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摘 要 依据制作多媒体课件的经验，详细分析工程制图PowerPoint课件中绘制图样时容易出现的问题并提供解决方法；介绍在三维建模软件中去除光顺边及添加剖面符号的技巧；列举常见的几种在多媒体课件中实现动画的方式及特点。
关键词 工程制图；多媒体课件；三维模型
中图分类号：G436 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)06-0139-03
Discussion on Some Details in Process of Making Engineering Graphics Multimedia Courseware//Lin Wen, Wang Zhixiang, Yu Ying, Shi Yiqiang
Abstract Based on the experience of making multimedia courseware, problems which are prone to emerging in drawings of engineering graphic PowerPoint courseware are analyzed in detail and the solutions are offered. The skills of removing smooth edges and adding section symbols on three-dimensional model software are introduced. Several common forms of realizing animations in multimedia courseware and their feathers are listed.
Key words engineering graphics; multimedia courseware; three-dimensional model
Author’s address Pharmaceutical Engineering Department of China Pharmaceutical University, Nanjing, China 210009
工程制图是一门研究工程图样的学科，主要培养学生的绘图及读图能力，同时还能帮助学生养成严谨细致的工作作风。传统的工程制图教学采用板书、挂图及实物模型相结合的形式，效率较低。多媒体教学具有高度的集成性、良好的交互性及实时更新性等特点，集文字、图像、声音及动画于一体，能大幅提高学生的学习兴趣，减少教师课堂上的劳动量，提高教学效率，已成为工程制图教学重要的辅助手段。
目前制作工程制图多媒体课件的平台以Microsoft PowerPoint应用最广。基于工程制图课程自身的特点，其多媒体课件中往往需要插入大量图形与动画。广大制图教师非专业的图形及动画制作人员，在制作多媒体课件时难免会出现一些细节上的疏忽及难以解决的问题。笔者结合自身制作多媒体课件的体会，与读者分享工程制图PowerPoint课件（下称PPT课件）中一些细节问题的处理技巧。
1 多媒体课件中工程图样的绘制
PPT课件中图样的实现形式大体有两种，一是利用PPT自带的绘图功能作图，二是利用专业绘图软件（如AutoCAD）绘好图样后再导入PPT中。前者制成的图样在课件播放时清晰度高、修改方便。但PPT自带的绘图功能有限，无法精确绘制较复杂的图样，且很多元素不符合国家标准的要求，如PPT中点画线的型式、数字和字母符号的字体均无法调整成国标要求的样式，箭头大小也不可随意变化，导致在绘制较大图样时箭头偏小，影响图面美观。若在教学中，尤其是在学生刚刚接触工程制图课时，向学生展示不规范的图样，学生就会形成错误的“第一印象”，并且根深蒂固，很难更改，无法形成良好的绘图习惯。
