AutoCAD與《工程制圖》的融合式教學(xué)探析

徐 靜，董雁

(紹興文理學(xué)院元培學(xué)院，浙江 紹興312000）

《工程制圖》是工科類學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的空間想象和思維能力，熟練掌握繪圖、讀圖的基本技能，為后續(xù)的專業(yè)課、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)繪圖已經(jīng)成為《工程制圖》不可分割的重要組成部分，并已寫入課程教學(xué)基本要求中。

但《工程制圖》課程一直沿用分段式的教學(xué)模式，即在傳統(tǒng)《工程制圖》教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，集中講授計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容。這種模式不僅將傳統(tǒng)工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖兩者內(nèi)在的聯(lián)系人為分離，而且不能使計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容滲透到《工程制圖》每節(jié)課的講授中，更不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)繪圖的輔助教學(xué)功能。

為此，通過(guò)數(shù)年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，我們?cè)诮虒W(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面，進(jìn)行了一些有益的探索和實(shí)踐，總結(jié)出一種基于AutoCAD繪圖技術(shù)的《工程制圖》課程融合式教學(xué)新模式，并取得了一定的成效。

1 融合式教學(xué)模式的基本思路

所謂融合式，就是將計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容，與傳統(tǒng)工程制圖內(nèi)容有機(jī)融合的教學(xué)模式。相對(duì)于傳統(tǒng)的分段式教學(xué)模式，融合式教學(xué)模式仍以空間形體的平面表示方法、工程圖樣的生成原理以及形象思維的能力培養(yǎng)，為《工程制圖》課程的核心內(nèi)容，并以計(jì)算機(jī)繪圖能力的培訓(xùn)，為教學(xué)的有力手段和工具。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)在聯(lián)系和共性問(wèn)題的提煉，將兩者的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地融合在一起。同時(shí)，合理和科學(xué)地安排授課內(nèi)容和教學(xué)次序，使教學(xué)過(guò)程更加條理清晰，重點(diǎn)突出，減少重復(fù)，既有利于提高課堂教學(xué)效率，又有利于充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)繪圖的輔助教學(xué)功能。

2 教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)整合

《工程制圖》作為研究繪制、閱讀工程圖樣的原理和方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是掌握閱讀和繪制工程圖樣的基本知識(shí)、基本方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。AutoCAD是國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的計(jì)算機(jī)繪圖軟件，主要研究用指令來(lái)繪制、編輯平面圖形和三維圖形的方法與技巧。為了使兩者相輔相成，我們重新修訂了教學(xué)大綱，對(duì)其中的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了反復(fù)的研究和梳理，建立了較為科學(xué)的課程教學(xué)體系。

融合式教學(xué)模式的實(shí)施，既要保證《工程制圖》傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的完整性，又要在有限的課時(shí)內(nèi)使學(xué)生掌握AutoCAD的基本操作指令。為此，我們打破常規(guī)，對(duì)《工程制圖》與AutoCAD應(yīng)用技術(shù)兩者的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行了全面的、徹底的融合。

如《工程制圖》中有關(guān)制圖基本知識(shí)和技能，其主要內(nèi)容是制圖基本規(guī)定（包括圖幅、圖線、比例、字體等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）、繪圖工具及其使用、幾何作圖、平面圖形繪制等。融合式教學(xué)模式下，其教學(xué)內(nèi)容整合為制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、AutoCAD用戶界面及基本操作。要求教師結(jié)合AutoCAD主界面，一邊演示，一邊講解國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的圖幅大小、圖線種類、線型粗細(xì)及字體選用等，并利用圖層環(huán)境的設(shè)置加以區(qū)分。同時(shí)，通過(guò)AutoCAD的幾個(gè)基本繪圖和編輯命令的講解，安排相應(yīng)的平面幾何圖形題目給學(xué)生上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生在熟悉AutoCAD軟件的過(guò)程中，掌握制圖基本知識(shí)，克服了以往繁瑣死板、枯燥乏味的現(xiàn)象，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

又如《工程制圖》中的軸測(cè)圖這一部分的講解，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容著眼于用線框模型來(lái)表達(dá)形體，作圖過(guò)程麻煩，教師講解和學(xué)生完成作業(yè)都比較費(fèi)時(shí)?，F(xiàn)將AutoCAD的三維實(shí)體造型及編輯功能與軸測(cè)投影整合，并且把教學(xué)內(nèi)容提前到組合體之前。在了解軸測(cè)投影的基本概念后，著重講解AutoCAD軟件中軸測(cè)投影及三維視圖、視口及著色等表達(dá)方法，使學(xué)生能熟練地運(yùn)用繪圖軟件的三維功能，如實(shí)體的拉伸、旋轉(zhuǎn)、剖切及實(shí)體間的并、交、差等命令，構(gòu)造具有實(shí)際應(yīng)用意義的實(shí)體模型。

