論機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合①

摘 要：隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械制圖與機(jī)械CAD兩門課程的結(jié)合是機(jī)械專業(yè)課程改革的必然趨勢，也是整個工程界的迫切需要。本文主要簡述了機(jī)械制圖與機(jī)械CAD之間的關(guān)系及其結(jié)合的必要性，分析了機(jī)械制圖和機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合，并提出了完善其有機(jī)結(jié)合的建議，以促進(jìn)專業(yè)機(jī)械制圖技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖 機(jī)械CAD 結(jié)合

中圖分類號：TH126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0158-02

《機(jī)械制圖》是工科院校的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生閱讀、繪圖工程圖的能力，并提高學(xué)生空間想象、分析及解決問題的能力。工程圖是工程師之間的語言。繪圖不僅是工程設(shè)計至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，而且是工程項目建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，工程圖樣的繪制是繁瑣、復(fù)雜的一項工作，隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及工程界的迫切需要，CAD（computer aided drafting，計算機(jī)輔助繪圖）由此產(chǎn)生并得到了極為廣泛的應(yīng)用。由此看來，機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合是十分必要的，其有機(jī)結(jié)合不僅能提高學(xué)生構(gòu)形工程圖樣與運用計算機(jī)繪圖技術(shù)的能力，還能促進(jìn)專業(yè)機(jī)械制圖技術(shù)的發(fā)展。

1 機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的關(guān)系

機(jī)械制圖是研究繪制與閱讀機(jī)械圖樣原理和技巧的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要教學(xué)任務(wù)在于掌握繪制與閱讀機(jī)械圖樣的基本方法、技能和知識，并培養(yǎng)學(xué)生的空間想象、分析能力。機(jī)械制圖是專業(yè)技術(shù)人員開展產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)與生產(chǎn)等各項工作的必備武器。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計的方法主要包括“在大腦里建立起三維模型—將實體投影到平面且繪出二維圖—還原大腦的三維實體模型”這三個步驟。由于設(shè)計圖形需要不斷地進(jìn)行修改與完善，因此，“投影—還原—再投影—再還原”這一過程將會在設(shè)計人的腦海中不斷重復(fù)，直到設(shè)計完成為止[1]。

CAD是Autodesk公司研發(fā)的一個計算機(jī)設(shè)計與繪圖軟件包，是現(xiàn)行最流行的設(shè)計、繪圖軟件之一，主要研究如何利用各種指令繪制各種圖樣。AutoCAD里的工具相對于手工繪圖工具而言是相當(dāng)豐富的，許多手工無法繪制出來圖形，在AutoCAD里面都能繪制，并且是手工繪圖效率的10～20倍。因此，它是機(jī)械設(shè)計與機(jī)械制圖的一場大革命，不僅能提高繪圖的效率與質(zhì)量，還能實現(xiàn)設(shè)計、制圖過程的信息化和自動化。

所以，機(jī)械制圖就相當(dāng)于是理論基礎(chǔ)，而CAD是重要的繪圖工具。機(jī)械制圖與機(jī)械CAD之間是一種相輔相成的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)將二者有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行綜合性學(xué)習(xí)。

2 機(jī)械制圖與機(jī)械CAD有機(jī)結(jié)合的必要性

機(jī)械制圖是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是專業(yè)工程技術(shù)人員充分掌握專業(yè)知識的關(guān)鍵所在。隨著計算機(jī)繪圖技術(shù)的快速發(fā)展，在實際工程領(lǐng)域中，CAD的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，技術(shù)要求越來越高，專業(yè)的CAD制圖技術(shù)人員也越來越受到各工程單位的青睞。然而，在沒有機(jī)械制圖專業(yè)知識支撐的情況下去學(xué)習(xí)CAD的軟件應(yīng)用，不僅實際繪制的圖樣會漏洞百出，而且專業(yè)知識與技術(shù)的運用也會受到很大的限制。

機(jī)械制圖課程的繪圖原理與技巧均較為抽象、復(fù)雜，因此，在進(jìn)行機(jī)械制圖時會普遍感覺到難度大而失去學(xué)習(xí)興趣；并且需要花費大量的時間去熟練使用傳統(tǒng)尺規(guī)進(jìn)行繪圖。機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合，除了可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率，同時還可以充分利用時間練習(xí)CAD繪圖，鞏固制圖知識。

由此可見，機(jī)械制圖與機(jī)械CAD在實際教學(xué)中的有機(jī)結(jié)合是十分必要的。

3 機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合分析

CAD繪圖技術(shù)的應(yīng)用豐富了機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容，簡化了機(jī)械制圖的教學(xué)課程，改變了機(jī)械制圖的教學(xué)方式，是制圖教學(xué)的一場革命。具體的結(jié)合形式如下。

