采用先進繪圖工具 提高制圖教學成效

上海 莊瑋

采用先進繪圖工具 提高制圖教學成效

上海 莊瑋

機械制圖是機械專業的主干課程，面對從初中進入中職的學生，以往的機械制圖教學常顯得費時、費力、難懂（學生難以形成圖形與實物之間的空間聯系），致使不少學生學習積極性低下，進而產生厭學情緒，甚至棄學。如何在教學過程中提高學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，在有限的學時內提高機械制圖的教學質量，這是機械制圖教學改革面臨的難題。在繪圖工具發生根本改變的形勢下，我們制圖教學與練習的方式，也應該與時俱進，充分發揮計算機繪圖的優勢，改革機械制圖教學方式，將學、練結合，這是獲得教、學雙贏，達到預期教學目標的最佳途徑。

CAD；機械制圖；教學融合

一、CAD在機械制圖中應用的必要性及教學的現狀

隨著計算機在制圖中的應用，CAD（Auto-CAD）作為當前最為流行的繪圖軟件之一，由于它的繪圖操作簡單，繪圖的準確度高，用該軟件繪制圖形其圖線型式、尺寸標注符合國家制圖標準。我國大小型企業中的主要繪圖工作完全采用計算機輔助繪圖，計算機繪圖技術在機械及其他領域中已成為不可缺少的技術基礎。目前，機械產品已進入數字化設計、分析與制造時代，制圖、設計及產品等數據已趨向一體化管理。先進的三維設計和數控加工技術，在越來越多的企業得到應用。因此，在機械制圖課程中的培養學生的三維實體理解能力，是現代制圖學發展的必然趨勢，也是數字化機械產品設計和制造對機械制圖教學提出的新要求。

在后繼的專業課教學中，有些課程的內容涉及到零件的圖形識讀與加工、零件的計算機造型設計和計算機繪圖等，這些內容需要有機械制圖基本知識和識圖、讀圖、制圖的能力，如果在機械制圖的教學過程中學生沒有建立圖與形的聯系，將會給后繼的專業課學習帶來極大的困難。因此，機械制圖是培養學生掌握制圖規范，培養學生樹立三維圖形思維能力，訓練學生識圖和制圖能力，為后繼專業學習與應用奠定基礎的重要課程，也是CAD技術中必不可少的重要基礎。

目前，大多數中職學校的機械制圖和計算機繪圖教學仍處于割裂的狀態，即先進行機械制圖教學，然后再學習計算機繪圖技能。

在機械制圖教學中有些教師雖輔以多媒體課件教學，收到了一定的教學效果，但課件制作費時、費力，且應用不靈活。而學生練習大多仍以傳統的手工繪圖為主，同樣費時、費力，學習效率低下，許多學生為完成制圖練習而草草了事，根本不會去思考圖與形的關聯。這種練習方式，既不能提高繪圖技能，還影響學生的學習效果和學習積極性。

在計算機繪圖的教學中又僅以繪圖操作為主，而不是讓學生在學習計算機繪圖的過程中，結合機械制圖的投影概念來進行繪圖、識圖，反復在頭腦中建立起三維立體圖形與平面圖形的聯系。這樣，即使會使用CAD，也僅僅是一個會使用CAD的描圖員。

二、基于CAD技術輔助的機械制圖教學

基于CAD技術輔助《機械制圖》的教學，是以《機械制圖》課程為基礎，以應用課題為任務，以《AutoCAD》繪圖技能為主線，強化識圖、繪圖能力，強調實用性及規范性，提高教學質量和效率，培養學生的實際應用能力。作為中等職業教育，制圖教學的目標，是培養學生能夠識讀中等復雜程度的零件圖、裝配圖,掌握CAD繪圖的技能。

1.應用CAD技術，提高制圖教學效率

從目前制圖課程教與學的模式和效果來看，動態的教與學仍顯不足，學生的識圖能力仍是學習后繼專業課程的瓶頸。隨著計算機和AutoCAD繪圖軟件的普及，制圖課程也應跳出粉筆、掛圖加黑板，鉛筆、橡皮加圖板的教與學模式。

AutoCAD繪圖軟件的不僅僅是一種繪圖工具，利用CAD繪圖軟件輔助教學可以從根本上改變課件應用時的刻板現象和課件制作的困難。

例如，在教學中，講述視圖的形成時，應用CAD繪圖軟件，可以根據課題，一步一步地現場畫出物體的三維模型，同時講解三維模型的組成。在講述投影關系時，可以在三維模型中渲染投影成平面圖形的點、線、面。通過教師的邊做邊講能夠有效的吸引學生的注意力，也便于加深學生對三維模型和平面投影關系的分析和理解。

