以CAD軟件使用為輔線的工程制圖教學(xué)改革

方錫武+李芳

[摘 要]改革以傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)大綱為主線，CAD教學(xué)為輔線的教學(xué)模式，將CAD教學(xué)內(nèi)容穿插融入工程制圖教學(xué)中，科學(xué)合理地安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，做到兩者的課堂局部獨(dú)立，授課內(nèi)容交叉，使兩者的教學(xué)成為有機(jī)的整體且相互促進(jìn)。鍛煉學(xué)生在制圖基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中的計(jì)算機(jī)繪圖能力，盡可能“甩圖板”；利用AUTOCAD的三維造型功能，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)制圖基礎(chǔ)中的截交線、相貫線和組合體構(gòu)型等難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和組合體構(gòu)型能力，從而提高學(xué)生的繪圖、識(shí)圖技能。

[關(guān)鍵詞]融合；工程制圖；AutoCAD；視圖

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）08-0157-02

一、引言

工程制圖是理工科高校的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，主要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和思維能力，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械繪圖和識(shí)圖技能。多數(shù)理工類院校均開設(shè)此課程，該課程主要含制圖基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)繪圖兩部分內(nèi)容。一般先教學(xué)制圖基礎(chǔ)，之后安排10學(xué)時(shí)至24學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖。如此安排有以下兩點(diǎn)弊端：1.制圖基礎(chǔ)大作業(yè)環(huán)節(jié)需要花費(fèi)學(xué)生大量的時(shí)間和精力鍛煉圖板繪圖，目前計(jì)算機(jī)基本普及，實(shí)際工作中圖板繪圖基本用不上；2.制圖基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中，截交線、相貫線和組合體構(gòu)型等核心內(nèi)容學(xué)生掌握起來有一定難度，主要原因是學(xué)生的空間想象能力不足，難以構(gòu)型出形體的形狀。借助實(shí)物模型和橡皮泥可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和三維構(gòu)型能力，但使用不便且需要成本。如果在工程制圖教學(xué)中，在保證教學(xué)內(nèi)容完整的前提下，以圖學(xué)思維的教學(xué)與訓(xùn)練為主導(dǎo)[1] [2]，將AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融入其中，以AutoCAD作為制圖基礎(chǔ)大作業(yè)環(huán)節(jié)的繪圖工具，同時(shí)借助軟件的三維造型功能，輔助學(xué)生想象和構(gòu)型截交線、相貫線和組合體等，則老師的課堂講解形象直觀，學(xué)生也能自己動(dòng)手將想象的模型造型出來，不僅可以鍛煉三維構(gòu)型能力和計(jì)算機(jī)繪圖能力，還有助于提高學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

二、內(nèi)容分析

制圖基礎(chǔ)主要包含[3]：1.緒論、制圖的基本知識(shí)和技能；2.點(diǎn)、線、面的投影；3.立體的投影；4.組合體；5.軸測圖；6.機(jī)件表達(dá)；7.標(biāo)準(zhǔn)件和常用件；8.零件圖；9.裝配圖等九大部分內(nèi)容。在這九個(gè)方面內(nèi)容中，第1部分是關(guān)于制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)和繪圖工具、儀器的使用；第2部分至第5部分是培養(yǎng)學(xué)生的立體想象能力和繪制三視圖能力，是本課程的基礎(chǔ)和核心，也是學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)；第6部分至第9部分是關(guān)于機(jī)械零件和部件的表達(dá)，偏向于表達(dá)應(yīng)用。