AutoCAD作为专业绘图软件，其线型、数字、字母、文字、符号及箭头等图形元素均可设置成国标规定的样式，也可自由调节大小比例。但其图样导入至PPT中一般为图片格式，播放时曲线锯齿明显，不够清晰，也无法进行动画设置。解决的办法是将AutoCAD中的图样在不显示线宽的模式下直接选中、复制、粘贴到PPT中，缩放至合适大小，再选中图样，将其“取消组合”两次，图样便分解成若干图线，包括字母、数字等也作为图线形式一并处理。此时便可方便地设置各线条的线宽、颜色等，还可自由组合各元素并设置它们的出现顺序及形式，形成动画效果，方便向学生讲解作图的过程。这样课件中图样便可集上述两种绘图方式的优点于一体，既完全符合国标要求，又能实时修改，设置动画，大大增加课件的实用性。
2 多媒体课件中三维模型图片的绘制
工程制图课件中的三维模型图片，一般由专业三维造型软件（如UG、SolidWorks、ProE等）建模，再导入至PPT中。很多课件中的模型图片是以“带边着色”的方式呈现，但建模软件在“带边着色”模式下会自动生成光顺边（即平面和曲面交界处的界线，如图1中线条1～4）。这些界线两边的平面与曲面是相切关系，按投影法的规则不必绘出。如在课件中使用图1，则容易混淆学生，导致学生无法确定是否应该绘制平面与曲面相切时面与面的界线。因此建模时必须删除光顺边，如图2所示。经笔者考查，SolidWorks及UG等软件均无法直接删除光顺边，但在UG中，可在“着色”显示的模式下，采用“提取曲线”的方式将需要的轮廓线勾勒出来，还可调整轮廓线的粗细和颜色，使图片更加清晰，便可形成图2所示的效果。
在剖视图部分，为描述剖视的形成原理及画法，需制作剖切后的三维模型，且要在剖切后的模型中直接绘制出剖面线。目前，三维建模软件均不能在模型的表面直接添加剖面线。常见的解决方案：1）将需要绘制剖面线的平面着成鲜艳的颜色，或直接在图上用文字注明，此法虽简单，却不够直观；2）通过Photoshop等图形处理软件将生成的三维建模图形二次处理，此法制作过程繁复，生成的图片不易修改。
笔者经过尝试，发现在UG中经过特殊操作便可在三维模型上直接添加剖面线。1）在UG建模模式中建立剖切后的模型，选择曲线→抽取曲线→边缘曲线→All in face，选中需添加剖面线的平面，该平面的边线即全部被抽取出来。2）点击起始→制图，进入制图模式。3）在制图模式中调整三维坐标系，将需要添加剖面线的平面与三维坐标系的XY面重合。4）将鼠标放置于工具栏任意区域，右击，选择制图注释→剖切线，就可以根据需要选择添加的是“剖面线”还是“区域填充”。选择“剖面线”可绘制表示金属材质和非金属材质的45°斜线和斜方格线；选择“区域填充”可添加国标中规定的其他剖面符号，如木材、混凝土等。5）点击起始→建模，进入建模模式，便可将图导出，保存为gif、jpg等多种格式。
在UG的制图模式中添加各种剖面符号，简单、方便，无需调动其他图形软件，导出的图片清晰直观，完全符合国家标准的规定，还可根据需要调整剖面符号的比例、角度、线条颜色、粗细等，特别适合在制图多媒体课件中使用。
3 多媒体课件中动画的制作
动画在制图多媒体课件中占有非常重要的地位。在课件中适当穿插动画，既可使课件更加生动，又可通过动画演示，将那些用语言难以表达清楚的绘图原理、方法变得简明、直观，学生很容易理解和接受。大量的动画还可大大开阔学生的视野，丰富学生的表象储备，进而提高学生的形象思维能力[1]。制图课件中动画实现的方式有很多，大体上可分成5种。
3.1 Flash动画
Flash是一款功能强大的二维矢量动画软件，动画文件小，易于传播。其本身的绘图功能虽然很全，但由于其并非专业的工程绘图软件，所以绘制工程图样并不方便，线型、字体等也无法满足国标的要求，且不支持三维模型的直接导入，这些缺陷限制了Flash动画在制图多媒体课件中的应用。
3.2 PPT动画
PPT本身就可设置动画效果，且随着版本升级，其动画功能越来越完善，应用也更加方便。
1）应用方便。制作者打开PPT界面后，点击“幻灯片放映”，进入“自定义动画”，选定动画设置的对象，如图片、点、线、面或组合等，然后“添加效果”即可，操作简单，易于掌握。
2）动画清晰。只要参与动画制作的各元素在PPT界面中足够清晰，那么产生的动画便会非常清晰，能达到很好的播放效果。
3）易于修改。PPT动画可随心所欲地修改，这是PPT动画应用于教学的最大优势，因为课件是教师授课的辅助工具，难免要根据教师讲课的思路调整动画的顺序或显示效果，这些在PPT中很容易实现，甚至利用课间休息的时间就可完成，能最大限度地保证课件与教师的自然融合。若采用其他形式的动画，则要回到源文件中修改，重新导出，程序繁琐。
