機械專業中的CAD教育實況

機械專業中的CAD教育實況

　　眾所周知，在技校機械專業中開設《Auto CAD》這門課程是為了讓學生將機械制圖和CAD結合起來，實現從手工繪圖到計算機繪圖的轉變。那么小編就來闡述一下機械專業中的CAD教育實況

　　一、序言

　　CAD即計算機輔助設計(Computer Aided Design, CAD)，自20世紀70年代以來， 計算機輔助設計(CAD)技術發展十分迅速，這是一種以計算機圖形學為基礎，涉及工程分析、數據管理與數據交換、文檔處理、以及軟件設計等方面的綜合性新技術，成為一種用計算機系統輔助人們對產品或工程設計進行顯示、修改、輸出的一種新的設計方法;80 年代初，它已發展成為工程設計界實用的工具;目前它在世界范圍內得到了相當廣泛的普及和應用。據統計，我國CAD 方面的人才在1978 年僅為5600 人。經過這幾年的大力發展，目前大約有30 萬人。在國外，80 年代，美國擁有CAD 方面人才30 萬人，日本有20 萬人。到2000 年，假如我國達到國外80 年代末的水平;則CAD 人才約需80 萬人。這就要求我國各類工科院校必須普及CAD 技術的基礎教育，為科研和設計戰線以及企業輸送新一代的設計人才，為CAD 技術在我國的普及應用及早奠定人才基礎，所以，CAD 技術教育勢在必行。隨著計算機技術的日益普及,許多中等職業學校開設了《Auto CAD》這門課程。特別在機械專業中，《Auto CAD》這門課程已相當普遍，這對于機械課程的教學起到了極大的促進作用,徹底改變了傳統的教學方法,教學效果明顯提高,學生學習熱情高漲。

　　二、機械專業中CAD教育的現狀

　　眾所周知，在技校機械專業中開設《Auto CAD》這門課程是為了讓學生將機械制圖和CAD結合起來，實現從手工繪圖到計算機繪圖的轉變。

　　當前,機械制圖與《Auto CAD》是兩門獨立的課程,分別由兩個專業的老師講授,機械專業老師講授機械制圖,計算機老師講授《Auto CAD》。我們職業學校的培養目標是生產一線的中,高級技術工人,要在有限的時間掌握更多的實用技術。在機械制圖與CAD教學實踐中,應該以培養學生的識圖能力和空間想象能力為主,以繪圖為手段的教學目標。以往的教學實踐中,我們是以CAD繪圖能力作為重點進行培養的,結果我們并沒有多少學生以繪圖為工作,而大多數的學生是在流水線上的操作工,只要會看圖就行了。因此在CAD教學中，我們必須轉變觀念，探索新的教學模式和教學方法，將AutoCAD 融入課堂教學，提高學生的空間思維能力，從而掌握扎實的制圖理論和熟練的計算機繪圖技巧。

　　三、機械專業中CAD的教學目標

　　首先我們知道，機械制圖課程就是研究繪制和閱讀機械圖樣的原理和方法的一門專業基礎課。它的目的和任務是：學習正投影的基本理論;掌握閱讀和繪制機械圖樣的基本知識,基本方法和技能;培養對空間想象的能力;好的工作作風和工作態度。目前我校使用的《Auto CAD》是AutoDesk公司開發的一種微機輔助設計和繪圖軟件包,是當前最流行的計算機輔助設計軟件之一，它主要研究的是如何利用各種指令繪制各種圖樣，從而實現計算機輔助作圖的目的。當然, Auto CAD里的工具還要比手工工具豐富的多了，許多手工不能繪制的圖形，計算機能繪制出來。比如CAD三維模型，它取代了手工制圖方法，但并沒有取代制圖理論和制圖的一些標準規范。相反，它是在機械制圖理論標準下開發出來的繪圖軟件，并極大的豐富了制圖理論，而且還增加了CAD制圖標準。

