CAD/CAM技術在電大開放教育“機械制圖”課程教學中的應用探討

黎璐琳

摘 要：針對當前機械領域普及的CAD/CAM技術，結合電大目前機械制圖課程的現狀，提出了引入CAD/CAM教學，并從教學內容及模式提出了措施和建議。

關鍵詞：CAD/CAM 機械制圖教學 應用探討

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0203-02

在科技高速發展的今天，CAD/CAM技術在機械領域的到了迅速普及，并取代了傳統制圖。最初繪制二維平面圖的出發點是將多視圖投影表達三維空間實體，以圖紙為媒介進行技術交流，其思維模式是由三維實體到二維視圖和從二維圖樣到三維實體空間轉換，整個過程間接抽象，對設計者和加工者要求較高。隨著計算機的普及和發展，計算機繪圖替代了傳統的手工繪圖。緊隨著造型技術、數據庫技術以及人工智能技術的發展促進了CAD/CAM技術的發展。CAD/CAM系統實現了二維、三維圖形的相互轉換，在生產中拋開了二維平面繪圖，生產商可直接設計三維實體，利用產品的數字信息進行生產，縮短了生產周期，提高了效率。在高等教育的改革中，很多高校也緊隨科技發展的步伐，為培養適應時代發展的新型人才，對機械制圖課程進行了改革，重心從二維繪圖轉移到了計算機三維實體繪圖。目前市面上用的較多三維繪圖軟件有UG、PROE、CATIA、SOLIDWORKS等，很多設計院和大中型企業已普遍使用，各大高校也根據教學的側重點將相關的三維繪圖軟件學習引入課堂。

1 電大《機械制圖》課程現狀

《機械制圖》是電大機械專科的一門專業基礎課，該課程主要用投影法培養學生對機械零部件二維繪圖與讀圖的能力，目的是拓展學生的空間想象能力。電大《機械制圖》課程在教學內容上注重繪圖方法的講授，通常利用掛圖并輔以教具（三角板、圓規等）繪圖進行演示，內容較為冗繁復雜，學生需要通過大量徒手繪圖的練習來掌握繪圖方法。電大目前的學生多為參加社會工作的成年人，他們通常對傳統的課程模式興趣不高，對理論知識較為厭倦，工作之余的學習時間很少，加之機械制圖面授課時少，內容多，知識結構抽象，他們對課程的掌握程度不樂觀。因此如何做好《機械制圖》課程教學，對教師提出了更高的要求。

對歷屆電大機械專業學生的調查，發現95%的學生來自美克化工、西姆萊斯等加工制造類企業，并且這些學生大部分從事機械類崗位。他們普遍學歷低，沒有系統的機械領域的知識儲備，實際工作中一般是憑借他人經驗以及實踐的摸索完成生產任務，單方面的技能較純熟。在時代的背景與競爭壓力下，迫切要求拓展自身專業素養和提升學歷。機械制圖作為“工程界的技術語言”，是機械類崗位的基礎技能，貫穿于機械制造業各個環節中，是工程技術人員必須要掌握的一項基本技能。對一個從事該行業的人員來說，必須要緊隨時代的發展，掌握好這項基礎技能。所以學好機械制圖，對于電大機械專業的學生非常重要。隨著計算機繪圖技術的發展，CAD/CAM技術將機械制圖由二維視圖轉換為三維視圖，方便了制圖與讀圖的環節，教學中引入CAD/CAM技術可簡化了學習過程中較難環節的空間思維轉換問題，解決課程教學中的矛盾，并教授新技術，培養適合機械行業發展的新型人才。

2 引入CAD/CAM技術課程學習優勢

（1）在教學方法上，將現代計算機技術與傳統模型相結合。解決學生立體思維空間想象能力差的問題。利用三維CAD技術，可以有效的解決學生的繪圖、識圖所帶來的困難。三維造型技術是通過繪制平面草圖，經過拉伸、放樣、旋轉、掃描等創建立體模型，直觀的反映了平面視圖與三維視圖的關系，有利于提高學生的想象能力和設計思路。

（2）對于《機械制圖》中復雜零件的學習，可以利用CAD軟件展示剖切面或生成爆炸圖。還可對復雜裝配體進行運動仿真，直觀地展示裝配體中各零件之間的聯結和裝配關系，方便學生進行觀察與分析，進一步了解裝配體的工作原理，使教學內容清晰、生動，大大地縮短了學生感知、認知的過程，發揮多媒體教學設備為教學服務的功能。

