關(guān)于《機(jī)械制圖》與CAD課程整合教學(xué)的探索與實(shí)踐

孟祥麗++孫瑩++徐生明

摘要：“機(jī)械制圖”以及“AutoCAD”課程是高職院校工科專業(yè)的兩門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著高職教育改革的深入，根據(jù)職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)“機(jī)械制圖”與“AutoCAD”兩門(mén)課程整體優(yōu)化、全面整合勢(shì)在必行。筆者結(jié)合教學(xué)改革實(shí)踐，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)順序等方面探討和總結(jié)如何將機(jī)械制圖與“AutoCAD”課程教學(xué)進(jìn)行有效整合的方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；CAD；整合教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）11-0160-02

在高職院校教學(xué)開(kāi)展中，“機(jī)械制圖”以及“AutoCAD”課程是高職院校工科專業(yè)的兩門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)于高職院校教學(xué)開(kāi)展以及教學(xué)目標(biāo)的完成都有著非常重要的影響和作用。隨著高等職業(yè)技術(shù)教育改革的深入，根據(jù)高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)課程進(jìn)行全面的分析，將“機(jī)械制圖”與“CAD”課程整體優(yōu)化、全面整合勢(shì)在必行。然而，走訪發(fā)現(xiàn)目前許多院?！皺C(jī)械制圖”和“AutoCAD”的課程未能進(jìn)行切實(shí)有效的整合，導(dǎo)致教學(xué)中一部分學(xué)生對(duì)于機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)興趣比較濃厚、而另一部分對(duì)于CAD技術(shù)的學(xué)習(xí)積極性比較高的偏科情況，嚴(yán)重影響了高職院校的教學(xué)質(zhì)量與水平提升，對(duì)于學(xué)生理論知識(shí)以及實(shí)踐能力的培養(yǎng)提升也十分不利。針對(duì)這一情況，筆者結(jié)合教學(xué)改革實(shí)踐，旨在探討和總結(jié)如何將機(jī)械制圖與AutoCAD課程教學(xué)進(jìn)行有效整合的方法，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)兩門(mén)課程教學(xué)目標(biāo)的雙贏。

一、教學(xué)目標(biāo)的整合

在傳統(tǒng)教學(xué)中，機(jī)械制圖著重制圖理論知識(shí)的講解，CAD注重繪圖命令和工具的講解，把內(nèi)部有有機(jī)聯(lián)系的兩門(mén)課程分割開(kāi)來(lái)，雖然說(shuō)課時(shí)增加了，但教學(xué)效果卻并不理想。機(jī)械制圖與CAD，看似獨(dú)立的兩門(mén)課程實(shí)際上是密不可分的。一方面，學(xué)生必須在掌握國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及制圖原理的基礎(chǔ)上才能用CAD畫(huà)出符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)的工程圖樣；另一方面，CAD則是提升制圖教學(xué)效果的有效工具，教師利用CAD三維建模與二維視圖進(jìn)行對(duì)照講解，有利于突出機(jī)械制圖的重點(diǎn)、分解教學(xué)難點(diǎn)，提高學(xué)生的空間想象能力。因此，兩門(mén)課程的教學(xué)目標(biāo)并不是獨(dú)立存在的，而是相輔相成的關(guān)系。高等職業(yè)院校的培養(yǎng)目標(biāo)是生產(chǎn)一線的技術(shù)工人，要在有限的學(xué)時(shí)掌握更多的實(shí)用技術(shù)。因此，在機(jī)械制圖與CAD教學(xué)中，應(yīng)突出高等職業(yè)院校教學(xué)特色，不再?gòu)?qiáng)調(diào)以學(xué)科為中心，不再把學(xué)科的嚴(yán)密性、完整性作為第一標(biāo)準(zhǔn)，而是強(qiáng)調(diào)與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系、強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，打破傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)思路。因此，結(jié)合高職學(xué)校的就業(yè)特點(diǎn)和兩門(mén)課程的內(nèi)在聯(lián)系，在整合教學(xué)中應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力和空間想象能力為主，以CAD繪圖為手段作為兩門(mén)課程共同的教學(xué)目標(biāo)。

二、教學(xué)內(nèi)容的整合

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)保證機(jī)械制圖與CAD兩門(mén)課程盡量同步，兩相對(duì)照，互為補(bǔ)充、互相調(diào)節(jié)，以機(jī)械制圖為主，活學(xué)活用CAD，將CAD揉合到機(jī)械制圖中去，使之真正成為一個(gè)整體。在課程設(shè)置中，考慮將機(jī)械制圖課程中包含的基本知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行有效的刪減，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和夠用的原則，以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、提高教學(xué)效果。