通過(guò)典型組合體的實(shí)體造型，學(xué)生只用原來(lái)1/4的時(shí)間，就完成了軸測(cè)圖作業(yè)，并為后續(xù)基本體的截交線、相貫線以及組合體的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

3 教學(xué)次序的合理安排

目前，隨著工科類專業(yè)培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中增加不少反映專業(yè)特色方向的限選課，傳統(tǒng)課程的學(xué)時(shí)則相應(yīng)進(jìn)行了壓縮，使得大部分課程均存在著課時(shí)少、內(nèi)容多這一矛盾。在非機(jī)類《工程制圖》的教學(xué)中，顯得尤為突出。因?yàn)樾枰v授的制圖基本理論和知識(shí)不能減少，還增加了計(jì)算機(jī)繪圖的內(nèi)容。因此，我們?cè)谡蟼鹘y(tǒng)工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖課程體系的基礎(chǔ)上，對(duì)原分段式教學(xué)模式中計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)內(nèi)容單列后置的教學(xué)方式，進(jìn)行了大膽的改革。

將AutoCAD的基本內(nèi)容分為AutoCAD用戶界面熟悉、圖層等繪圖環(huán)境設(shè)置、平面圖形的繪制與編輯、三維實(shí)體造型及編輯、尺寸標(biāo)注、圖形填充、文字注釋、零件圖與裝配圖等8個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元，分別穿插在工程制圖的相關(guān)章節(jié)中。如在《工程制圖》中講解“組合體的尺寸注法”時(shí)，融入AutoCAD的尺寸標(biāo)注內(nèi)容；在講解“圖樣畫法”時(shí)，融入AutoCAD的圖形填充內(nèi)容；在講解零件圖與裝配圖時(shí)，融入Auto-CAD的文字注釋內(nèi)容等。

通過(guò)教師對(duì)大量教學(xué)作圖的AutoCAD繪圖演示，使計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)內(nèi)容自然地貫穿于整個(gè)《工程制圖》的教學(xué)過(guò)程中。這樣可以在保證傳統(tǒng)工程制圖教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)品質(zhì)不受影響的前提下，學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)際應(yīng)用能力得到大幅提升。

為了使兩者相得益彰，在穿插的過(guò)程中，要把握好時(shí)機(jī)和尺度。如對(duì)于平面圖形的繪制與編輯，不能將AutoCAD的所有命令集中在一起講授，因?yàn)閷W(xué)生初次接觸計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，一下子不能接受和消化太多的內(nèi)容，只能循序漸進(jìn)。

從講授第一章起，我們就開始結(jié)合一些最基本的繪圖和編輯命令，如坐標(biāo)點(diǎn)的輸入（直角或極坐標(biāo)，絕對(duì)或相對(duì)）、畫直線和圓弧、相切連接、偏移等命令，并結(jié)合教學(xué)圖例，逐步進(jìn)行演示和講解，使極大部分學(xué)生能在最短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)計(jì)算機(jī)繪圖的過(guò)程。

到組合體這一章，大部分學(xué)生已基本掌握了AutoCAD常用的繪圖和編輯命令，能夠比較熟練地繪制常見組合體的三視圖。為后續(xù)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定了良好的二維繪圖技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，《工程制圖》是一門實(shí)踐性要求很強(qiáng)的課程，針對(duì)存在的學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)間少、缺乏動(dòng)手能力鍛煉的弊病，我們充分利用AutoCAD繪圖技術(shù)的先進(jìn)性，將學(xué)生完成課后作業(yè)的環(huán)節(jié)融入到上機(jī)實(shí)踐中。要求學(xué)生課后事先對(duì)各單元的習(xí)題進(jìn)行分析、思考和討論，上機(jī)時(shí)將習(xí)題按學(xué)號(hào)進(jìn)行分配，要求學(xué)生用AutoCAD當(dāng)堂完成1～2個(gè)習(xí)題。這樣做的好處，既能讓學(xué)生熟悉并掌握《工程制圖》的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，又能充分利用上機(jī)時(shí)間、保證教師的輔導(dǎo)效率，還能減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、發(fā)揮學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)的積極性。

