CAD/CAM技術(shù)在電大開放教育“機(jī)械制圖”課程教學(xué)中的應(yīng)用探討

黎璐琳

摘 要：針對當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域普及的CAD/CAM技術(shù)，結(jié)合電大目前機(jī)械制圖課程的現(xiàn)狀，提出了引入CAD/CAM教學(xué)，并從教學(xué)內(nèi)容及模式提出了措施和建議。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM 機(jī)械制圖教學(xué) 應(yīng)用探討

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0203-02

在科技高速發(fā)展的今天，CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的到了迅速普及，并取代了傳統(tǒng)制圖。最初繪制二維平面圖的出發(fā)點(diǎn)是將多視圖投影表達(dá)三維空間實(shí)體，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，其思維模式是由三維實(shí)體到二維視圖和從二維圖樣到三維實(shí)體空間轉(zhuǎn)換，整個(gè)過程間接抽象，對設(shè)計(jì)者和加工者要求較高。隨著計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖替代了傳統(tǒng)的手工繪圖。緊隨著造型技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。CAD/CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了二維、三維圖形的相互轉(zhuǎn)換，在生產(chǎn)中拋開了二維平面繪圖，生產(chǎn)商可直接設(shè)計(jì)三維實(shí)體，利用產(chǎn)品的數(shù)字信息進(jìn)行生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期，提高了效率。在高等教育的改革中，很多高校也緊隨科技發(fā)展的步伐，為培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新型人才，對機(jī)械制圖課程進(jìn)行了改革，重心從二維繪圖轉(zhuǎn)移到了計(jì)算機(jī)三維實(shí)體繪圖。目前市面上用的較多三維繪圖軟件有UG、PROE、CATIA、SOLIDWORKS等，很多設(shè)計(jì)院和大中型企業(yè)已普遍使用，各大高校也根據(jù)教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)將相關(guān)的三維繪圖軟件學(xué)習(xí)引入課堂。

1 電大《機(jī)械制圖》課程現(xiàn)狀

《機(jī)械制圖》是電大機(jī)械?？频囊婚T專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要用投影法培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械零部件二維繪圖與讀圖的能力，目的是拓展學(xué)生的空間想象能力。電大《機(jī)械制圖》課程在教學(xué)內(nèi)容上注重繪圖方法的講授，通常利用掛圖并輔以教具（三角板、圓規(guī)等）繪圖進(jìn)行演示，內(nèi)容較為冗繁復(fù)雜，學(xué)生需要通過大量徒手繪圖的練習(xí)來掌握繪圖方法。電大目前的學(xué)生多為參加社會(huì)工作的成年人，他們通常對傳統(tǒng)的課程模式興趣不高，對理論知識較為厭倦，工作之余的學(xué)習(xí)時(shí)間很少，加之機(jī)械制圖面授課時(shí)少，內(nèi)容多，知識結(jié)構(gòu)抽象，他們對課程的掌握程度不樂觀。因此如何做好《機(jī)械制圖》課程教學(xué)，對教師提出了更高的要求。

對歷屆電大機(jī)械專業(yè)學(xué)生的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)95%的學(xué)生來自美克化工、西姆萊斯等加工制造類企業(yè)，并且這些學(xué)生大部分從事機(jī)械類崗位。他們普遍學(xué)歷低，沒有系統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域的知識儲(chǔ)備，實(shí)際工作中一般是憑借他人經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)踐的摸索完成生產(chǎn)任務(wù)，單方面的技能較純熟。在時(shí)代的背景與競爭壓力下，迫切要求拓展自身專業(yè)素養(yǎng)和提升學(xué)歷。機(jī)械制圖作為“工程界的技術(shù)語言”，是機(jī)械類崗位的基礎(chǔ)技能，貫穿于機(jī)械制造業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)中，是工程技術(shù)人員必須要掌握的一項(xiàng)基本技能。對一個(gè)從事該行業(yè)的人員來說，必須要緊隨時(shí)代的發(fā)展，掌握好這項(xiàng)基礎(chǔ)技能。所以學(xué)好機(jī)械制圖，對于電大機(jī)械專業(yè)的學(xué)生非常重要。隨著計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)將機(jī)械制圖由二維視圖轉(zhuǎn)換為三維視圖，方便了制圖與讀圖的環(huán)節(jié)，教學(xué)中引入CAD/CAM技術(shù)可簡化了學(xué)習(xí)過程中較難環(huán)節(jié)的空間思維轉(zhuǎn)換問題，解決課程教學(xué)中的矛盾，并教授新技術(shù)，培養(yǎng)適合機(jī)械行業(yè)發(fā)展的新型人才。