3.3 SolidWorks动画
SolidWorks是一款应用非常广泛的三维造型软件，其自带的Animator插件可以以其设计的三维模型为对象，制作简单动画，能基本满足制图教学的需要。Animator动画制作方式主要有3种[2]。
1）利用动画向导生成动画：利用Animator工具箱中动画向导，可自动生成三维模型的动画。①旋转模型：可使模型围绕x轴、y轴或z轴作整体旋转，方便展示模型的外部结构。②爆炸或解除爆炸：可生成装配体的爆炸过程动画及其逆过程动画，用于展示装配体的结构、装配及拆卸过程。③物理模拟：可生成模型在动力驱动下的运动模拟动画，用于展示装配体的工作原理。
2）指定路径方法生成动画：装配体在机构运动时会经过一系列位置点（即路径点），这些路径点构成指定的路径运动，运动机构则按照指定的路径运动生成动画。此方法适用于生成比较复杂的运动仿真动画，教学中可用来向学生展示复杂机构的运动情况。
3）添加视点方法生成动画：视点动画可生成不同视角的模型动画，用于对模型进行特定角度的观察。
Animator插件功能强大，简单易学，制成的动画可直接导成AVI格式影片，但生成的影片长宽比不协调，界面中模型很小，比较模糊，放映时效果差。为达到满意的播放效果，可在动画播放时利用录屏软件将动画录下，这样形成的影片清晰度高，还可转成AVI、rmvb、Flash、gif等多种格式，方便应用。
3.4 VRML动画
VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，可生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。wrl是一种基于网络的虚拟现实文件格式，用特定的VRML浏览器可以观察这种文件的三维场景，并进行简单的交互。主流的三维造型软件（UG、SolidWorks、ProE等）都可直接生成wrl文件，然后再用VRML浏览器播放，即可用鼠标直接在界面上控制模型移动、翻转、缩放等。常见的VRML浏览器有Cosmo Player、Blaxxun Contact、Cortona、BS Contact等，笔者使用的是BS Contact。
BS Contact不仅操作简单，而且可直接插入到PPT课件的页面中，方便教学。1）在电脑中安装BS Contact插件；2）打开PPT课件，插入新幻灯片；3）点击插入→对象，选择“BS contact player”，于是在幻灯片上就会出现一个控件方框；4）选中控件方框，右键选择“属性”，然后在“属性”的URL一栏中键入要播放的wrl文件的名称，如“组合体-例01.wrl”，注意要保证播放的wrl文件与PPT文件属于同一个文件夹下。
所有步骤完成后，放映幻灯片，就可用鼠标控制模型任意缩放、移动及旋转了，方便学生从各个角度观察模型的内外结构，仿佛实物在手，弥补实物模型数量少、更新慢、成本高等缺陷。
3.5 其他虚拟三维模型的展示方式
制图教师在课堂上展示虚拟三维模型的方式还有很多，如可使用eDrawings查看软件。eDrawings可查看多种格式的二维及三维CAD文件，SolidWorks、AutoCAD、CATIA、UG、Pro/E、SolidEdge等均可发布eDrawings。在电脑上安装eDrawings浏览器（该软件较小）后，就可查看、翻转、缩放虚拟模型，还可自由设置剖切面对模型进行剖切。对于装配体，eDrawings还可以对其进行自由装配和分解，方便学生了解装配关系和工作原理。
4 结语
多媒体技术辅助教学已成为现代教育手段的一种必然趋势，它摆脱了传统制图教学的高度抽象及枯燥，使之变得直观且丰富多彩。随着计算机技术的发展，尤其是计算机图形技术、3D建模技术及动画技术的提高，多媒体课件的展现方式更加多样化。制图教师应时刻关注这方面的发展动态，及时更新知识，将先进的技术与多媒体课件有机融合在一起，丰富课件形式，提高教学水平，使之更好地应用于教学。
参考文献
[1]童秉枢,高树峰.谈工程图学教学中学生创新能力的培养[J].工程图学学报,2008(6):1-6.
