三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

馮振華

摘 要：基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》是工科類課程教學(xué)的重要內(nèi)容，對(duì)提升工科類學(xué)生的職業(yè)技能有著十分重要的作用。將CAD三維軟件應(yīng)用到機(jī)械制圖教學(xué)改革中不僅能夠更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，而且還能夠更好的擴(kuò)散學(xué)生的空間想象力、繪圖能力和讀圖能力。為此，文章在闡述《機(jī)械制圖》和CAD技術(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革背景，從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面具體分析基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革策略，旨在能夠?yàn)楣た祁愓n程教學(xué)提供更多支持。

關(guān)鍵詞：CAD軟件;機(jī)械制圖;課程教學(xué);改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.194

機(jī)械制圖是一門自然學(xué)科，是工學(xué)類專業(yè)學(xué)生所必須學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)課程。機(jī)械制圖的主要研究?jī)?nèi)容是點(diǎn)、線、面的投影，基本體、組合體、機(jī)件形狀、零件圖畫等。機(jī)械制圖專業(yè)課學(xué)習(xí)的主要目的和任務(wù)是掌握更多三維立體和平面制圖之間的投影規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和形象分析能力。CAD是美國(guó)公司所開(kāi)發(fā)的一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，在本質(zhì)上是一種新的繪圖工具，被人們廣泛的應(yīng)用到工程領(lǐng)域的繪圖軟件中，也是工科類學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中所需要應(yīng)用到的一種繪圖工具。CAD課程主要內(nèi)容包含圖層的設(shè)計(jì)和管理、繪圖指令的安排、圖形尺寸標(biāo)注、圖塊的創(chuàng)新、三維實(shí)體模型打造等。與機(jī)械制圖教學(xué)一樣，通過(guò)對(duì)CAD軟件學(xué)習(xí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和想象能力。為此，文章結(jié)合社會(huì)發(fā)展對(duì)工科類學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，就怎樣優(yōu)化基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革進(jìn)行策略分析。

1 三維CAD軟件和《機(jī)械制圖》之間的關(guān)系

CAD在本質(zhì)上是一種新的繪圖工具，顯示器能夠向人們展現(xiàn)出繪制的圖紙、鼠標(biāo)和鍵盤，CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用能夠在以往的基礎(chǔ)上提升繪圖效率和質(zhì)量，將繪圖人員頭腦中的想象生動(dòng)形象的展現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，CAD還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圖紙的重復(fù)利用，顯示出和傳統(tǒng)手工繪圖相比更多的優(yōu)勢(shì)。

基于CAD技術(shù)的計(jì)算機(jī)繪圖雖然能夠替代以往的手工繪圖，但是從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，它本身無(wú)法取代機(jī)械制圖理論。在引入CAD輔助計(jì)算機(jī)軟件之后能夠借助計(jì)算機(jī)來(lái)替代手工圖板，從而縮短以往手工繪圖的時(shí)間，提升繪圖質(zhì)量。另外，教師還可以通過(guò)二維和三維圖形的轉(zhuǎn)換來(lái)幫助學(xué)生更好的掌握機(jī)械制圖理論，提升學(xué)生的空間分析能力。

2 基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革背景

機(jī)械制圖是工科學(xué)生所必須學(xué)習(xí)的課程，對(duì)后續(xù)課程機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等課程會(huì)產(chǎn)生深刻的影響。機(jī)械制圖教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和想象能力，并引導(dǎo)學(xué)生將空間思維轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笏季S，提升學(xué)生建模能力。三維CAD技術(shù)的發(fā)展能夠?yàn)闄C(jī)械制圖提供三維立體圖畫，為機(jī)械制圖學(xué)習(xí)打造數(shù)字化的三維幾何模型，為立體化三維產(chǎn)品的打造提供重要支持。在現(xiàn)代科技的發(fā)展支持下，計(jì)算機(jī)繪圖和加工軟件強(qiáng)大的二維造型逐漸弱化了二維圖紙?jiān)跈C(jī)械制圖中的作用，促進(jìn)了三維制圖的發(fā)展。

在教育改革的深化發(fā)展下，職業(yè)院校敏銳地覺(jué)察到了CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械制圖課程教學(xué)改革的重要作用，并進(jìn)行了積極探索。比如一些職業(yè)院校在仔細(xì)研究機(jī)械工程圖學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)以往的機(jī)械制圖課程內(nèi)涵、外延等進(jìn)行了改造，具體體現(xiàn)在教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)質(zhì)量等方面。

3 基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革策略

3.1 教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

結(jié)合職業(yè)院校現(xiàn)有的教學(xué)條件和教學(xué)環(huán)境來(lái)創(chuàng)設(shè)基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)環(huán)境。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，基于三維的CAD軟件被人們廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中，常見(jiàn)的三維CAD軟件包含Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等。這些三維CAD軟件具備強(qiáng)大的三維建模功能，在該功能的作用下能夠改變以往的實(shí)物模型教學(xué)模式，在這個(gè)過(guò)程中不僅節(jié)省了模型成本，而且提升了機(jī)械制圖課程教學(xué)成效。

在開(kāi)展基于三維CAD軟件的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革的過(guò)程中環(huán)境等創(chuàng)設(shè)表現(xiàn)為三維模型庫(kù)的打造。從教學(xué)情況來(lái)看，《機(jī)械制圖》是機(jī)械類的重要課程，在開(kāi)展的時(shí)候需要應(yīng)用大量的教學(xué)模型，透過(guò)這些模型能夠激發(fā)學(xué)生的制圖積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。借助三維CAD軟件能夠打造出三維立體化模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)教育資源的有效利用。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