在講述疊加式組合的體時，利用CAD軟件，以基本體為單位，一部分一部分像搭積木（繪制）一樣組合起來，最終完成組合式零件的三維模型，而切割式組合體可以從一個基本體一部分一部分切割，最終形成我們所需要的零件模型。便于學生加深對形體組成的理解。利用CAD繪圖軟件教學最大的一個優點就是，在教師上課的時候，可以根據具體的情況，任意選擇不同的零件進行形狀分析，這是其他傳統教學方式和多課件教學方式所不能比擬的。這種教學方式充分體現了現代三維設計思想，既遵循認識規律，也有利于學生對組合體形成的認識，同時也使學生能快速掌握形體分析法。

同樣，在講述剖視、斷面時，也可以對三維模型進行實時切割，并對切割后物體的點、線、面進行渲染或形成剖面線。利用CAD繪圖軟件繪制的圖形，可以進行任意的放大、旋轉，可以讓學生從不同方向觀察它，有助于吸引學生的注意力、有助于學生對圖與形的理解，有助于增強學生的空間想象力和學習自信心，可以取得事半功倍的效果。這在黑板和掛圖上是不可能實現的。

當然，這樣的教學方法對教師也提出了比較高的要求，它要求教師具有相當的CAD操作熟練程度，要能在短短的幾分鐘內，就可以完成一個中等復雜的零件模型，邊講解邊演示，直至完成零件模型的投影圖，在講解零件圖的形成過程以后，立即就可以讓學生進行練習，如在教室內講課，則以手工繪制草圖為主，以提高學習效率，從而在課內就可以發現、解決學生繪圖存在的問題，并可有針對性的布置課后練習（以CAD繪圖為主）。

2.應用CAD技術，提高制圖學習效率

作為職業教育，制圖教學的培養目標，是使學生具有能夠識讀中等復雜程度的零件圖、裝配圖和相應的制圖能力，這些能力往往需要通過反復實踐練習才能得以掌握和鞏固。而目前學生的制圖練習大多仍以傳統的、效率低下的手工繪圖為主，占據了學生大量的時間，有些教師對學生繪圖的字體、線條還有很高的要求，更使學生疲于應付制圖練習而草草了事，學習效果很差。在繪圖工具發生根本改變的形勢下，我們首先應教會學生CAD的基本操作方法和直線、圓，刪除、修剪等基本命令，以替代傳統的繪圖工具，并在制圖教學過程中，根據需要不斷穿插相應的CAD命令操作。學生每次學習的CAD命令不多，也容易掌握。在實踐中我們采用機械制圖與計算機繪圖相互交融的教學方式，既能滿足課程的繪圖需要，又可把學生回家不做作業以及應付作業的情況降低到最底限度。

我們力爭在課堂里面把教學的內容消化、吸收。課內邊講邊練，（在教室內）學生以手工繪制草圖為主（零件的平面以及軸測圖），以便教師能迅速掌握學生的學習狀況，及時調整教學進度和內容。（在機房內）講課則利用計算機繪圖軟件繪圖，突出繪圖時的規范性，避免了學生在手工制圖中一些不規范的行為發生，這樣的學習方式，極大地激發了學生學習的興趣和積極性，課內的教學效率也有了明顯的提高。這樣反復的訓練，既鍛煉了學生的草圖表達能力，也加強計算機繪圖的應用能力，采用這種教學模式的班級，學生的制圖學習成效和計算機繪圖的熟練程度都有了相當明顯的提高。我們從中選拔出學生，參加上海市星光計劃“計算機輔助設計”項目（含機械制圖）的比賽，連續三屆比賽都獲得了一等獎，為學校爭了光，同時也是對機械制圖教學改革的最好檢驗。

我們采用把工程制圖和計算機繪圖緊密融合起來的教學方式，使課堂教學的組織更為靈活，使學生對圖與形的聯系更容易理解，能更自覺地完成制圖練習。并突出了教學的實踐性和應用性，激發了教師的教學積極性和學生學習的主觀能動性，使學生對機械制圖知識的學習更有自信心，對CAD技能的掌握更加牢固，從而達到最佳的教學效果。

（作者單位：上海市工業學校）

（編輯 王旸）