　　因此，對我們職業學校來講，CAD課程就是要培養學生運用Auto CAD進行機械制圖的能力。我們將Auto CAD可以看作是一種繪圖工具：顯示器可以看作是圖板和圖紙;鼠標和鍵盤可看作是鉛筆，直尺和圓規。

　　四、機械專業中CAD的教改初步探索

　　分析和了解CAD這門課程在機械專業中的地位和作用之后，我們結合學生的實際情況和培養目標,制定合理的教學內容和計劃，采用科學的教學手段和方法，讓學生將CAD這門技術有機的運用于機械制圖中。

　　(1)機械專業中CAD的教育要注重機械制圖和CAD技術的相結合

　　機械制圖是機械類專業的一門傳統課程，為了更好的利用計算機系統，組織實施好整個教學過程，許多有經驗的教師都認為將機械制圖和CAD兩者內容相互滲透，緊密結合。在機械制圖中利用 CAD 進行觀察--想象，--分析，使學生具有表達機械部件和零件結構形狀，識讀和分析各種圖樣(核心是零件圖和裝配圖)的能力，是這兩門課的最終學習目標。要實現這個目標，學生必須具備較強的空間想象能力和空間分析能力。在零部件的表達方法中使用 CAD，可以進一步提高學生的讀圖能力。剖視圖是表達復雜機件的一種方法，學生很難想出實體形狀。因此利用 AutoCAD 三維建模，觀察零件，用剖切平面把零件模型剖開，觀察內部的結構形狀，從而可以比較和選用不同的剖視方法，畫出不同的剖視圖，避免了學生學完剖視后各種剖視方法不能靈活使用的弊端，提高了學生分析問題和解決問題的能力。在采用 CAD 繪制二維零件圖的練習過程中，學生不可避免地會發生由于讀不懂圖而造成的繪圖困難，而此時正是提高學生識圖能力和空間想象能力的絕好時機。教師可先利用形體分析法和線面分析法進行形體分析，而后展示三維模型，如此的反復訓練，學生的空間想象能力和形體分析能力得到大幅提升，基于 AutoCAD 的機械制圖教學目標最終達到，實現了雙贏。

　　(2)機械專業中CAD 教育的教學手段要多樣化

　　CAD 教學手段和方法是保證教學質量的一個十分重要的因素，CAD 教學不同于一般理論課的教學，它具有較強的實踐性。教師如果按照常規的方式照本宣科，很難收到良好的教學效果。特別是計算機繪圖等一類技能性培養的課程，如果不結合軟件設計的自身特點進行教學，難免會使師生雙方對教學內容感到枯燥和乏味，直接影響到最終的教學效果。因此改革傳統的教學方式是提高CAD 教學水平的有效手段。

　　CAD 是一門應用性較強的課程，它涉及到手工制圖與計算機繪圖。在軟件應用教學中，應突破傳統理論教學的模式，結合軟件設計的自身特點組織教學。具體來說可以用以下幾種方式：

　　第一，理論與實際相結合的方法。要以學生為主體，注重實際的操作能力的培養，在理論與操作地講述中要結合實際的例子，使學生可以在較短的時間內"即學即用，即查即用";

　　第二， 由淺入深的方法。這種方法是將每項任務都以簡單的操作步驟和圖例方式講述，學生可以"照葫蘆畫瓢"做好手中的事情;當學生具備了基本理論和基本操作能力之后，再進行較復雜的訓練。例如，三維作圖是Auto CAD中重要且相對較難的一部分，它要求一方面培養學生的空間想象力，另一方面也要學生熟練地使用用戶坐標系和三維繪圖命令。因此，采取由淺入深的方法的教學，以簡單的三維形體為教學切入點，在三維空間中直接去認識和感知空間幾何元素，直觀、形象，易于學生接納。在制起始教學中可畫一些立體圖供學生觀看，并讓學生模擬著畫一些簡單的比較接近正等測的草圖。這樣，通過示范，學生能很快畫出棱柱、圓柱、 圓錐等基本幾體的軸測圖。通過練習，學生對各種基本體的輪廓有了了解，初步樹立了空間概念。然后再畫一些組合體，將各種基本形體合理運用。真正行之有效地提高和發展學生的空間想象力和創造力，促進課程教學核心目標的實現，這樣學生利用Auto CAD進行計算機三維繪圖的熱情被調動起來，

