基于CAD/CAM的機械制圖教學研究

李曉紅　 陸美文

【摘 要】將CAD/CAM技術與機械制圖課程融合，以計算機繪圖軟件應用為主線的制圖課程教學改革，對于解決制圖課程的教學難題，培養適應先進制造技術發展的技能型人才具有重要意義。

【關鍵詞】CAD/CAM 機械制圖 教學研究

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）11C-0157-02

機械制圖是機電類專業的一門既有理論、又偏重實踐的專業基礎課程，是基于典型機械零部件測繪、造型和加工過程的課程。課程所形成的“圖樣繪制、識讀”能力，是學習專業課程和其它實踐課程的基礎，并在后續涉及機械設計、機械制造、加工工藝、設備操作等若干課程中持續貫穿運用與提高。

CAD/CAM技術是提高產品設計品質和制造技術、縮短產品開發周期、降低產品開發成本的強有力手段。隨著計算機技術的發展和普及，計算機繪圖基本替代了手工繪圖，但是手工繪圖是計算機繪圖的基礎，不能完全放棄，唯有將兩者有機結合。特別是CAD/CAM技術的發展和應用對制造業產生了巨大的影響，高職院校機械制圖的教學如何在發展提高的同時，適應和推動這一技術的發展，并利用CAD/CAM技術的先進性以及學生對這一技術的喜愛和接受程度，開展制圖課程的教學改革，成為了一個重要的研究課題。

一、教學改革的必要性

目前，機械制圖、CAD/CAM分別教學，花費的時間多，教學效果差。特別是現在的高職學生形象思維能力較差，對機械制圖的學習感到非常的困難，最終的結果是學生無法掌握畫圖和看圖的技能，難以達到既能手工作圖和識讀工程圖，又能使用計算機軟件進行繪圖的培養目標。究其原因，除了學生自身學習能力下降外，主要原因是教學過程沒有將制圖與當今流行的三維設計軟件有機地結合起來，學生無法借助外部手段促進對知識的理解。為促進確保制圖課程的教學效果，必須對現有課程內容進行優化整合，對機械制圖與CAD/CAM課程的教學模式進行大膽改革。

二、教學改革的思路

傳統的教學模式是借助于實物模型或掛圖等靜態的教學工具，而很多學生缺乏對立體模型的觀察能力，又看不懂掛圖，久而久之難以突破教學的難點越來越多。學生真正感到學習困難的原因是空間思維能力欠缺、學不懂，逐漸就沒有了學習的興趣，而恰恰相反的是CAD/CAM課程由于軟件具有強大的功能、造型的妙趣，得到學生的普遍歡迎，其三維造型的功能更是幫助學生建立空間思維能力，利用軟件可實現三維立體與二維圖形之間的轉換，學生可以多角度觀看物體三維模型，培養他們的空間想象能力，是幫助學生自主學習及提高學習效果的有效途徑。因此，通過把機械制圖、CAD/CAM課程優化整合，將手工繪圖與計算機繪圖、看圖與三維造型、理論與實踐相結合，課程之間融會貫通，改變以繪制二維工程圖樣為主線的傳統教學模式。學生在三維造型的輕松學習環境中掌握機械制圖的課程要領，省去了老師和學生在制圖課程教學中的很多煩惱；整個教學過程設計遵循了行動導向教學法的要求，學生始終占據主體地位，將有利于提升教學效果。

三、教學改革實踐

機械制圖、CAD/CAM課程的優化整合，減少畫法幾何的內容，增加計算機幾何造型理論及計算機繪圖方法，適應了工程設計的需要；對教學內容、教學方法、教學手段、教材進行大膽的改革，構建適應高職機電類專業機械制圖與CAD/CAM技術的教學模式，多種技術和教學手段融為一體，并根據零件的特征和表達方法將知識分塊，集中若干個時間段分別開展模塊化的教學活動。

（一）整合和重構課程內容，設計課程教學項目

（二）教材和教學方法改革

教學改革的實施依賴于教材的建設，現有教材內容、組織架構與教學改革不相符。因此，收集與制作有關的教學素材，編寫機械制圖與CAD/CAM集中教學的教材，成為了教學改革的重點。授課時，遵循由實踐導出理論的原則，首先用三維軟件建立三維實體，再把三維實體直接生成二維視圖，然后講解投影原理、看圖方法。為便于學生對各模塊內容的理解和掌握，集中精力解決學習中的難題，還需要實施“教、學、做”一體化的集中教學模式。通過該課程教材與教學模式的改革，提高機電類專業核心能力的培養。

（三）實施案例

零件實體的造型從簡單到復雜，學生從中掌握草圖的繪制，學會使用拉伸、旋轉等剪切命令。如底板、軸套等，這類零件的草圖圖形簡單，學生容易掌握；支撐板、彎管等形狀復雜的零件，學生要學會掃描和混合掃描等，繪圖時注意尺寸的關聯；帶有螺紋的零件，如螺桿、螺母等，主要是學會剪切材料和螺旋掃描的方法。

讀圖是機械制圖的重點和難點之一，對學生的空間思維能力有一定要求，高職學生由于空間構型能力較薄弱，老師再細致的講解讀圖方法和技巧，大部分學生還是一臉茫然，通過給學生實時制作三維模型，從各個視角對立體內外結構進行動態展示，如圖2所示。還可以剖切、斷面，直觀而又生動地幫助學生理解看圖原理，摸索看圖的要領。

四、預期效果

多門課程優化整合，重組教學內容，打破以知識傳授為主要特征的傳統的課程教學模式。以典型的機械零件和部件為項目載體，以項目導向、任務驅動的教學模式，將知識與技能有機融入到項目任務中，“教學做”一體激發和維持了學生的學習熱情。

CAD/CAM軟件簡單方便的造型，靈活的旋轉與投影轉換，大大加深了學生對投影原理的理解，便于學生建立空間概念，使學生對機械制圖課程產生了耳目一新的感覺?？朔艘酝虒W當中，老師苦口婆心、學生昏昏欲睡還怨聲載道的弊端，也給機械制圖課程注入了新的內涵和活力。

課程整合和一體化集中教學的模式，可使不同班級錯開使用機房的時間，解決了當前課時和教學資源嚴重不足的難題。通過課程的整合和課程教學方法的改革，帶動其他課程的教學改革，為專業課的教學探討一種切實可行的教學模式。

把CAD/CAM技術融入到制圖課堂中，把三維實體和二維工程圖有機地結合起來，即把實體造型和特征造型的方法引入到傳統的機械制圖教學中，教學中以“體”為中心，由三維形體出發分析點、線、面或立體，畫二維圖形，符合了高職學生的認知規律，便于學生理解和記憶，學習興趣和學習效果也大幅度提高，解決了機械制圖課程難學、難教的矛盾，收到了事半功倍的效果。

【參考文獻】

[1]毛文武. 基于CAD 三維造型的制圖課程教學改革與探索[J].機電技術，2011（6）

【作者簡介】李曉紅（1968- ），女，湖南新寧人，廣西水利電力職業技術學院副教授，研究方向：水利建筑工程及機電類教學改革。

（責編 丁 夢）