機械制圖與AutoCAD一體式教改研究
——以高職院校為例

楊曉悅 李晨冉

濮陽石油化工職業技術學院 河南濮陽 457001

1 概述

機械制圖及AutoCAD(auto computer aided design計算機輔助設計)軟件學習是目前我國國內大部分高職院校的工科專業開設的必修課程，其中機械制圖課程是一門包含較強專業技術的基礎課程，具有較多的理論學習部分，也需要學生們具有一定的空間思維能力。CAD軟件課程則是在機械制圖課程基礎上擴展延伸出的一門計算機輔助繪圖設計課程，運用機械制圖所學的理論基礎，配合計算機來完成一些工業零件的二維圖樣繪制及三維模型建立。在此課程背景下，運用一體化教學，將兩門課程高度融合起來，做好兩門課程的一體化教改嘗試是提升學生學習效率的必然趨勢。

2 概述機械制圖與CAD軟件技術的關系

2.1 應用相輔相成

機械制圖課程在講授到“組合體視圖”后，其內容變得更為復雜多樣，尤其是接觸到裝配圖后，對于繪圖者的繪圖精準度有很高的要求。而CAD軟件技術則可以根據制圖圖樣所需要求，調用其計算機繪制功能，使繪制出的機械圖樣在精準度和制造標準上滿足需求。因此，當前社會對于機械類人才的要求中最常見的一點就是能夠熟練地使用CAD軟件去繪制機械圖樣。

2.2 內容融會貫通

CAD軟件技術融合了機械制圖的理論基礎，在機械制圖的理論基礎的支撐下，CAD軟件所繪制圖樣的相關參數具有更高的精準度。在實際應用中，CAD圖樣的繪制人員一般要求掌握機械制圖的理論基礎及國標要求，二者相輔相成下可以使得圖形制作效率得到很大的提升。

3 機械制圖與CAD一體化教學的意義

3.1 對于教學內容的豐富

在現有的機械制圖的教學過程中，教師針對機械零件的講授大多采用口頭描述或在PPT上利用圖片進行教學，以此來引導學生對機械的某些零部件進行想象。在這種模式的教學方式下，對于一些較為簡單的幾何體所組成的組合體，學生可以較快地理解其結構，但對于較為復雜的機械零件，學生就只能理解其淺顯部分，不知怎樣進行深層次的想象。將CAD軟件技術帶入機械制圖課程中，可以運用該軟件中的三維建模功能，將復雜的機械零部件進行拆解，逐步引導學生進行理解。將機械制圖課程內容由二維圖片的想象引入三維模型的直觀理解，對于教學內容進行了豐富。

3.2 對于學生空間想象能力的培養

機械制圖課程大多安排在新生入學的第一學期，對于一些通過高考進入高職院校的高中同學以及通過單招考試選報理工科專業的文科學生來說，這門課程所要求的空間思維能力及三維空間想象力較高，致使一部分學生的學習理解過程較為困難。因此，要求教師在機械制圖的教學過程中，注重對學生的空間想象力進行培養。在傳統教學過程中，通常會通過大量的繪圖練習在不同的維度之間進行空間想象力的培養，這就導致在課下的自主訓練過程中，對于較為困難和復雜的部分產生畏懼情緒，進而導致對于機械制圖課程學習興趣的下降。針對這一問題，可以通過CAD軟件技術的引用來解決。教師運用該軟件的三維建模功能，引導學生在課下自主進行三維模型的建立，對一些較為煩瑣的三維模型進行拆解和觀察，有效提高學生自身的空間想象能力。

4 機械制圖與CAD現有教學模式

機械制圖及CAD課程在現階段的高職院校教學過程中，一般采用以下幾種教學模式。

4.1 獨立式教學

將這兩門課程分別開設在相鄰的兩個學期，先講授理論基礎較多的機械制圖，再講授實際運用較多的CAD軟件技術，部分院校還存在由不同的教師來講授兩門課程的情況，這就導致了兩門課程教學內容上的脫節。由于機械制圖存在大量的國標要求及理論基礎，在經歷寒暑假后會導致部分內容被遺忘，有些CAD教師在教學過程中發現學生只能對著樣圖繪制，不能自主理解，無法達到教學的預期目標，對于學生未來的就業及升學產生一定的影響。

