三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革探索與實踐

馮振華

摘 要：基于三維CAD軟件的《機械制圖》是工科類課程教學的重要內(nèi)容，對提升工科類學生的職業(yè)技能有著十分重要的作用。將CAD三維軟件應(yīng)用到機械制圖教學改革中不僅能夠更好的調(diào)動學生學習積極性，而且還能夠更好的擴散學生的空間想象力、繪圖能力和讀圖能力。為此，文章在闡述《機械制圖》和CAD技術(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革背景，從教學環(huán)境、教學內(nèi)容、教學評價三個方面具體分析基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革策略，旨在能夠為工科類課程教學提供更多支持。

關(guān)鍵詞：CAD軟件;機械制圖;課程教學;改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.194

機械制圖是一門自然學科，是工學類專業(yè)學生所必須學習的一門基礎(chǔ)課程。機械制圖的主要研究內(nèi)容是點、線、面的投影，基本體、組合體、機件形狀、零件圖畫等。機械制圖專業(yè)課學習的主要目的和任務(wù)是掌握更多三維立體和平面制圖之間的投影規(guī)律，培養(yǎng)學生的空間想象能力和形象分析能力。CAD是美國公司所開發(fā)的一種計算機輔助設(shè)計軟件，在本質(zhì)上是一種新的繪圖工具，被人們廣泛的應(yīng)用到工程領(lǐng)域的繪圖軟件中，也是工科類學生學習過程中所需要應(yīng)用到的一種繪圖工具。CAD課程主要內(nèi)容包含圖層的設(shè)計和管理、繪圖指令的安排、圖形尺寸標注、圖塊的創(chuàng)新、三維實體模型打造等。與機械制圖教學一樣，通過對CAD軟件學習也能夠培養(yǎng)學生的思維能力和想象能力。為此，文章結(jié)合社會發(fā)展對工科類學生的學習需求，就怎樣優(yōu)化基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革進行策略分析。

1 三維CAD軟件和《機械制圖》之間的關(guān)系

CAD在本質(zhì)上是一種新的繪圖工具，顯示器能夠向人們展現(xiàn)出繪制的圖紙、鼠標和鍵盤，CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用能夠在以往的基礎(chǔ)上提升繪圖效率和質(zhì)量，將繪圖人員頭腦中的想象生動形象的展現(xiàn)出來。同時，CAD還能夠?qū)崿F(xiàn)對圖紙的重復利用，顯示出和傳統(tǒng)手工繪圖相比更多的優(yōu)勢。

基于CAD技術(shù)的計算機繪圖雖然能夠替代以往的手工繪圖，但是從實際應(yīng)用情況來看，它本身無法取代機械制圖理論。在引入CAD輔助計算機軟件之后能夠借助計算機來替代手工圖板，從而縮短以往手工繪圖的時間，提升繪圖質(zhì)量。另外，教師還可以通過二維和三維圖形的轉(zhuǎn)換來幫助學生更好的掌握機械制圖理論，提升學生的空間分析能力。

2 基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革背景

機械制圖是工科學生所必須學習的課程，對后續(xù)課程機械設(shè)計、機械原理等課程會產(chǎn)生深刻的影響。機械制圖教學的目標是培養(yǎng)學生的思維能力和想象能力，并引導學生將空間思維轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笏季S，提升學生建模能力。三維CAD技術(shù)的發(fā)展能夠為機械制圖提供三維立體圖畫，為機械制圖學習打造數(shù)字化的三維幾何模型，為立體化三維產(chǎn)品的打造提供重要支持。在現(xiàn)代科技的發(fā)展支持下，計算機繪圖和加工軟件強大的二維造型逐漸弱化了二維圖紙在機械制圖中的作用，促進了三維制圖的發(fā)展。

在教育改革的深化發(fā)展下，職業(yè)院校敏銳地覺察到了CAD技術(shù)對機械制圖課程教學改革的重要作用，并進行了積極探索。比如一些職業(yè)院校在仔細研究機械工程圖學的基礎(chǔ)上對以往的機械制圖課程內(nèi)涵、外延等進行了改造，具體體現(xiàn)在教學思想、教學內(nèi)容、教學手段、教學質(zhì)量等方面。

3 基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革策略

3.1 教學環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

結(jié)合職業(yè)院校現(xiàn)有的教學條件和教學環(huán)境來創(chuàng)設(shè)基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學環(huán)境。從實際應(yīng)用情況來看，基于三維的CAD軟件被人們廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中，常見的三維CAD軟件包含Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等。這些三維CAD軟件具備強大的三維建模功能，在該功能的作用下能夠改變以往的實物模型教學模式，在這個過程中不僅節(jié)省了模型成本，而且提升了機械制圖課程教學成效。

在開展基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革的過程中環(huán)境等創(chuàng)設(shè)表現(xiàn)為三維模型庫的打造。從教學情況來看，《機械制圖》是機械類的重要課程，在開展的時候需要應(yīng)用大量的教學模型，透過這些模型能夠激發(fā)學生的制圖積極性，培養(yǎng)學生的思維能力。借助三維CAD軟件能夠打造出三維立體化模型，從而實現(xiàn)對各個教育資源的有效利用。