第一，調(diào)整傳統(tǒng)先投影、后三維的教學(xué)順序。傳統(tǒng)的制圖教學(xué)是從投影法開(kāi)始引入三視圖畫法，再到反向三維想象能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)順序不適合自學(xué)能力較差、空間概念淡薄的學(xué)生應(yīng)用。基于CAD的三維軟件則是提供了從三維到投影的全新解決方案，從組合體開(kāi)展的教學(xué)能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生三維空間能力。第二，確立組合體視圖識(shí)讀作為教學(xué)的次重點(diǎn)。零件圖為重點(diǎn)的識(shí)圖教學(xué)能夠有效提升學(xué)生的空間想象力和思維能力。組合體視讀是機(jī)械制圖課程教學(xué)的難點(diǎn)。但是由于以往模型數(shù)量不多、種類缺乏，學(xué)生的想象力得不到開(kāi)發(fā)，而借助三維CAD平臺(tái)則是能夠打造出完整的模型庫(kù)，使得教師能夠?qū)⑺枰虒W(xué)的內(nèi)容以直觀視頻的方式展現(xiàn)給學(xué)生，從而更好的提升學(xué)生的空間想象力和思維能力。第三，實(shí)現(xiàn)模塊化教學(xué)。職業(yè)院校教學(xué)的指導(dǎo)思想是培養(yǎng)學(xué)生的崗位能力。計(jì)算機(jī)繪圖是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展所需要的技能，通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練能夠使得工科學(xué)生的素質(zhì)更好的符合時(shí)代發(fā)展需要。職業(yè)院校的制圖課程采取模塊化的教學(xué)方式，能夠?qū)C(jī)械制圖和多維CAD技術(shù)充分結(jié)合在一起，從繪圖環(huán)境、繪圖學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法等方面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)。

3.3 教學(xué)思路的革新

第一，實(shí)現(xiàn)直觀化教學(xué)。在基于三維CAD軟件《機(jī)械制圖》課程教學(xué)的過(guò)程中本著讓學(xué)生更好的看清組合體、零部件特征結(jié)構(gòu)的原則，仔細(xì)梳理二維圖樣和三維模型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在機(jī)械制圖課程教學(xué)中教師要借助三維CAD軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的加工轉(zhuǎn)換，通過(guò)投影轉(zhuǎn)換來(lái)打造一種三視圖，在三視圖的作用下培養(yǎng)學(xué)生將自己的學(xué)習(xí)能力從二維轉(zhuǎn)變?yōu)槿S，不斷提升學(xué)生的讀圖能力。第二，合理分配學(xué)生觀察和動(dòng)手實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間。制圖課程教學(xué)要最終回歸到課堂，一切的計(jì)算機(jī)輔助課堂教學(xué)軟件不能夠占據(jù)整個(gè)課程教學(xué)的主導(dǎo)地位。因而，在制圖教學(xué)中教師需要將軟件演示時(shí)間控制在25min以內(nèi)，為學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作留夠時(shí)間。第三，將傳統(tǒng)教學(xué)方式和現(xiàn)代化的教學(xué)手段充分結(jié)合在一起。在現(xiàn)代媒體的支持下， 教師在制圖軟件教學(xué)中存在忽視板書、提問(wèn)等傳統(tǒng)教學(xué)手段的現(xiàn)象，使得多媒體手段的應(yīng)用比較盲目。基于此，在制圖教學(xué)中教師要將各個(gè)多媒體軟件的應(yīng)用放在一種從屬地位，借助多媒體輔助課堂教學(xué)。

3.4 教學(xué)評(píng)價(jià)體系的革新

基于CAD技術(shù)的《機(jī)械制圖》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，具體包含理論知識(shí)和實(shí)踐操作。因而，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)單純的考試往往不能夠充分衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也無(wú)法對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行科學(xué)的反饋。為此，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展支持下，未來(lái)的《機(jī)械制圖》教學(xué)需要加強(qiáng)對(duì)教學(xué)過(guò)程的關(guān)注，在教學(xué)完成之后需要應(yīng)用科學(xué)的考核方式來(lái)客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，從而促使學(xué)生的工程素質(zhì)全面發(fā)展。

在三維CAD技術(shù)引入到制圖教學(xué)之后，考核應(yīng)去除幾何繪圖部分內(nèi)容，降低組合體部分的分值比例，偏重對(duì)零件圖、裝配圖和平時(shí)作業(yè)的考核。通過(guò)開(kāi)放化的考核能夠更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的想象力和創(chuàng)造力。從實(shí)踐操作情況來(lái)看，通過(guò)開(kāi)放考核能夠在以往的基礎(chǔ)上更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)想象力和創(chuàng)造力。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，三維CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)職校制圖課程改革發(fā)展來(lái)講是一個(gè)全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，也是職業(yè)院校制圖教育改革的重要體現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，將CAD軟件技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制圖教學(xué)中符合職業(yè)院校教育改革的發(fā)展趨勢(shì)，在CAD技術(shù)和制圖軟件教學(xué)結(jié)合的過(guò)程中能夠更好的發(fā)揮出彼此的優(yōu)勢(shì)作用，從而幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)制圖知識(shí)，在職業(yè)院校范圍內(nèi)打造全新的機(jī)械制圖課程教學(xué)模式。

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