（3）可以根據教學內容的需要，利用CAD三維軟件修改和新建各類三維模型。這種方式降低了課堂展示的實物型式或數量的限制，消除教學受限的影響。

（4）在教學過程中引入機械業界廣泛使用的CAD/CAM技術，使學生能夠及時了解并認識到機械行業的設計趨勢，并且普及新知識新技能，滿足社會、企業對新型人才的需求。

通過對學生小范圍內引入了CAD/CAM的教學，經調查研究，學生的學習積極性和滿意度有了很大的提升，實踐證明了教學方向的正確性。

3 機械制圖與CAD/CAM技術相結合的教學方案

在機械制圖的授課中，首先還是要以理論基礎為支撐。在具備機械制圖的相關理論知識后，使用CAD軟件實現圖形編輯、圖形設計、機構的運動分析，加工仿真等的功能，使學生深入了解制圖的精髓。CAD軟件的應用彌補了傳統制圖缺陷，在實際教學中對相關課程內容進行調整和改革，將對課程的教學起到事倍功半的作用。機械制圖課程的改革主要就體現在將CAD/CAM軟件的教學融入到機械制圖課中，從而實現一體化教學。

3.1 教學內容的改革

在教學安排的內容上，將重心逐漸從傳統的知識點講授轉換到以繪圖為核心的實踐中。結合課程大綱和教材內容的要求，將機械制圖中的點線面以傳統講授為主，立體投影以及組合體等重點內容以三維模型實例進行演示，為學生直觀反應零件及組合體投影，快速轉換學生的思維與思考模式。復雜機構的裝配以及加工通過CAD/CAM軟件進行講授，使學生達到對知識的融會貫通。大量增加實踐課程的課時，實踐課程的能力培養重點從學生的二維手工繪圖轉換到計算機三維繪圖，實現真正意義上的設計思想現代化，使我們的教育真正趕得上技術發展的腳步。課程教學安排的調整如表1，與傳統教學相比，學生的興趣與接受能力得到了大幅提升。

課程實踐部分可分三個項目：第一個項目主要是手工繪圖，通過基礎的點線面繪制平面輪廓圖，讓學生掌握基本簡單的平面繪圖；第二個項目是在學生掌握的基本平面制圖的基礎下，在計算機三維軟件中通過對零件的平面經過拉伸、旋轉、掃描等功能繪制三維模型；第三個項目是訓練學生繪制裝配圖的能力。每個項目在實際訓練中又有很多的子項目，比如零件的繪制就有盤類零件、軸套類零件、箱體類零件、支架類零件的繪制，繪制裝配圖時，就要將這些零件按一定的方式裝配。endprint

3.2 教學模式的改革

將理論與實踐結合，開設學生上機學習的內容。學生利用已掌握的平面理論知識，在計算機上進行實踐，激發學生興趣，培養獨立思考以及實踐操作能力。講授三維造型與二維平面投影相轉化時，配合三維實體模型讓學生觀察模型的細節及各個部分的裝配零件，然后在機械CAD軟件進行三維建模，并進行各部分的裝配與分析。此過程可把學生進行分組，每個小組獨立完成一個從設計、制作到裝配的項目。小組里的每一個成員分配一定的任務，可以是部分零件的繪制，也可以是機構的裝配，也可以是仿真分析，這樣不但有效激發了學生自主學習與解決問題的能力，更增加了學生的成就感與相互協作配合的能力。

3.3 微課的使用

配合功能性微課，解決電大機械制圖課時短的弊端。微課有學習時間短、課程內容選擇靈活、課程之間相對獨立的特點，每一集課的主題性強，有利于學生課后知識重溫和鞏固。微課的易于擴充、資源構成多樣等性質，應用情境真實，學生可在工作之余，自定步調，充分發揮個人主觀能動性，彌補面授課時間上的不足。目前的企事業單位都響應了自治區的維穩安保措施，致使很多的成人學生無法抽時間參加電大面授課，微課形式可使學生利用較短時間及時學習相關課程知識，工作學習兩不誤。

4 機械制圖與CAD/CAM技術相結合的實施方案

巴州電大對該課程非常重視，在資金、設備等提供全方位的支持，對機械專業2016秋的學生進行了教改方案的實施，取得了較好的效果。

在2016秋的學生面授課中，將一半的課程改為上機課，教師在進行講授與演示后，學生立即動手操作。教師根據學生的掌握程度提出設計項目，由學生分組進行設計制作。集中上機完成設計項目，激發了學生的熱情與分工協作的能力，增加了學生的實踐水平，也讓學生掌握了CAD/CAM軟件如何設計制造零部件，培養了適應機械領域發展的人才。

5 結語

機械制圖作為電大機械設計制造及其自動化專業學生必備的一門基礎專業課，課程的教學改革已在實施階段，針對電大教學過程中出現的不足，在今后的教學中在課程模式、實踐模式和教學內容等方面需要進一步改革與探索，努力實現學生對機械制圖方法的掌握，并應用到實踐中，在工作中能夠以純熟的技術滿足工作需求，適應這個時代企業、社會的發展。

參考文獻

[1] 邢陽陽，馬冬梅.機械CAD/CAM課程教學改革與探索[J].山東工業技術，2016（20）：257.

[2] 彭莉.關于機械CAD與機械制圖結合的相關思考[J].現代經濟信息，2015（24）：314.

[3] 葉華.機械制圖與機械CAD的有機結合實踐探究[J].現代工業經濟和信息化，2016（16）：45-46.

[4] 姜兆惠.機械制造中機械CAD與機械制圖結合應用研究[J].設計與研究，2016（12）：91-92.endprint