3.1 機(jī)械制圖的內(nèi)容與機(jī)械CAD結(jié)合

機(jī)械制圖研究的是閱讀與繪制機(jī)械圖樣的方法、原理，其課程目的在于學(xué)習(xí)正投影的基本理論；掌握繪制與閱讀機(jī)械圖樣的基本方法、技能和知識，并培養(yǎng)學(xué)者的空間想象、分析能力。CAD是一種計算機(jī)繪圖工具：把顯示器當(dāng)作是圖板和圖紙；把鼠標(biāo)和鍵盤當(dāng)作是鉛筆、圓規(guī)和直尺。當(dāng)然，CAD的繪圖工具要比手工繪圖工具豐富許多，并且CAD在繪圖效率和繪圖質(zhì)量上也有明顯優(yōu)勢。比如CAD的三維模型，它雖然取代了傳統(tǒng)的手工制圖方法，但它并未取代制圖的理論與制圖的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，相反之下，它是依據(jù)機(jī)械制圖理論與標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的一個計算機(jī)繪圖軟件，不僅豐富了制圖的理論，而且還增設(shè)了CAD制圖的標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前學(xué)校所使用的教材都會存在著陳舊老化、面面俱到、實用性不強(qiáng)、交叉重復(fù)等各種缺點，難以適應(yīng)當(dāng)下機(jī)械制圖課程教學(xué)的需求，因此，應(yīng)對其課程的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與改革，以“夠用、實用”為原則，將機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合[2]。

3.2 機(jī)械制圖的課程與機(jī)械CAD結(jié)合

在機(jī)械制圖與CAD的教學(xué)實踐過程中，應(yīng)打破常規(guī)課程的專業(yè)性、系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)實用性原則；減輕學(xué)生們的負(fù)擔(dān)，提高課程的教學(xué)質(zhì)量；以繪圖為教學(xué)手段，以培養(yǎng)學(xué)生的看圖能力以及空間想象能力為主要教學(xué)目標(biāo)。過去的實踐教學(xué)中，通常是以培養(yǎng)學(xué)生的CAD繪圖能力為重點，但基本沒有學(xué)生從事繪圖工作，大部分學(xué)生都是在流水線上操作，只需要他們會看圖即可。因此，應(yīng)該進(jìn)行正對性教學(xué)，對優(yōu)秀的學(xué)生要求掌握繪圖技巧，然后，對一般學(xué)生只要求會看圖便可。為此，機(jī)械制圖課程與CAD課程應(yīng)當(dāng)進(jìn)行綜合，結(jié)合為一門新課程《機(jī)械制圖與CAD》。

在教學(xué)實踐中，教師將兩門課程結(jié)合起來一同講授，要互相穿插進(jìn)行，課時比例按1∶3進(jìn)行，以CAD為主，機(jī)械制圖為輔，先講機(jī)械制圖，后講CAD，以機(jī)械制圖為主線在整個課程中貫穿。在講CAD時，要將機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)貫穿始終，用以CAD帶動機(jī)械制圖，每節(jié)CAD課程，都要將機(jī)械制圖的簡要進(jìn)行簡單的介紹，特別是要根據(jù)機(jī)械制圖的知識建立CAD三維立體圖，以深刻地體會其作法[3]。

3.3 機(jī)械制圖的教學(xué)方式與機(jī)械CAD結(jié)合

在機(jī)械制圖的教學(xué)過程中，為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，達(dá)到較好的教學(xué)效果，常會使用掛圖與教學(xué)模型相結(jié)合的教學(xué)方式，再輔在黑板上進(jìn)行課堂繪圖，這一過程需要占用大量的課堂時間。但是倘若刻意去減少課堂繪圖，又會對教學(xué)效果產(chǎn)生較大的影響。所以，在課堂教學(xué)的有限時間里，僅能講授少量知識，而且還會因為板書的限制，需要花費不少的事情去更新；與此同時，教師在課程繪圖的過程中，無法與學(xué)生進(jìn)行過多的交流，這對組織教學(xué)非常不利。學(xué)生需要通過習(xí)題練習(xí)以及手工繪圖練習(xí)來鞏固所學(xué)知識，然而，在做習(xí)題的過程中會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如，教學(xué)中所用的模型并不能完全覆蓋習(xí)題集，在沒有模型參照的情況下僅依靠口述或者板書講解，是很難把一個立體結(jié)構(gòu)圖形講述清楚的，至少對于缺少空間想象能力或者實物感官能力的學(xué)生而言，要理解沒有模型參照的口述或者板書講解不是一件簡單的事情。