[2]赵罘,王平.SolidWorks2010中文版快速入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2010:343-362.
关键词 工程制图；多媒体课件；三维模型
中图分类号：G436 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)06-0139-03
Discussion on Some Details in Process of Making Engineering Graphics Multimedia Courseware//Lin Wen, Wang Zhixiang, Yu Ying, Shi Yiqiang
Abstract Based on the experience of making multimedia courseware, problems which are prone to emerging in drawings of engineering graphic PowerPoint courseware are analyzed in detail and the solutions are offered. The skills of removing smooth edges and adding section symbols on three-dimensional model software are introduced. Several common forms of realizing animations in multimedia courseware and their feathers are listed.
Key words engineering graphics; multimedia courseware; three-dimensional model
Author’s address Pharmaceutical Engineering Department of China Pharmaceutical University, Nanjing, China 210009
工程制图是一门研究工程图样的学科，主要培养学生的绘图及读图能力，同时还能帮助学生养成严谨细致的工作作风。传统的工程制图教学采用板书、挂图及实物模型相结合的形式，效率较低。多媒体教学具有高度的集成性、良好的交互性及实时更新性等特点，集文字、图像、声音及动画于一体，能大幅提高学生的学习兴趣，减少教师课堂上的劳动量，提高教学效率，已成为工程制图教学重要的辅助手段。
目前制作工程制图多媒体课件的平台以Microsoft PowerPoint应用最广。基于工程制图课程自身的特点，其多媒体课件中往往需要插入大量图形与动画。广大制图教师非专业的图形及动画制作人员，在制作多媒体课件时难免会出现一些细节上的疏忽及难以解决的问题。笔者结合自身制作多媒体课件的体会，与读者分享工程制图PowerPoint课件（下称PPT课件）中一些细节问题的处理技巧。
1 多媒体课件中工程图样的绘制
PPT课件中图样的实现形式大体有两种，一是利用PPT自带的绘图功能作图，二是利用专业绘图软件（如AutoCAD）绘好图样后再导入PPT中。前者制成的图样在课件播放时清晰度高、修改方便。但PPT自带的绘图功能有限，无法精确绘制较复杂的图样，且很多元素不符合国家标准的要求，如PPT中点画线的型式、数字和字母符号的字体均无法调整成国标要求的样式，箭头大小也不可随意变化，导致在绘制较大图样时箭头偏小，影响图面美观。若在教学中，尤其是在学生刚刚接触工程制图课时，向学生展示不规范的图样，学生就会形成错误的“第一印象”，并且根深蒂固，很难更改，无法形成良好的绘图习惯。
AutoCAD作为专业绘图软件，其线型、数字、字母、文字、符号及箭头等图形元素均可设置成国标规定的样式，也可自由调节大小比例。但其图样导入至PPT中一般为图片格式，播放时曲线锯齿明显，不够清晰，也无法进行动画设置。解决的办法是将AutoCAD中的图样在不显示线宽的模式下直接选中、复制、粘贴到PPT中，缩放至合适大小，再选中图样，将其“取消组合”两次，图样便分解成若干图线，包括字母、数字等也作为图线形式一并处理。此时便可方便地设置各线条的线宽、颜色等，还可自由组合各元素并设置它们的出现顺序及形式，形成动画效果，方便向学生讲解作图的过程。这样课件中图样便可集上述两种绘图方式的优点于一体，既完全符合国标要求，又能实时修改，设置动画，大大增加课件的实用性。