1.手工幾何作圖部分的適當(dāng)刪減。制圖基本知識(shí)中手工幾何作圖部分完全可以刪減，由于計(jì)算機(jī)繪圖工具的便捷性和多樣性，無(wú)論多么復(fù)雜的平面幾何形體繪制出漂亮的幾何圖形并不是一件困難的事情，那么花費(fèi)大量的時(shí)間在學(xué)習(xí)手工幾何作圖方法上是偏離我們的教學(xué)目標(biāo)的。以圓弧連接為例，手工作圖與計(jì)算機(jī)繪圖的原理是不一樣的，手工作圖要找出連接圓弧的圓心和切點(diǎn)，做圖既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力學(xué)生還不易理解；CAD中做圓弧連接則顯得十分簡(jiǎn)單，只需按照相切—相切—半徑的步驟，最后再修剪一下即可，學(xué)生也容易理解。因此，平面幾何作圖部分可考慮摒棄手工作圖內(nèi)容，代之以在CAD中介紹平面幾何作圖的各種作圖方法，這樣省時(shí)又省力。

2.機(jī)械制圖軸測(cè)圖部分的適當(dāng)刪減。機(jī)械制圖軸測(cè)圖的畫(huà)法部分應(yīng)大量刪減，簡(jiǎn)要提及即可，把重點(diǎn)放在AutoCAD中進(jìn)行3D命令介紹。作為一種輔助圖樣，軸測(cè)圖相對(duì)平面三視圖具有立體感，圖形直觀，但傳統(tǒng)教學(xué)手工繪制軸測(cè)圖則非常麻煩，而且只能靜態(tài)觀看，因此軸測(cè)圖部分內(nèi)容應(yīng)適當(dāng)精簡(jiǎn)，加強(qiáng)CAD中三維繪圖命令的學(xué)習(xí)，這種三維圖形可以動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)、多角度觀察，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力大有益處。

三、教學(xué)方法和教學(xué)順序的整合

在教學(xué)實(shí)踐中，我們將機(jī)械制圖與CAD課程合二為一，將CAD融入到機(jī)械制圖的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中去，圍繞著繪圖、看圖這一總的目標(biāo)將機(jī)械制圖和CAD有機(jī)融合編排，形成新的課程體系，著重培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力、空間構(gòu)思能力和繪圖能力。具體來(lái)講，可以通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.結(jié)合CAD基本設(shè)置介紹機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)。制圖基礎(chǔ)知識(shí)中首先介紹“繪圖工具和儀器的使用及相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”。這些傳統(tǒng)內(nèi)容稍顯枯燥，可以結(jié)合“CAD基礎(chǔ)知識(shí)”以及“圖紙幅面、標(biāo)題欄、字體、比例以及線型”等CAD的基本設(shè)置進(jìn)行講解，通過(guò)形象生動(dòng)的演示和講解既讓學(xué)生了解了制圖的基本規(guī)定，又使學(xué)生感受到計(jì)算機(jī)技術(shù)在制圖學(xué)科中的應(yīng)用和發(fā)展，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.利用尺規(guī)作圖詳細(xì)介紹三視圖畫(huà)法及繪圖步驟。制圖基礎(chǔ)知識(shí)講解之后介紹正投影法，并通過(guò)一些簡(jiǎn)單的幾何形體講解三視圖的畫(huà)法和繪圖步驟，這部分內(nèi)容教師最好能夠在黑板上尺規(guī)作圖演示給學(xué)生，因?yàn)檫@個(gè)階段學(xué)生對(duì)CAD還比較生疏，很難駕馭CAD這個(gè)繪圖工具去有效支撐機(jī)械制圖的練習(xí)。而直尺、三角板、圓規(guī)等繪圖工具是學(xué)生最熟悉和常用的，采用尺規(guī)作圖去熟練機(jī)械制圖作圖步驟是最適合的，有助于學(xué)生輕松掌握三視圖的畫(huà)法和投影規(guī)律。需要注意的是，教師尺規(guī)作圖的環(huán)節(jié)一定要嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，給學(xué)生一個(gè)很好的示范作用，這樣有助于學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好的作圖習(xí)慣，以奠定繪圖的基礎(chǔ)。學(xué)生繪圖步驟熟練之后，完全可以以學(xué)生練習(xí)的這些實(shí)例為載體，詳細(xì)分析這些幾何體的角點(diǎn)、棱邊、面的投影特性，由此引入點(diǎn)、線、面的投影，并系統(tǒng)分類總結(jié)。以學(xué)生熟悉的實(shí)體為媒介去分析其上點(diǎn)、線、面的投影，有效回避了點(diǎn)、線、面投影缺乏空間感的特性，使學(xué)生對(duì)其投影規(guī)律更容易把握。endprint

