機械制圖的現(xiàn)代化教學(xué)改革與研究

崔秀梅 張靖 胡安平

摘 要:本文通過對現(xiàn)代工程設(shè)計和制造發(fā)展趨勢的分析,提出了將三維設(shè)計理論引入到機械制圖教學(xué)的思想,提出了利用CAD技術(shù),加強三維設(shè)計,改革機械制圖教學(xué)的具體思路。

關(guān)鍵詞:三維設(shè)計機械制圖教學(xué)改革

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0175-01

所有的設(shè)計都要畫圖,圖樣是工程設(shè)計的最終體現(xiàn)形式,隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,工程設(shè)計也隨之發(fā)生了革命性的變革,三維CAD理念逐漸滲透到設(shè)計、制造等工程設(shè)計的方方面面,二維投影圖已不能滿足現(xiàn)代工程的需要,三維設(shè)計、制造等的重大變革對機械制圖的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。因此如何在機械制圖教學(xué)中融入三維CAD技術(shù)已成為我國圖學(xué)界研究的熱點問題。

1 三維機械制圖教學(xué)的必要性和緊迫性

1.1 三維機械制圖教學(xué)的必要性

機械制圖是高等工科院校的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,其目的在于培養(yǎng)學(xué)員的空間想象力,對學(xué)員掌握科學(xué)的思維方法和工程創(chuàng)新能力起著重要的作用。

機械制圖的根本任務(wù)在于要實現(xiàn)三維實體和二維圖樣的相互轉(zhuǎn)換。設(shè)計者把設(shè)計思想、設(shè)計意圖以二維的形式體現(xiàn)出來,這就是畫圖;相反的,制造者通過圖樣來了解圖樣內(nèi)容,最終將其加工制造出來,這實際上又是讀圖?？v覽工程設(shè)計的全過程,雖然構(gòu)思的原始沖動是三維概念,設(shè)計實施的最終結(jié)果也是三維概念,但是在畫圖和讀圖兩者之間傳遞的信息卻都是二維的,機械制圖在這種三維二維的相互轉(zhuǎn)換中起著橋梁性的作用,但由于二維手段有限,設(shè)計過程的信息表達是不完整的,二維圖形還經(jīng)常出現(xiàn)二意性和理解錯誤,這對于整個設(shè)計都是致命的。將三維思想融入整個工程設(shè)計是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然[1]。我國機械制圖的基本框架源于20世紀50年代,傳統(tǒng)的模式和觀念的束縛根深蒂固,將三維CAD理念融入機械制圖的整個教學(xué)過程,也必將成為機械制圖教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

1.2 三維機械制圖教學(xué)的緊迫性

傳統(tǒng)的機械設(shè)計及制造都是基于二維圖樣的。這種方法就是人們利用共同約定的正投影規(guī)則,用幾個相互聯(lián)系的二維投影圖表達三維設(shè)計,這種信息表達顯然是不完整的,而且,不論畫圖還是讀圖都必須要經(jīng)過嚴格的專業(yè)訓(xùn)練才能實現(xiàn)。假如工程設(shè)計能直接從三維開始設(shè)計,這樣的三維模型就能表達出設(shè)計構(gòu)思所需的全部幾何參數(shù)[2]。只有從三維開始設(shè)計,三維CAD才能擴展和貫穿到產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)全過程。從長遠看,從二維到三維是CAD一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。

享有“技術(shù)語言”的機械制圖教學(xué)中,機械制圖課程的現(xiàn)狀與新時期的現(xiàn)代設(shè)計理念差距很大,如何適應(yīng)三維CAD的新形勢,適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)的新要求,深化機械制圖教學(xué)改革已迫在眉睫。

2 加強三維機械制圖教學(xué),改革機械制圖課程體系

實現(xiàn)真正的三維設(shè)計是機械制圖課程的最終落腳點,因此,機械制圖的課程體系也要順應(yīng)課程的發(fā)展需要,打破固定模式,科學(xué)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,以三維設(shè)計為主線,以創(chuàng)造性能力培養(yǎng)為目的,將三維CAD理念融入傳統(tǒng)的機械制圖教學(xué),構(gòu)造一個以計算機三維設(shè)計為目標的機械制圖綜合教學(xué)體系。

2.1 將經(jīng)典內(nèi)容與高新技術(shù)相結(jié)合,深入拓寬與整體優(yōu)化相結(jié)合

精減舊內(nèi)容,增加新知識,實現(xiàn)三維CAD與舊知識的有機交融,將傳統(tǒng)知識與現(xiàn)代高新技術(shù)科學(xué)的整合、提煉,充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代性和先進性。