2 多媒体课件中三维模型图片的绘制
工程制图课件中的三维模型图片，一般由专业三维造型软件（如UG、SolidWorks、ProE等）建模，再导入至PPT中。很多课件中的模型图片是以“带边着色”的方式呈现，但建模软件在“带边着色”模式下会自动生成光顺边（即平面和曲面交界处的界线，如图1中线条1～4）。这些界线两边的平面与曲面是相切关系，按投影法的规则不必绘出。如在课件中使用图1，则容易混淆学生，导致学生无法确定是否应该绘制平面与曲面相切时面与面的界线。因此建模时必须删除光顺边，如图2所示。经笔者考查，SolidWorks及UG等软件均无法直接删除光顺边，但在UG中，可在“着色”显示的模式下，采用“提取曲线”的方式将需要的轮廓线勾勒出来，还可调整轮廓线的粗细和颜色，使图片更加清晰，便可形成图2所示的效果。
在剖视图部分，为描述剖视的形成原理及画法，需制作剖切后的三维模型，且要在剖切后的模型中直接绘制出剖面线。目前，三维建模软件均不能在模型的表面直接添加剖面线。常见的解决方案：1）将需要绘制剖面线的平面着成鲜艳的颜色，或直接在图上用文字注明，此法虽简单，却不够直观；2）通过Photoshop等图形处理软件将生成的三维建模图形二次处理，此法制作过程繁复，生成的图片不易修改。
笔者经过尝试，发现在UG中经过特殊操作便可在三维模型上直接添加剖面线。1）在UG建模模式中建立剖切后的模型，选择曲线→抽取曲线→边缘曲线→All in face，选中需添加剖面线的平面，该平面的边线即全部被抽取出来。2）点击起始→制图，进入制图模式。3）在制图模式中调整三维坐标系，将需要添加剖面线的平面与三维坐标系的XY面重合。4）将鼠标放置于工具栏任意区域，右击，选择制图注释→剖切线，就可以根据需要选择添加的是“剖面线”还是“区域填充”。选择“剖面线”可绘制表示金属材质和非金属材质的45°斜线和斜方格线；选择“区域填充”可添加国标中规定的其他剖面符号，如木材、混凝土等。5）点击起始→建模，进入建模模式，便可将图导出，保存为gif、jpg等多种格式。
在UG的制图模式中添加各种剖面符号，简单、方便，无需调动其他图形软件，导出的图片清晰直观，完全符合国家标准的规定，还可根据需要调整剖面符号的比例、角度、线条颜色、粗细等，特别适合在制图多媒体课件中使用。
3 多媒体课件中动画的制作
动画在制图多媒体课件中占有非常重要的地位。在课件中适当穿插动画，既可使课件更加生动，又可通过动画演示，将那些用语言难以表达清楚的绘图原理、方法变得简明、直观，学生很容易理解和接受。大量的动画还可大大开阔学生的视野，丰富学生的表象储备，进而提高学生的形象思维能力[1]。制图课件中动画实现的方式有很多，大体上可分成5种。
3.1 Flash动画
Flash是一款功能强大的二维矢量动画软件，动画文件小，易于传播。其本身的绘图功能虽然很全，但由于其并非专业的工程绘图软件，所以绘制工程图样并不方便，线型、字体等也无法满足国标的要求，且不支持三维模型的直接导入，这些缺陷限制了Flash动画在制图多媒体课件中的应用。
3.2 PPT动画
PPT本身就可设置动画效果，且随着版本升级，其动画功能越来越完善，应用也更加方便。
1）应用方便。制作者打开PPT界面后，点击“幻灯片放映”，进入“自定义动画”，选定动画设置的对象，如图片、点、线、面或组合等，然后“添加效果”即可，操作简单，易于掌握。
2）动画清晰。只要参与动画制作的各元素在PPT界面中足够清晰，那么产生的动画便会非常清晰，能达到很好的播放效果。
3）易于修改。PPT动画可随心所欲地修改，这是PPT动画应用于教学的最大优势，因为课件是教师授课的辅助工具，难免要根据教师讲课的思路调整动画的顺序或显示效果，这些在PPT中很容易实现，甚至利用课间休息的时间就可完成，能最大限度地保证课件与教师的自然融合。若采用其他形式的动画，则要回到源文件中修改，重新导出，程序繁琐。
3.3 SolidWorks动画
