这一问题。做法如下：
图3点向H、V面投影
第一步，将空间点A分别向H面和V面投影，图3所示。
第二步，增加辅助投影面V1，将点A向V1投影，图4所示；
图4点向V1面投影
第三步，增加辅助投影面H2，将A向H2面投影，图5所示；
第四步，取走空间线，将H2面及投影绕X2轴旋转入V1面，图6所示；
第五步，将面V1、H2及投影绕X1轴一起旋转入H面；
第六步，将H、V1、H2面及投影绕X轴一起旋转入V面，如图7所示；
图5点向H2面投影
图6H2面旋转至V1面
图7H2、V1、H面旋转至V面
第七步，隐去投影面边框，得到图2所示的投影图。
整个过程用Flash软件作成动画，充分利用闪烁、图线颜色的变化等清晰表达各部分图形。每个动画均设置了交互式按钮，用户可以利用“播放/暂停”、“停止”、“上一步”、“下一步”按钮，控制动画的播放，可以随意观看每一步的形成过程。这样，学生视觉被充分吸引，学习积极性被调动起来。整个教学活动图文并茂，学生学习的兴趣明显提高。
又如，在学习“截交线、相贯线”时，利用Flash将特殊点、一般点的求解过程用不同的颜色制作成动画，同时，为了加深理解所学内容，利用功能强大的三维软件Solid Edge绘出三维模型，再利用Flash 制作成可以任意旋转旋转的动画形式。
(二)应用三维软件Solid Edge创建了工程制图虚拟模型库，可以完全取代实物模型，从而消除了实物模型因体积和重量造成的携带不便的缺点；制作的模型色彩丰富、形象逼真；可以从不同的角度观看，观察到不同的部位，尤其复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来；还可以通过按钮切换三维立体和二维图形的转换。如图8所示，是曲面立体1的模型库，每一个模型是一个按钮，单击该模型，可将该模型放大，单击按钮，可任意旋转，观察不同的位置，还可以得到该模型的二维投影图。使学生从平面到立体的转换能力得到较快的提高。
图8曲面立体模型库
(三)对每一章节内容进行难点解析，将重点、难点融入图例中，由浅入深、由易到难引导学生理解知识点。解题思考过程动态地演示出来，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。有利于学生深入理解课程内容，加强空间想象、分析能力的培养，提高教学效果。
(四)交互性强。采用人机交互形式，通过多级采单、各类采单、快捷采单的方式，实现切换、暂停、重复播放、观看上一步、图片放大等操作，使教学更具有灵活性。
(五)模块化。采用模块化设计，各模块相互独立，使系统开发与维护更方便，有利于将来对课件作修改和补充。
五、技术支持
从技术角度出发，该课件是一个软件系统，基于Windows2000/ WindowsXP操作系统，在技术上运用DreamweaverMX、JavaScr ipt、VBScrit 脚本语言和ASP数据库来实现。网站构建中，课程内容部分的Web页面是由DreamweaverMX生成的Html文档，嵌入FashMX动画。动画中的图形图像素材，用AutoCAD2004建立二维图形，Solid Edge建立三维模型，素材的图形处理使用Adobe Photoshop。通过这种方式产生的Flash 动画清晰度高、体积小，非常适于网上传输。
六、结论
从02～03学年开始，我们对开发出的课件，投入到实际教学，并在应用过程中不断进行完善和改进。取得了较佳的教学效果。
(一)教学更为形象直观。本课件制作的大量的图形都是动画图形，图形的每一步变化，都能够通过动画过程直接体现出来，使静止、抽象的内容变的形象、生动，有助于加深对空间概念的理解与掌握，极大地调动了学习者的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
(二)提高了教学效率：该课件采用文本、声音、图像、动画等多媒体技术，使教学过程形象、生动，学生易于理解接受，同时把一些课堂黑板上较难表达的问题通过计算机屏幕上多样化的表现方式演示出来，增加了教学信息量，调动了学生学习的积极性，提高了课堂教学效率。缓解了教学内容与学时之间的矛盾。
(三)教学效果好：由于素材比较充分，开放式课件又具有可重组性、可构造性，教师可以根据自己的需要来调整教学，课堂气氛非常活跃，教学效果明显提高。在对学生的问卷调查中，优良率全部在86 %以上。
总之，该课件以图形、动画等方式，把工程制图基本概念、教学重点和难点、解题思考过程、动态地演示出来，有利于学生深入理解课程内容，不断丰富空间想象力和空间思维能力，激发了学习者的学习兴趣。相信经过教学中的反复使用，不断完善，将取得更好的教学效果。
参考文献
1.周静卿，张淑娟，赵凤芹.机械制图及计算机绘图[M].北京：中国农业大学出版社，2004.8
2.李爱华，杨启美，万勇，等.工程制图基础[M].北京：高等教育出版社，2003
3.邝明.工程图学课电子教案的探讨[J].北京：高等教育研究，2000；(2):55～57
4.王君等译.Flash MX教程与实例精选.北京：电子工业出版社，2003.1
5.廖希亮，陈清奎.计算机绘图与三维造型.北京：机械工业出版社，2003.1
6.Photoshop 7.0中文版实用教程.北京：中国水利水电出版社，2003
作者简介：江景涛，女，副教授，硕士研究生。研究方向：计算机图形学及CAD。