當(dāng)前,工程設(shè)計正處于三維設(shè)計與傳統(tǒng)二維設(shè)計相并存的時期,而且這種局面還將在相當(dāng)長時間內(nèi)存在?，F(xiàn)代三維設(shè)計中,由于計算機生成的三維幾何模型可直接應(yīng)用于生產(chǎn)和制造,因此二維投影圖已不再是工程設(shè)計的必需的技術(shù)資料?；诖?可以適當(dāng)減弱傳統(tǒng)的《畫法幾何》內(nèi)容,例如,點、線、面的投影等都可以適當(dāng)減少,將機械制圖的傳統(tǒng)教學(xué)的重點放在機械制圖國家標準和作圖規(guī)則的貫徹上。同時,加強對三維形體的想象、表達和構(gòu)形,引入相關(guān)的三維設(shè)計軟件如Solidworks,使學(xué)員能直觀的感受三維,提高學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性,更重要的,能使學(xué)員初步樹立三維設(shè)計的思想,提高利用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)進行工程設(shè)計與表達的能力。

2.2 強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),注重實際能力的培養(yǎng)

在教學(xué)中強化三維CAD的設(shè)計思路和軟件應(yīng)用,引入簡單機械械結(jié)構(gòu),引導(dǎo)學(xué)員自主選題、自擬方案,自行設(shè)計,為其提供個性化的創(chuàng)造空間,強化專業(yè)技術(shù)知識,培養(yǎng)崗位任職技能。

實踐是知識轉(zhuǎn)換能力的必經(jīng)之路,更是培養(yǎng)學(xué)員綜合能力的有效方式。機械制圖課是一門實踐性很強的課程,在教學(xué)過程中應(yīng)著力加強學(xué)員對零件構(gòu)型、加工等方面的感性認識,除此之外,在新的課程體系中,還應(yīng)將三維教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)結(jié)合起來,可以讓學(xué)員測繪實體零件,利用三維軟件建立三維模型,然后生成二維工程圖,這樣既可以加深學(xué)員對所學(xué)知識的理解和掌握,又可以強化學(xué)員的三維設(shè)計意識,培養(yǎng)學(xué)員的動手能力[3]。另外,還可以結(jié)合學(xué)院的每年的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,開展形式多樣的三維設(shè)計競賽活動,這樣既可以給學(xué)員提供廣闊的思考空間,還可以使學(xué)員與實踐接軌,充分發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造力。

在課程實踐環(huán)節(jié)中,通過課內(nèi)與課外相結(jié)合,課堂教學(xué)與創(chuàng)新實踐相結(jié)合的方式,使學(xué)員在三維設(shè)計思想的指導(dǎo)下,能抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié),學(xué)會解決工程問題,增強實際操作能力。

2.3 占領(lǐng)教育技術(shù)制高點,實現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的最佳融合

倡導(dǎo)在計算機環(huán)境下的直觀教學(xué)模式,主張采用三維CAD軟件,實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的全數(shù)字化過程,兼顧傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢,建立體現(xiàn)時代特色,符合新型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。

徒手繪圖也是繪制圖樣的一種方法,在三維CAD的教學(xué)思想指導(dǎo)下,我們強化了徒手繪圖教學(xué),弱化了精確的尺規(guī)繪圖訓(xùn)練。徒手繪圖速度快,有助于形體分析,在三維設(shè)計的方案選擇及創(chuàng)意設(shè)計等方面作用很大,徒手繪圖已成為現(xiàn)代設(shè)計不可或缺的技能,精確的制圖完全可以在計算機上進行,這樣既可以提高速度,又便于設(shè)計方案修改和完善。

在機械制圖新課程體系中,相關(guān)章節(jié)都安排了三維設(shè)計的原理和方法,通過三維設(shè)計軟件的引入,能使學(xué)員初步掌握三維造型設(shè)計方法,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維方法和掌握現(xiàn)代三維設(shè)計工具的能力。

3 總結(jié)

三維設(shè)計是現(xiàn)代工程設(shè)計的必然趨勢,將三維CAD理念引入機械制圖教學(xué),是適應(yīng)現(xiàn)代工程設(shè)計發(fā)展變化的需要,既能增強學(xué)員的空間想象力,培養(yǎng)學(xué)員的三維形體表達,又能增強其利用現(xiàn)代技術(shù)設(shè)計的能力,為日后走向工作崗位奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 葉軍.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報,2008(2):169.

[2] 宋春明.基于三維CAD技術(shù)的工程制圖課程內(nèi)容體系改革[J].科技資訊,2007(3):69.

[3] 韓麗艷.基于三維CAD技術(shù)的工程制圖課程內(nèi)容體系改革[J].機械管理與開發(fā),2007(4):36.