AutoCAD是一款流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，界面友好，用戶可通過工具條、菜單或命令行方式繪制二維圖和三維造型。該軟件相當(dāng)于傳統(tǒng)制圖的繪圖工具和儀器，學(xué)生通過4-6個(gè)課時(shí)的教學(xué)即可掌握基本操作。其基本內(nèi)容包含：1.軟件界面介紹；2.繪圖、修改和輔助繪圖工具；3.文本注釋、尺寸標(biāo)注；4.對(duì)象特性；5.圖層；6.塊與屬性；7.設(shè)置繪圖環(huán)境、布局與打??；8.AutoCAD三維造型等八個(gè)方面內(nèi)容。這些內(nèi)容中，第1部分至第4部分是基礎(chǔ)，學(xué)生掌握這些內(nèi)容的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)就可以繪制平面圖形；第5部分圖層是對(duì)圖形進(jìn)行分層管理；第6部分是對(duì)常用的圖形以圖塊來組織，便于快速畫圖；第7部分是打印出圖，授課時(shí)沒有打印設(shè)備，可以簡單講授；第8部分是關(guān)于立體的三維造型。AutoCAD內(nèi)容中，與制圖基礎(chǔ)密切相關(guān)的內(nèi)容是第1至第4部分，第8部分與其他部分有關(guān)聯(lián)，但因?yàn)閮?nèi)容知識(shí)點(diǎn)不多，操作比較容易，在本項(xiàng)目中作為非重點(diǎn)內(nèi)容來安排。

三、主、輔線教學(xué)內(nèi)容的融合

1.在制圖基礎(chǔ)的“基本知識(shí)和技能、點(diǎn)線面投影”部分融入“AutoCAD繪圖、編輯、文本注釋、尺寸標(biāo)注、圖層、對(duì)象特性”等內(nèi)容；

2.在制圖基礎(chǔ)的“基本體、截交線和相貫線”部分融入AutoCAD三維造型相關(guān)內(nèi)容；

3.在制圖基礎(chǔ)“組合體”部分融入組合體三維造型能力訓(xùn)練；

4.在制圖基礎(chǔ)的“機(jī)件表達(dá)”部分進(jìn)一步加強(qiáng)AutoCAD繪圖、三維造型能力訓(xùn)練；

5.在制圖基礎(chǔ)的“零件圖”部分融入AutoCAD圖塊及屬性、布局與打印操作相關(guān)內(nèi)容；

6.在繪圖大作業(yè)環(huán)節(jié)，除草圖訓(xùn)練和第一次平面圖形畫法，均采用計(jì)算機(jī)繪圖。

學(xué)時(shí)安排如下：制圖基礎(chǔ)課堂講授64學(xué)時(shí)；制圖基礎(chǔ)圖板繪圖2學(xué)時(shí)；AutoCAD機(jī)房講授14學(xué)時(shí)；AutoCAD機(jī)房上機(jī)16學(xué)時(shí)。其中，機(jī)房講授以教師講授和演示AutoCAD操作為主，學(xué)生學(xué)習(xí)操作為輔，一般講授幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，給學(xué)生一定時(shí)間實(shí)際操作以體會(huì)繪圖命令，課后布置代表性作業(yè)；機(jī)房上機(jī)環(huán)節(jié)教師布置作業(yè)，以學(xué)生上機(jī)操作為主，教師隨課輔導(dǎo)，遇共性問題則適當(dāng)講解。

四、CAD輔線教學(xué)的實(shí)施

1.傳統(tǒng)與現(xiàn)代方法并存，鍛煉繪圖能力

制圖基礎(chǔ)的“基本知識(shí)和技能、點(diǎn)線面投影”內(nèi)容講授之后，安排一次圖板繪圖，讓學(xué)生體會(huì)傳統(tǒng)制圖方法。隨后在CAD基本繪圖操作講授之后，安排兩次AutoCAD平面圖形畫法，使學(xué)生盡快掌握AutoCAD繪圖命令、精確繪制平面圖形。

2.三維造型與二維視圖相結(jié)合，培養(yǎng)構(gòu)型能力和視圖形成意識(shí)

AutoCAD有“建?！惫ぞ邫?，提供基本體三維造型功能，可根據(jù)輸入的尺寸快速生成基本體。教師可代表性講授棱錐體和圓錐體的生成操作技巧，然后讓學(xué)生自己體會(huì)其他立體的生成方法。同時(shí)利用AutoCAD的“視圖”工具欄，讓學(xué)生從主、俯、左視圖和軸測圖看立體的投影形狀，培養(yǎng)學(xué)生的投影概念和視圖形成意識(shí)；基本體還可以由平面圖形經(jīng)過“拉伸（extrude）”和“旋轉(zhuǎn)（revolve）”命令來構(gòu)型，通過這兩個(gè)命令構(gòu)型一些簡單立體，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；基本體之間還可以進(jìn)行布爾運(yùn)算，AutoCAD“建模”工具欄提供實(shí)體之間的“并、交、差”等布爾運(yùn)算，可得到基本體的截交線和相貫線（截交線和相貫線是制圖基礎(chǔ)中比較難的內(nèi)容，學(xué)生借助CAD軟件三維造型功能，可直接觀察線的形狀，有助于理解截交線和相貫線的形成）。