4.2 組合式教學

將兩門課程安排在同一學期內，先進行機械制圖課程的講授，再進行CAD軟件技術的講述。這種教學模式避免了在獨立式教學過程中存在的教學內容脫節，但由于組合式教學模式仍存在一定的獨立教學部分，不能夠充分發揮這兩門課程的內在聯系，無法達到最優教學效果。

4.3 添加式教學

添加式教學模式是指在機械制圖的部分章節結束時，插入CAD軟件技術的強化訓練，或在每一節CAD課程內插入該章節所運用到的制圖理論。該模式雖然將CAD軟件技術與機械制圖課程進行了融合，但仍存在章節割裂的問題，以本校一些專業為例，在講授幾個課時的制圖課程后引入CAD繪圖技術教學，此時學生的制圖理論不能形成完整的體系，對于裝配圖樣的理解仍是表面化的，這就使得CAD與機械制圖又割裂成兩部分內容，同時由于CAD課程之間不能連續教學，導致學生在后續上機實操時忘記之前所講授的操作過程，一定程度上拖延了課程進度。

現存的三種教學模式在教學過程中都一定程度上將機械制圖與CAD軟件的學習進行了內容的割裂，未能將理論與實際運用很好地結合起來，對此筆者以本校數控類專業為對象，進行機械制圖與CAD軟件技術的一體化教學改革。

5 機械制圖與CAD一體化教改的實踐與成效

5.1 機械制圖與CAD教學內容的整合

開展機械制圖與CAD軟件技術的一體化課改，首先要做到合理地處理兩門課程之間的關系，例如在講授機械制圖時運用CAD軟件的繪圖。本校現階段配備有計算機教室，在教師進行機械制圖的備課時，可以將本節課所要使用的圖樣運用CAD軟件提前繪制出來。在講授機械制圖時，及時打開圖樣配合講解，并及時補充上繪制此圖樣所運用到的CAD軟件功能，這樣就可以將CAD軟件的繪圖運用與機械制圖軟件的理論知識有效結合起來。同時，在教師講授結束后，讓學生自主在計算機上進行操作，不僅可以加深理論知識的印象，還培養了學生的三維空間想象力，課下教師檢查學生課上完成的CAD繪圖時，還可以觀察出學生對于本節課內容的學習程度，及時進行查漏補缺，達到較為優秀的教學效果。

5.2 一體化教學的實踐優勢

5.2.1 對于教學效率的提升

在機械制圖與CAD一體化教學中，結合計算機繪圖技術及時進行教學，便于學生的學習記憶。以本校數控專業兩屆學生為例。對于圖1中的吊鉤，第一屆學生使用較為傳統的獨立式教學模式進行機械制圖教學。首先要求教師對于吊鉤進行講解，再讓學生從定位尺寸及中心線開始繪制，最后利用圓弧過渡理論完成吊鉤下半部分圓弧的繪制，完成吊鉤繪圖的繪制及更改，用時在四個課時左右且不能保證繪圖的質量。第二屆學生采用較為方便的一體式教學模式，由教師一邊繪制一邊進行理論講授，首先利用圖層特性建立好所需線型相應圖層，利用直線、圓及修剪的功能進行繪制，完成整個圖樣的時間為兩個課時，且繪制好的圖樣準確性較上一屆有所提升。

圖1 吊鉤

5.2.2 對于教學形式的完善

以機械制圖中的組合體視圖講授為例，對于當前大部分使用獨立式教學的院校來說，在講授組合體視圖時一般使用PPT來演示所學習的組合體(如圖2)的軸承座三視圖，這使得講授比較空洞，學生理解較為困難。而在一體化教學模式下，教師將課前繪制好的三維模型(如圖3所示)發送至學生端計算機，讓學生利用CAD軟件中的三維模型視角切換功能自主轉換角度來觀察該軸承座的三視圖，直觀地讓學生觀察理解該組合體的結構，使整個教學形式更加完善。

圖2 軸承座三視圖

圖3 軸承座三維模型圖

結語

能夠熟練地掌握機械制圖理論與CAD軟件技術在現如今高職學生就業中仍具有很大的就業優勢，因此，機械制圖與CAD課程的一體化教學模式改革不僅提升了教師的教學效果，更在很大程度上讓學生對于機械圖樣有了更深層次的學習和理解，不僅提高了學生的知識層面，更提升了其動手能力，也為學生以后適應社會、立足本職崗位打下了良好的基礎。