CAXA實體設(shè)計在機械制圖教學(xué)中的應(yīng)用探索

摘 要：機械制圖被看做機械語言，是機械專業(yè)的核心課程。該課程普遍存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)等問題，筆者根據(jù)自身教學(xué)經(jīng)驗，將機械制圖教學(xué)與CAXA實體設(shè)計軟件進行了整合，對課程中存在的問題提出了有效的解決方法，并在實踐中取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：CAXA實體設(shè)計 機械制圖 教學(xué)改革

機械制圖課程是中等職業(yè)學(xué)校機械類專業(yè)及近機械類專業(yè)的必修課程，通常是學(xué)生入學(xué)后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)課程，是機械專業(yè)的核心課程。機械制圖有著較強的實踐性，著重培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力和手工繪圖能力，對學(xué)生的空間想象能力要求較高。學(xué)生如果在掌握該課程上存在較大困難，就會直接影響到后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，甚至?xí)W(xué)生今后的崗位能力產(chǎn)生較大影響。

機械制圖是一門非常傳統(tǒng)的課程，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)順序幾十年來一直未有改變，近年來隨著多媒體輔助教學(xué)手段的深入推廣，使得教學(xué)內(nèi)容直觀性大大加強，但整個教學(xué)模式并沒有太大的改變，學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)仍然存在較大不足。因此，需對傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段進行全面改革，運用新技術(shù)建立符合職校學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)體系。

一、機械制圖教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.教學(xué)內(nèi)容直觀性、互動性較差

機械制圖的傳統(tǒng)教學(xué)手段有粉筆、黑板和模型、掛圖兩種，粉筆、黑板的教學(xué)方式缺乏動態(tài)，直觀性差，抽象難學(xué)，模型、掛圖的教學(xué)方式成本高，靈活性差，教學(xué)前期準(zhǔn)備周期長。這些傳統(tǒng)方式在講解復(fù)雜視圖和剖視圖時更顯不足，通過多媒體教學(xué)的介入可以部分解決直觀性的問題，但互動性的問題并不能很好的解決。

2.教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)順序不合理

傳統(tǒng)機械制圖教學(xué)前面幾個章節(jié)主要講解點、線、面的相關(guān)內(nèi)容，通過對點、線、面及其相互位置關(guān)系定位、定量的作圖訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、空間邏輯思維能力。但點線面投影作圖較抽象，學(xué)生難以掌握。

3.教與學(xué)效率低下

由于受到教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的限制，以教師講授為主的教學(xué)模式，缺乏學(xué)生的主動性，難以形成“教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)環(huán)境。學(xué)生的練習(xí)需要通過大量的手工儀器來完成，要消耗大量的課堂時間，教學(xué)反饋周期長，教師不能及時處理學(xué)生遇到的問題，易出現(xiàn)厭學(xué)、棄學(xué)的現(xiàn)象。

三維CAD技術(shù)的迅猛發(fā)展，給機械制圖的教學(xué)改革提供了新思路：可以利用三維設(shè)計和繪圖手段，將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容以三維模型的形式呈現(xiàn)出來，并由三維設(shè)計圖直接轉(zhuǎn)化為二維圖形。

二、引入CAXA實體設(shè)計軟件的構(gòu)想

目前我國機械行業(yè)三維設(shè)計軟件非常多，例如UG、Pro/E、SolidWorks、AutoCAD等，這些軟件功能強大，可以很好地完成三維模型設(shè)計，但操作較為復(fù)雜，學(xué)生在軟件操作方面的學(xué)習(xí)要占用較多課時，不利于機械制圖課程自身的學(xué)習(xí)，因而需要一種功能強大、操作簡單、入門容易的三維設(shè)計軟件。

CAXA實體設(shè)計是我國研發(fā)的集創(chuàng)新設(shè)計、工程設(shè)計、協(xié)同設(shè)計于一體的三維設(shè)計軟件。其特點是易學(xué)易用、快速設(shè)計和兼容協(xié)同，在中職學(xué)校得到廣泛的推廣應(yīng)用。CAXA軟件具有特有三維球功能、基本體元素拖放式的操作、三維模型轉(zhuǎn)換成二維圖樣的功能，以及符合新國標(biāo)的2D零件庫和構(gòu)件庫等功能。這些簡單實用的功能，使學(xué)生能快速掌握該軟件的操作，可以有更多的精力用于機械制圖課程的學(xué)習(xí)，而不是學(xué)習(xí)如何使用軟件。

根據(jù)CAXA實體設(shè)計軟件的特點，筆者將該軟件引入到機械制圖課程教學(xué)中來，并利用軟件自身的特有功能，進行了與之相適合的機械制圖課程改革。