2 引入CAD/CAM技術(shù)課程學(xué)習(xí)優(yōu)勢

（1）在教學(xué)方法上，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)模型相結(jié)合。解決學(xué)生立體思維空間想象能力差的問題。利用三維CAD技術(shù)，可以有效的解決學(xué)生的繪圖、識圖所帶來的困難。三維造型技術(shù)是通過繪制平面草圖，經(jīng)過拉伸、放樣、旋轉(zhuǎn)、掃描等創(chuàng)建立體模型，直觀的反映了平面視圖與三維視圖的關(guān)系，有利于提高學(xué)生的想象能力和設(shè)計(jì)思路。

（2）對于《機(jī)械制圖》中復(fù)雜零件的學(xué)習(xí)，可以利用CAD軟件展示剖切面或生成爆炸圖。還可對復(fù)雜裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，直觀地展示裝配體中各零件之間的聯(lián)結(jié)和裝配關(guān)系，方便學(xué)生進(jìn)行觀察與分析，進(jìn)一步了解裝配體的工作原理，使教學(xué)內(nèi)容清晰、生動(dòng)，大大地縮短了學(xué)生感知、認(rèn)知的過程，發(fā)揮多媒體教學(xué)設(shè)備為教學(xué)服務(wù)的功能。

（3）可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，利用CAD三維軟件修改和新建各類三維模型。這種方式降低了課堂展示的實(shí)物型式或數(shù)量的限制，消除教學(xué)受限的影響。

（4）在教學(xué)過程中引入機(jī)械業(yè)界廣泛使用的CAD/CAM技術(shù)，使學(xué)生能夠及時(shí)了解并認(rèn)識到機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)趨勢，并且普及新知識新技能，滿足社會(huì)、企業(yè)對新型人才的需求。

通過對學(xué)生小范圍內(nèi)引入了CAD/CAM的教學(xué)，經(jīng)調(diào)查研究，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和滿意度有了很大的提升，實(shí)踐證明了教學(xué)方向的正確性。

3 機(jī)械制圖與CAD/CAM技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)方案

在機(jī)械制圖的授課中，首先還是要以理論基礎(chǔ)為支撐。在具備機(jī)械制圖的相關(guān)理論知識后，使用CAD軟件實(shí)現(xiàn)圖形編輯、圖形設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，加工仿真等的功能，使學(xué)生深入了解制圖的精髓。CAD軟件的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制圖缺陷，在實(shí)際教學(xué)中對相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和改革，將對課程的教學(xué)起到事倍功半的作用。機(jī)械制圖課程的改革主要就體現(xiàn)在將CAD/CAM軟件的教學(xué)融入到機(jī)械制圖課中，從而實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

在教學(xué)安排的內(nèi)容上，將重心逐漸從傳統(tǒng)的知識點(diǎn)講授轉(zhuǎn)換到以繪圖為核心的實(shí)踐中。結(jié)合課程大綱和教材內(nèi)容的要求，將機(jī)械制圖中的點(diǎn)線面以傳統(tǒng)講授為主，立體投影以及組合體等重點(diǎn)內(nèi)容以三維模型實(shí)例進(jìn)行演示，為學(xué)生直觀反應(yīng)零件及組合體投影，快速轉(zhuǎn)換學(xué)生的思維與思考模式。復(fù)雜機(jī)構(gòu)的裝配以及加工通過CAD/CAM軟件進(jìn)行講授，使學(xué)生達(dá)到對知識的融會(huì)貫通。大量增加實(shí)踐課程的課時(shí)，實(shí)踐課程的能力培養(yǎng)重點(diǎn)從學(xué)生的二維手工繪圖轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)三維繪圖，實(shí)現(xiàn)真正意義上的設(shè)計(jì)思想現(xiàn)代化，使我們的教育真正趕得上技術(shù)發(fā)展的腳步。課程教學(xué)安排的調(diào)整如表1，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，學(xué)生的興趣與接受能力得到了大幅提升。

課程實(shí)踐部分可分三個(gè)項(xiàng)目：第一個(gè)項(xiàng)目主要是手工繪圖，通過基礎(chǔ)的點(diǎn)線面繪制平面輪廓圖，讓學(xué)生掌握基本簡單的平面繪圖；第二個(gè)項(xiàng)目是在學(xué)生掌握的基本平面制圖的基礎(chǔ)下，在計(jì)算機(jī)三維軟件中通過對零件的平面經(jīng)過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等功能繪制三維模型；第三個(gè)項(xiàng)目是訓(xùn)練學(xué)生繪制裝配圖的能力。每個(gè)項(xiàng)目在實(shí)際訓(xùn)練中又有很多的子項(xiàng)目，比如零件的繪制就有盤類零件、軸套類零件、箱體類零件、支架類零件的繪制，繪制裝配圖時(shí)，就要將這些零件按一定的方式裝配。endprint