4 輔助功能的充分發(fā)揮

《工程制圖》課程在工程設(shè)計(jì)各專業(yè)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用中，起著基礎(chǔ)性的作用，其學(xué)習(xí)效果的好壞，直接影響著后續(xù)課程的學(xué)習(xí)品質(zhì)以及學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)效果。但由于傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)方法和訓(xùn)練模式，是利用正投影法，將點(diǎn)、線、面從空間形體中抽象出來(lái)，根據(jù)這些幾何元素相對(duì)于設(shè)定投影面的位置關(guān)系，直接將它們投射到投影面形成二維工程圖，這需要學(xué)生除了掌握正投影原理外，還必須具備一定的空間想象能力。在教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有軸測(cè)圖示意，學(xué)生往往就很難從空間形體的兩個(gè)視圖，想象出其立體形狀，而完成其第三個(gè)視圖，而對(duì)于略為復(fù)雜的實(shí)物模型，又無(wú)法迅速表示為二維工程圖。這說(shuō)明傳統(tǒng)的《工程制圖》教學(xué)模式給初學(xué)者增加了學(xué)習(xí)難度，也給教師帶來(lái)了授課難度。

為了培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，降低教與學(xué)的難度、提高教學(xué)品質(zhì)和教學(xué)效果，圖學(xué)界的學(xué)者已普遍認(rèn)同將AutoCAD繪圖技術(shù)與傳統(tǒng)《工程制圖》結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)。而融合式教學(xué)模式可以在最大程度上發(fā)揮計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)對(duì)《工程制圖》教學(xué)的輔助作用。

首先，工程圖樣的繪制是一項(xiàng)嚴(yán)肅認(rèn)真的實(shí)踐過(guò)程，而計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的精確性、便捷性等，可以從技術(shù)上保證這一過(guò)程的順利實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生從繁重的手工繪圖中解放出來(lái)。通過(guò)教師的講解和演示，尤其是通過(guò)學(xué)生上機(jī)完成作業(yè)的過(guò)程，不斷地掌握計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)與技巧，使學(xué)生計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)踐應(yīng)用能力得到大力提升。

其次，融合式教學(xué)模式將《工程制圖》與計(jì)算機(jī)繪圖兩者穿插在一起，通過(guò)有機(jī)整合教學(xué)內(nèi)容和合理安排教學(xué)次序，學(xué)生不僅能夠充分理解計(jì)算機(jī)繪圖對(duì)《工程制圖》學(xué)習(xí)的重要性和幫助作用，而且還可以利用AutoCAD這一有效的手段和工具，加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，開展自主學(xué)習(xí)。

再次，計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的輔助教學(xué)功能，還集中體現(xiàn)在AutoCAD三維功能對(duì)培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的幫助上。我們將AutoCAD的三維實(shí)體造型及編輯功能，與軸測(cè)投影的教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，并貫穿于基本體投影、截交線及相貫線求解、以及組合體投影的教學(xué)中。借助于AutoCAD的三維技術(shù)，使學(xué)生對(duì)一些難以理解的空間幾何關(guān)系一清二楚，形象思維能力逐步提升，教學(xué)效果也不斷提高。

如在讀組合體三視圖時(shí)，利用形體分析法將組合體進(jìn)行分解，運(yùn)用AutoCAD面域命令對(duì)每部分封閉線框建立面域，將這些面域拉伸或旋轉(zhuǎn)形成簡(jiǎn)單體，再將各簡(jiǎn)單體進(jìn)行布爾運(yùn)算，組合成三維實(shí)體模型。由于利用面域造型的過(guò)程和讀圖的思維過(guò)程是一致的，使讀圖的過(guò)程不再枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大幅提高。

又如復(fù)合相貫線的求解，歷來(lái)是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，關(guān)鍵問(wèn)題是需要確定多個(gè)立體相交后所形成交線的形狀和位置，這對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)很難想象。但在AutoCAD中，很容易構(gòu)建出三維實(shí)體模型，其相貫線的形狀和位置也自然形成，一目了然。

5 結(jié)束語(yǔ)

融合式教學(xué)模式，借助于AutoCAD應(yīng)用技術(shù)這一有效的手段和工具，將計(jì)算機(jī)繪圖與傳統(tǒng)工程制圖兩者固有內(nèi)在的聯(lián)系及共性內(nèi)容，進(jìn)行有機(jī)地整合，將計(jì)算機(jī)繪圖單列后置的教學(xué)方式改革為穿插融合式，充分利用AutoCAD繪圖技術(shù)的先進(jìn)性、快捷性及三維輔助功能，實(shí)現(xiàn)《工程制圖》理想的教學(xué)效果。教學(xué)實(shí)踐證明，這種教學(xué)模式便于開展啟發(fā)式教學(xué)，增加教師與學(xué)生的互動(dòng)效果，課堂氣氛也更活躍，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性明顯增強(qiáng)。同時(shí)，既豐富和保證了工程制圖的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)品質(zhì)，又提升了學(xué)生的空間思維能力和計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)際應(yīng)用能力。

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