3.2 教學內(nèi)容的調(diào)整

第一，調(diào)整傳統(tǒng)先投影、后三維的教學順序。傳統(tǒng)的制圖教學是從投影法開始引入三視圖畫法，再到反向三維想象能力的培養(yǎng)。這種教學順序不適合自學能力較差、空間概念淡薄的學生應(yīng)用?；贑AD的三維軟件則是提供了從三維到投影的全新解決方案，從組合體開展的教學能夠更好的培養(yǎng)學生三維空間能力。第二，確立組合體視圖識讀作為教學的次重點。零件圖為重點的識圖教學能夠有效提升學生的空間想象力和思維能力。組合體視讀是機械制圖課程教學的難點。但是由于以往模型數(shù)量不多、種類缺乏，學生的想象力得不到開發(fā)，而借助三維CAD平臺則是能夠打造出完整的模型庫，使得教師能夠?qū)⑺枰虒W的內(nèi)容以直觀視頻的方式展現(xiàn)給學生，從而更好的提升學生的空間想象力和思維能力。第三，實現(xiàn)模塊化教學。職業(yè)院校教學的指導思想是培養(yǎng)學生的崗位能力。計算機繪圖是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展所需要的技能，通過計算機繪圖能力的培養(yǎng)和訓練能夠使得工科學生的素質(zhì)更好的符合時代發(fā)展需要。職業(yè)院校的制圖課程采取模塊化的教學方式，能夠?qū)C械制圖和多維CAD技術(shù)充分結(jié)合在一起，從繪圖環(huán)境、繪圖學習內(nèi)容、學習方法等方面來引導學生的課堂學習。

3.3 教學思路的革新

第一，實現(xiàn)直觀化教學。在基于三維CAD軟件《機械制圖》課程教學的過程中本著讓學生更好的看清組合體、零部件特征結(jié)構(gòu)的原則，仔細梳理二維圖樣和三維模型之間的對應(yīng)關(guān)系。在機械制圖課程教學中教師要借助三維CAD軟件來實現(xiàn)對零部件的加工轉(zhuǎn)換，通過投影轉(zhuǎn)換來打造一種三視圖，在三視圖的作用下培養(yǎng)學生將自己的學習能力從二維轉(zhuǎn)變?yōu)槿S，不斷提升學生的讀圖能力。第二，合理分配學生觀察和動手實踐教學的時間。制圖課程教學要最終回歸到課堂，一切的計算機輔助課堂教學軟件不能夠占據(jù)整個課程教學的主導地位。因而，在制圖教學中教師需要將軟件演示時間控制在25min以內(nèi)，為學生的動手實踐操作留夠時間。第三，將傳統(tǒng)教學方式和現(xiàn)代化的教學手段充分結(jié)合在一起。在現(xiàn)代媒體的支持下， 教師在制圖軟件教學中存在忽視板書、提問等傳統(tǒng)教學手段的現(xiàn)象，使得多媒體手段的應(yīng)用比較盲目。基于此，在制圖教學中教師要將各個多媒體軟件的應(yīng)用放在一種從屬地位，借助多媒體輔助課堂教學。

3.4 教學評價體系的革新

基于CAD技術(shù)的《機械制圖》課程是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，具體包含理論知識和實踐操作。因而，在教學過程中通過單純的考試往往不能夠充分衡量學生的學習情況，也無法對學生的學習情況進行科學的反饋。為此，在現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展支持下，未來的《機械制圖》教學需要加強對教學過程的關(guān)注，在教學完成之后需要應(yīng)用科學的考核方式來客觀評價學生的學習質(zhì)量，從而促使學生的工程素質(zhì)全面發(fā)展。

在三維CAD技術(shù)引入到制圖教學之后，考核應(yīng)去除幾何繪圖部分內(nèi)容，降低組合體部分的分值比例，偏重對零件圖、裝配圖和平時作業(yè)的考核。通過開放化的考核能夠更好的激發(fā)學生學習的想象力和創(chuàng)造力。從實踐操作情況來看，通過開放考核能夠在以往的基礎(chǔ)上更好的激發(fā)學生的學習想象力和創(chuàng)造力。

4 結(jié)束語

綜上所述，三維CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用對職校制圖課程改革發(fā)展來講是一個全新的機遇和挑戰(zhàn)，也是職業(yè)院校制圖教育改革的重要體現(xiàn)。經(jīng)過實踐證明，將CAD軟件技術(shù)應(yīng)用到機械制圖教學中符合職業(yè)院校教育改革的發(fā)展趨勢，在CAD技術(shù)和制圖軟件教學結(jié)合的過程中能夠更好的發(fā)揮出彼此的優(yōu)勢作用，從而幫助學生更好的學習制圖知識，在職業(yè)院校范圍內(nèi)打造全新的機械制圖課程教學模式。

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