三、教學(xué)改革的探索與實踐

1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，注重課程與生產(chǎn)實際結(jié)合

（1）制圖的基本知識與CAXA基本指令相結(jié)合。機械制圖的第一章主要講解繪圖的國家標(biāo)準(zhǔn)和各類手工繪圖工具的使用，現(xiàn)將這部分內(nèi)容與軟件基本指令對應(yīng)起來講授，如圖框與標(biāo)題欄選擇、各類線型、字體、尺寸標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)、直線與圓弧相關(guān)知識點等，如此不但節(jié)約課時，而且提高了教學(xué)效率。

（2）將點、線、面的投影和基本體投影相結(jié)合。傳統(tǒng)教學(xué)中投影幾何的內(nèi)容占用大量的課時，學(xué)生難以掌握。經(jīng)過長期的教學(xué)實踐和個人經(jīng)驗總結(jié)，筆者認(rèn)為點、線、面雖然是基本體與組合體的基礎(chǔ)，但它們的前后邏輯關(guān)系并不緊密，在真正繪圖與識圖中的應(yīng)用較少，完全可以穿插在基本體的教學(xué)中，并減少投影幾何的內(nèi)容，使原本抽象的內(nèi)容具體化。

（3）針對長三角地區(qū)外貿(mào)加工較多的實際情況，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，如第三角投影（美國、日本等使用）與第一角投影（中國、歐洲各國使用）之間相互關(guān)系，增加英制標(biāo)注的相關(guān)知識，以適應(yīng)新形勢的要求。

2.改變教學(xué)方式，充分利用CAXA軟件自身功能

新型的教學(xué)課堂要形成“教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)環(huán)境，將CAXA的各種功能與機械制圖的基本教學(xué)內(nèi)容有機地融合在一起，使學(xué)生在深刻理解和掌握投影制圖基本理論和方法的同時，具備熟練的計算機繪圖技能。筆者在以下幾個方面進行了實踐。

（1）利用三維建模完成基本體和組合體的教學(xué)。利用CAXA軟件的元素拖放功能或拉伸、旋轉(zhuǎn)等基本操作形成三維實體造型，進行并集、差集、交集等編輯操作，最后由三維模型生成二維三視圖，使學(xué)生在大腦中初步形成空間立體與平面圖的對應(yīng)關(guān)系，有效地提高空間想象能力和思維能力。

（2）利用截切和分割功能完成各類剖視圖的教學(xué)。剖視圖是機械制圖中的重點和難點，對空間想象要求較高，傳統(tǒng)的各類教學(xué)方法都不能很好解決這一問題?，F(xiàn)在可以利用軟件的指令，先將零件的三維模型建立出來，然后利用截切和分割去除遮擋的部分，這樣就能清楚看到零件的內(nèi)部形狀。

（3）利用三維球功能完成向視圖和旋轉(zhuǎn)視圖的教學(xué)。具體做法是給學(xué)生已經(jīng)建好的三維模型，然后利用軟件的三維球功能，從各個方向或各個角度對模型進行觀察，把觀察到的結(jié)果用平面圖形繪制到圖樣上。

（4）利用軟件完成復(fù)雜裝配圖的繪制。機械制圖的最后一個章節(jié)，要求學(xué)生能夠繪制一張完整的裝配圖，在以前的教學(xué)中由于受到各類硬件條件的限制，不能很好地完成這項訓(xùn)練。現(xiàn)在可以在軟件上完成。通過這種方法，可以讓學(xué)生掌握機械制圖的各類表達方法和規(guī)范，同時也能對軟件的各種功能進行綜合練習(xí)。

3.改善反饋環(huán)節(jié)和互動環(huán)節(jié)，提高課程教學(xué)效率

傳統(tǒng)的機械制圖課難學(xué)，其中一個非常重要的因素就是教學(xué)反饋與互動不及時、不準(zhǔn)確。這是機械制圖課自身特點決定的，其教學(xué)反饋與互動大都需要手工繪制的方式完成，學(xué)生繪圖和教師讀圖需要花費大量的時間。但利用CAXA軟件可以非常好解決這一問題。

例如要檢驗學(xué)生二維轉(zhuǎn)三維的空間想象能力，可以給學(xué)生一份二維視圖，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，利用軟件繪制三維立體模型，這樣教師可以直觀地找出學(xué)生存在的問題，并進行及時的講解，使學(xué)生能在最短的時間內(nèi)糾正誤差。

四、結(jié)束語

CAXA實體軟件與機械制圖相結(jié)合的新型教學(xué)模式，通過一年多的實踐，獲得了很好的效果。學(xué)生的空間想象、制圖、識圖、自學(xué)能力都得到了很大的提高。隨著軟件功能的不斷更新，新的設(shè)計理念的不斷出現(xiàn)，對課程改革提出更新、更高的要求，因此，課程改革還要不斷完善。

參考文獻：

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