3.2 教學(xué)模式的改革

將理論與實(shí)踐結(jié)合，開設(shè)學(xué)生上機(jī)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)生利用已掌握的平面理論知識，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)獨(dú)立思考以及實(shí)踐操作能力。講授三維造型與二維平面投影相轉(zhuǎn)化時(shí)，配合三維實(shí)體模型讓學(xué)生觀察模型的細(xì)節(jié)及各個(gè)部分的裝配零件，然后在機(jī)械CAD軟件進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行各部分的裝配與分析。此過程可把學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組獨(dú)立完成一個(gè)從設(shè)計(jì)、制作到裝配的項(xiàng)目。小組里的每一個(gè)成員分配一定的任務(wù)，可以是部分零件的繪制，也可以是機(jī)構(gòu)的裝配，也可以是仿真分析，這樣不但有效激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)與解決問題的能力，更增加了學(xué)生的成就感與相互協(xié)作配合的能力。

3.3 微課的使用

配合功能性微課，解決電大機(jī)械制圖課時(shí)短的弊端。微課有學(xué)習(xí)時(shí)間短、課程內(nèi)容選擇靈活、課程之間相對獨(dú)立的特點(diǎn)，每一集課的主題性強(qiáng)，有利于學(xué)生課后知識重溫和鞏固。微課的易于擴(kuò)充、資源構(gòu)成多樣等性質(zhì)，應(yīng)用情境真實(shí)，學(xué)生可在工作之余，自定步調(diào)，充分發(fā)揮個(gè)人主觀能動(dòng)性，彌補(bǔ)面授課時(shí)間上的不足。目前的企事業(yè)單位都響應(yīng)了自治區(qū)的維穩(wěn)安保措施，致使很多的成人學(xué)生無法抽時(shí)間參加電大面授課，微課形式可使學(xué)生利用較短時(shí)間及時(shí)學(xué)習(xí)相關(guān)課程知識，工作學(xué)習(xí)兩不誤。

4 機(jī)械制圖與CAD/CAM技術(shù)相結(jié)合的實(shí)施方案

巴州電大對該課程非常重視，在資金、設(shè)備等提供全方位的支持，對機(jī)械專業(yè)2016秋的學(xué)生進(jìn)行了教改方案的實(shí)施，取得了較好的效果。

在2016秋的學(xué)生面授課中，將一半的課程改為上機(jī)課，教師在進(jìn)行講授與演示后，學(xué)生立即動(dòng)手操作。教師根據(jù)學(xué)生的掌握程度提出設(shè)計(jì)項(xiàng)目，由學(xué)生分組進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。集中上機(jī)完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目，激發(fā)了學(xué)生的熱情與分工協(xié)作的能力，增加了學(xué)生的實(shí)踐水平，也讓學(xué)生掌握了CAD/CAM軟件如何設(shè)計(jì)制造零部件，培養(yǎng)了適應(yīng)機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的人才。

5 結(jié)語

機(jī)械制圖作為電大機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必備的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，課程的教學(xué)改革已在實(shí)施階段，針對電大教學(xué)過程中出現(xiàn)的不足，在今后的教學(xué)中在課程模式、實(shí)踐模式和教學(xué)內(nèi)容等方面需要進(jìn)一步改革與探索，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生對機(jī)械制圖方法的掌握，并應(yīng)用到實(shí)踐中，在工作中能夠以純熟的技術(shù)滿足工作需求，適應(yīng)這個(gè)時(shí)代企業(yè)、社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 邢陽陽，馬冬梅.機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)改革與探索[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（20）：257.

[2] 彭莉.關(guān)于機(jī)械CAD與機(jī)械制圖結(jié)合的相關(guān)思考[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2015（24）：314.

[3] 葉華.機(jī)械制圖與機(jī)械CAD的有機(jī)結(jié)合實(shí)踐探究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016（16）：45-46.

[4] 姜兆惠.機(jī)械制造中機(jī)械CAD與機(jī)械制圖結(jié)合應(yīng)用研究[J].設(shè)計(jì)與研究，2016（12）：91-92.endprint