在機(jī)械制圖的教學(xué)中，部分章節(jié)的重點、難點問題可以通過CAD軟件加以講解，比如整個機(jī)械制圖教材的“裝配圖”里面的“零件的拆畫”是重點、難點內(nèi)容。教師可以通過使用CAD軟件的塊功能與圖層功能，將各種零件分別放置在不同圖層中制成圖塊，若需要對其進(jìn)行單獨顯示，只需打開該零件所在圖層即可；若需要對其進(jìn)行拆畫，只需將其復(fù)制或者剪貼到相應(yīng)的地方，再補(bǔ)畫因為裝配而沒能繪制出來的輪廓線；最后還能從電腦中調(diào)出繪制好的零件的立體結(jié)構(gòu)圖形與學(xué)生的想象相比較對照[4]。

又如在機(jī)件表達(dá)中的關(guān)于機(jī)件內(nèi)形的識讀問題，特別是內(nèi)部的相交、相貫輪廓線的理解，教師可以利用CAD中的形體切割功能將物體先剖開再分離，然后利用旋轉(zhuǎn)與縮放等CAD里的特殊功能從不同視角進(jìn)行觀察，幫助同學(xué)們更好的理解，并加深同學(xué)們的印象；再如當(dāng)需要選擇零件的機(jī)件表達(dá)方法時，教師也可以利用CAD軟件把立體機(jī)件轉(zhuǎn)換成所需的投影，并進(jìn)行比較和篩選，這在驗證答案時非常實用，不僅省時省力而且效果非常好。

4 機(jī)械制圖與機(jī)械CAD有機(jī)結(jié)合的完善建議

為了使機(jī)械制圖與機(jī)械CAD更好的結(jié)合起來，以更好的提高制圖教學(xué)的質(zhì)量，下面給出幾個完善建議。

4.1 加強(qiáng)教材配套改革

目前所使用的教材受到篇幅與教學(xué)重點等方面的限制無法將機(jī)械制圖與 機(jī)械CAD很好的融合起來，無法滿足課程教學(xué)需要。為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的繪圖與識圖能力，充分地掌握課程所學(xué)的知識，在教學(xué)過程中，可以在學(xué)生練習(xí)繪制二視圖的同時介紹各種線型的畫法和技巧；并在練習(xí)具體接卸制圖的同時系統(tǒng)講解繪圖工具的使用方法等。這樣能夠?qū)⒖菰锓ξ兜幕A(chǔ)知識生動化、具體化，有助于學(xué)生更好的理解與應(yīng)用，有利于學(xué)生理解課程結(jié)合后的教材知識體系，更好地將機(jī)械CAD的內(nèi)容融會貫通到機(jī)械制圖教學(xué)。

4.2 重置教學(xué)評價方法

機(jī)械制圖和CAD兩門課進(jìn)行整合后，評價學(xué)生掌握程度的標(biāo)準(zhǔn)和方法就必然要進(jìn)行相應(yīng)的改變。機(jī)械制圖和CAD兩門課進(jìn)行整合教學(xué)后，我們不但要要求學(xué)生識讀圖，還要要求學(xué)生根據(jù)實物在電腦上進(jìn)行制圖。因此，在考試方法和學(xué)生評價上，我們必須盡量給出實物，讓學(xué)生先測繪，再用電腦繪出最終視圖效；還可以給出視圖要求，然后讓學(xué)生用電腦繪制出實物的立體圖；最后根據(jù)學(xué)生的圖形表達(dá)能力和電腦運用能力得出評分[5]。

4.3 培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

機(jī)械制圖與機(jī)械CAD兩門課程進(jìn)行結(jié)合之后的課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)改為培養(yǎng)學(xué)生運用專業(yè)知識的能力、讀圖能力以及電腦制圖能力，為以后專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定扎實的基礎(chǔ)。因此，我們應(yīng)當(dāng)把能力的培養(yǎng)作為主導(dǎo)理念，根據(jù)課程的知識結(jié)構(gòu)框架，進(jìn)行課程結(jié)合，將制圖與識圖能力并重，實行模塊式教學(xué)，重點培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實踐能力。

5 結(jié)語

隨著CAD繪圖技術(shù)的廣泛運用以及工程界對其需求的日益加劇，機(jī)械制圖與機(jī)械CAD兩門課程的結(jié)合成為了教學(xué)專業(yè)課程改革的必然趨勢。因此，我們要結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與社會的需求，充分有效地利用教學(xué)資源，盡可能地降低課程的改革成本，以加強(qiáng)專業(yè)制圖能力的培養(yǎng)，并為培養(yǎng)高技術(shù)的新型專業(yè)人才打好基礎(chǔ)。

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