SolidWorks是一款应用非常广泛的三维造型软件，其自带的Animator插件可以以其设计的三维模型为对象，制作简单动画，能基本满足制图教学的需要。Animator动画制作方式主要有3种[2]。
1）利用动画向导生成动画：利用Animator工具箱中动画向导，可自动生成三维模型的动画。①旋转模型：可使模型围绕x轴、y轴或z轴作整体旋转，方便展示模型的外部结构。②爆炸或解除爆炸：可生成装配体的爆炸过程动画及其逆过程动画，用于展示装配体的结构、装配及拆卸过程。③物理模拟：可生成模型在动力驱动下的运动模拟动画，用于展示装配体的工作原理。
2）指定路径方法生成动画：装配体在机构运动时会经过一系列位置点（即路径点），这些路径点构成指定的路径运动，运动机构则按照指定的路径运动生成动画。此方法适用于生成比较复杂的运动仿真动画，教学中可用来向学生展示复杂机构的运动情况。
3）添加视点方法生成动画：视点动画可生成不同视角的模型动画，用于对模型进行特定角度的观察。
Animator插件功能强大，简单易学，制成的动画可直接导成AVI格式影片，但生成的影片长宽比不协调，界面中模型很小，比较模糊，放映时效果差。为达到满意的播放效果，可在动画播放时利用录屏软件将动画录下，这样形成的影片清晰度高，还可转成AVI、rmvb、Flash、gif等多种格式，方便应用。
3.4 VRML动画
VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，可生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。wrl是一种基于网络的虚拟现实文件格式，用特定的VRML浏览器可以观察这种文件的三维场景，并进行简单的交互。主流的三维造型软件（UG、SolidWorks、ProE等）都可直接生成wrl文件，然后再用VRML浏览器播放，即可用鼠标直接在界面上控制模型移动、翻转、缩放等。常见的VRML浏览器有Cosmo Player、Blaxxun Contact、Cortona、BS Contact等，笔者使用的是BS Contact。
BS Contact不仅操作简单，而且可直接插入到PPT课件的页面中，方便教学。1）在电脑中安装BS Contact插件；2）打开PPT课件，插入新幻灯片；3）点击插入→对象，选择“BS contact player”，于是在幻灯片上就会出现一个控件方框；4）选中控件方框，右键选择“属性”，然后在“属性”的URL一栏中键入要播放的wrl文件的名称，如“组合体-例01.wrl”，注意要保证播放的wrl文件与PPT文件属于同一个文件夹下。
所有步骤完成后，放映幻灯片，就可用鼠标控制模型任意缩放、移动及旋转了，方便学生从各个角度观察模型的内外结构，仿佛实物在手，弥补实物模型数量少、更新慢、成本高等缺陷。
3.5 其他虚拟三维模型的展示方式
制图教师在课堂上展示虚拟三维模型的方式还有很多，如可使用eDrawings查看软件。eDrawings可查看多种格式的二维及三维CAD文件，SolidWorks、AutoCAD、CATIA、UG、Pro/E、SolidEdge等均可发布eDrawings。在电脑上安装eDrawings浏览器（该软件较小）后，就可查看、翻转、缩放虚拟模型，还可自由设置剖切面对模型进行剖切。对于装配体，eDrawings还可以对其进行自由装配和分解，方便学生了解装配关系和工作原理。
4 结语
多媒体技术辅助教学已成为现代教育手段的一种必然趋势，它摆脱了传统制图教学的高度抽象及枯燥，使之变得直观且丰富多彩。随着计算机技术的发展，尤其是计算机图形技术、3D建模技术及动画技术的提高，多媒体课件的展现方式更加多样化。制图教师应时刻关注这方面的发展动态，及时更新知识，将先进的技术与多媒体课件有机融合在一起，丰富课件形式，提高教学水平，使之更好地应用于教学。
参考文献
[1]童秉枢,高树峰.谈工程图学教学中学生创新能力的培养[J].工程图学学报,2008(6):1-6.
[2]赵罘,王平.SolidWorks2010中文版快速入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2010:343-362.