3.穿插CAD課程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在系統(tǒng)講解投影規(guī)律和點(diǎn)、線、面投影特征期間，由于耗時(shí)較長(zhǎng)，為了避免學(xué)生的厭倦情緒可以穿插幾節(jié)CAD課程，重點(diǎn)讓學(xué)生采用CAD平面作圖和抄繪機(jī)械圖樣，一是有助于學(xué)生熟練作圖步驟和CAD繪圖工具的使用；二是能讓學(xué)生體會(huì)計(jì)算機(jī)繪圖的高效率；三是能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。尤其是在抄繪機(jī)械圖樣這樣一個(gè)模仿的過(guò)程中，學(xué)生不僅在抄繪中會(huì)逐漸加深對(duì)機(jī)械制圖課程內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，而且還強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)正規(guī)機(jī)械加工圖紙的概念。下一個(gè)階段可以安排基本體投影內(nèi)容的學(xué)習(xí)，期間可以采用傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行講解基本體的三視圖，CAD穿插講授三維建模，兩部分內(nèi)容互相調(diào)節(jié)。

4.CAD繪圖為主、手工繪圖為輔的后續(xù)教學(xué)。經(jīng)過(guò)上述階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)尺規(guī)作圖、計(jì)算機(jī)繪圖、投影規(guī)律以及三維建模都已經(jīng)入門(mén)，那么機(jī)械制圖的后續(xù)內(nèi)容，包括立體的表面交線、組合體、剖視圖、尺寸標(biāo)注等都更適合在CAD環(huán)境下教學(xué)，因?yàn)檫@些內(nèi)容涉及的形體會(huì)更復(fù)雜，如果教師采用尺規(guī)作圖講授會(huì)浪費(fèi)大量的課堂有效時(shí)間，學(xué)生手工作圖完成作業(yè)的效率也會(huì)下降。比如“剖視圖”這一節(jié)，很多同學(xué)手工作圖時(shí)剖面線都畫(huà)得不夠規(guī)范，不是間隔不均勻就是線型不一致，或者剖面線傾斜角度不符合要求，那么花費(fèi)大量的時(shí)間去練習(xí)剖面線的規(guī)范畫(huà)法是沒(méi)有任何意義的，因?yàn)镃AD繪圖中剖面線只需利用“圖案填充”命令即可完成，這樣既節(jié)約了大量的繪圖時(shí)間，學(xué)生也不會(huì)覺(jué)得枯燥無(wú)味。在這個(gè)學(xué)習(xí)階段，教師在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上就可以考慮以CAD繪圖為主、手工繪圖為輔的教學(xué)原則。另外，由于立體的表面交線、組合體、剖視圖部分內(nèi)容涉及的空間結(jié)構(gòu)更為多樣化，學(xué)生在上述有限的學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，空間想象能力尚未很好的構(gòu)建，此時(shí)生硬地讓學(xué)生去識(shí)讀、繪制組合體會(huì)讓學(xué)生感到非常吃力，影響學(xué)習(xí)興趣的進(jìn)一步提高。此時(shí)若采用CAD教學(xué)，教師可以采用視圖窗口分割、三視圖與軸測(cè)圖同時(shí)呈現(xiàn)在窗口內(nèi)，在學(xué)生構(gòu)建和識(shí)別形體遇到困難時(shí)提供有效的幫助，使學(xué)生在多次經(jīng)過(guò)構(gòu)思—對(duì)照—反思這樣一個(gè)思維訓(xùn)練模式中快速提高空間想象能力。

總之，CAD極大地豐富了機(jī)械制圖的教學(xué)，改進(jìn)了機(jī)械制圖的教學(xué)方法，是一場(chǎng)制圖教學(xué)的革命。作為教師，在整合教學(xué)的改革中頭腦一定要清醒，沒(méi)有扎實(shí)的制圖基本功及良好的空間想象能力是畫(huà)不出符合工程技術(shù)要求的圖樣的?？偟慕虒W(xué)原則一定是以CAD繪圖為手段，著重培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力和空間想象能力。經(jīng)過(guò)近幾年《機(jī)械制圖》教學(xué)改革的嘗試，我們收獲很多。實(shí)踐證明，《機(jī)械制圖》與CAD整合教學(xué)實(shí)施難度不大，而取得的效果卻是立竿見(jiàn)影的。這種整合教學(xué)模式既充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)又掌握了實(shí)踐技能，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力都得到了提高，較好地實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技能向?qū)嶋H應(yīng)用的有效遷移，使我們的教學(xué)能夠更好地與職業(yè)需求零距離接軌，真正培養(yǎng)出適應(yīng)我國(guó)當(dāng)前和未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高職人才。我們有理由相信，隨著整合教學(xué)改革的進(jìn)一步發(fā)展和推廣，高職學(xué)校的《機(jī)械制圖》與CAD教學(xué)也將得到進(jìn)一步的發(fā)展，整合教學(xué)也必將受到廣大師生的歡迎。隨著教學(xué)設(shè)備和教學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，《機(jī)械制圖與CAD》今后的教學(xué)還會(huì)大有作為，高職學(xué)生也會(huì)學(xué)到更多、更實(shí)用的先進(jìn)技術(shù)與技能，只有提高綜合素質(zhì)，才能為他們今后職業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡希林.AutoCAD2012中文版實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.endprint