3.團(tuán)體協(xié)作畫裝配圖，提高學(xué)習(xí)效率

在AutoCAD繪制裝配圖環(huán)節(jié)，要畫多個(gè)零件圖，在給定的4個(gè)課時(shí)內(nèi)難以個(gè)人完成。因此，將學(xué)生按4-6人分組，每組分配不同的裝配圖繪圖任務(wù)，組員只需畫1-2個(gè)零件圖，然后按組集中零件圖，再分發(fā)給個(gè)人畫裝配圖。這樣，個(gè)人與團(tuán)體相結(jié)合，提高學(xué)習(xí)效率。

通過以上個(gè)幾個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施，基本把CAD繪圖內(nèi)容融入制圖基礎(chǔ)教學(xué)中，以軟件使用促進(jìn)制圖基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，在制圖基礎(chǔ)的繪圖練習(xí)中又加強(qiáng)了軟件繪圖鍛煉，做到了相互促進(jìn)，相得益彰。

五、教學(xué)效果

為了測試本項(xiàng)改革的教學(xué)效果，我們給出如下習(xí)題，如圖1所示：

例題：已知主、俯視圖，畫出軸測圖和左視圖。

要求：1.A組在計(jì)算機(jī)上完成，B組在圖紙上完成；

2.畫軸測圖B組可以徒手，畫左視圖A、B組必須都要規(guī)范；

3.要求學(xué)生自己畫完立體圖，完成左視圖，均寫出所用時(shí)間。

這道題主要考察學(xué)生的空間想象能力和繪圖能力。測試時(shí)，我們將80個(gè)學(xué)生分成A、B兩組，每組40人，我們統(tǒng)計(jì)兩組學(xué)生的完成情況。表1是兩組學(xué)生在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)完成立體圖的人數(shù)對(duì)比，完成時(shí)間太長者沒有列入對(duì)比；表2是在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)完成左視圖的時(shí)間對(duì)比；表3是對(duì)完成的左視圖進(jìn)行打分，相應(yīng)分?jǐn)?shù)段的人數(shù)對(duì)比。從對(duì)比情況看，A組在完成立體圖的時(shí)間上和左視圖得分上占有較大優(yōu)勢(shì)，在完成左視圖的時(shí)間上A組也有優(yōu)勢(shì)但不明顯，主要在于客觀因素，CAD畫左視圖時(shí)對(duì)寬度方向尺寸測量不便，作圖時(shí)要畫一些額外的輔助線，而B組可直接量取寬度方向尺寸直接畫圖，不需畫輔助線。

六、總結(jié)

在教學(xué)過程中有收獲但也有問題，收獲表現(xiàn)在：1.較大地提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力和三維造型能力；2.提高了學(xué)生學(xué)習(xí)制圖基礎(chǔ)的興趣和能力；3.豐富了制圖基礎(chǔ)的教和學(xué)的手段。問題表現(xiàn)在：1.教師機(jī)房授課難以監(jiān)控所有學(xué)生，有學(xué)生上網(wǎng)或玩計(jì)算機(jī)，以致學(xué)習(xí)效果不好；2.學(xué)生上交作業(yè)時(shí)有少量同學(xué)相互復(fù)制，目前還沒有良策抑制。但無論如何，從學(xué)生掌握新知識(shí)和技能的角度看，此項(xiàng)教學(xué)改革應(yīng)該利大于弊。

[ 注 釋 ]

[1] 胡宜鳴，孟淑華，王丹虹.機(jī)械制圖課程內(nèi)容、體系改革的研究與實(shí)踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）：123-127.

[2] 童秉樞，高樹峰.談工程圖學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008（8）：1-6.

[3] 何銘新，錢可強(qiáng)，徐祖茂.機(jī)械制圖[M].高等教育出版社，2010（6）.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]