　　第三，全程導航方法，在短課時內，要把軟件的所有內容一一講透是十分困難的，因此在任何時候為學生提供學習建議和在線幫助，特別是教會學生使用Auto CAD軟件自帶的幫助信息，讓學生"先見森林，再識樹木"，亦不失為一種好的教學方式。

　　另外，在改進教學方式的同時，盡量采用多媒體和電腦形象化教學，多演示，多互動，這樣可以更加充分地引導學生思維，激發學生的學習熱情，使教學內容更為直觀生動。

　　(3) 機械專業中CAD 教育要加強實踐環節

　　上機實踐是學生CAD 技能的重要環節。CAD 教學如果讓學生只學不練，那只能是紙上談兵，很難培養學生的實際工作能力。因此CAD 課程的課時安排中，應充分考慮上機的實踐環節，保證學生有一定的時間去實踐所學的內容，使課堂上學過的東西得以充分地吸收，從而達到學以致用的目的。

　　五、機械制圖和CAD兩門課程的整合

　　由于AutoCAD和機械制圖的關系，開展機械專業中CAD的教學改革，對學生進行手工繪圖和計算機繪圖的雙重訓練，計算機繪圖的學習與制圖的學習同步，學一部分，練一部分，真正做到兩者訓練并重。我們知道，機械制圖是機械類專業的一門傳統課程，CAD這門課程相對較年輕。為了更好的利用計算機系統，組織實施好整個教學過程，我們將機械制圖和CAD 基礎兩門課程合二為一，兩者內容相互滲透，緊密結合。在教學中，平面圖形的繪制(扳手)、零件圖(模型測繪)、裝配圖、連接件設計等都可采用先手工繪圖，后計算機繪圖的方式。對CAD這門課程的教學內容、教學時數、課程體系、課程結構等進行綜合改革，把這兩門課進行整合，合二為一，互相滲透，可運用于機械制圖的各個教學環節。

　　基于如上分析，我們認為這兩門課程整合應該作如下創新，以適應當前教學改革的需要，具體做法如下：

　　用CAD基礎有關內容取代機械制圖的相應部分相結合。如："AUTO CAD的繪圖工具"與"繪圖工具使用";"三維實體造型"與"軸測圖";"拼畫裝配圖"也由計算機繪圖取代手工繪圖。把CAD的有關內容插入機械制圖的相應部分，使其融為一體。如"圖樣畫法"中插入"畫剖視圖的有關命令";"零件圖"中插入"使用AUTO CAD 進行尺寸標注";"標準件、常用件"中插入"圖塊"等等。這樣一來，既保證了該課程體系的相對完整性，又突出了計算機繪圖的優點，并調整了一些重復或不必要的內容。

　　當然用計算機繪圖取代原來的圖板、丁字尺手工繪圖，可以逐步提高了學生的計算機繪圖能力，提高繪圖效率。但對習題集的常規練習，仍由手工完成。將建立三維實體造型作為一種教學的輔助手段，嘗試讓學生用三維實體造型的方法自制實體模型，為分析形體，想象形體，培養空間思維能力開辟一條新途徑。

　　六、總結

　　CAD 是一門實時性和應用性很強的課程，要開展CAD 教學工作，首先必須明確CAD的教學目的和任務。CAD 教學組織中，注重課程設置的系統性、完整性和連貫性，加強對學生計算機基礎技能的培養，重視學生對CAD 基礎理論和基本技能的掌握，同時與機械制圖有機的結合起來，將CAD作為一門技術運用到實踐中去。

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