淺析機械制圖與CAD課程教學(xué)改革的探索與實踐論文
1引言
《機械制圖》與《AutoCAD》是工科院校中開設(shè)的兩門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在傳統(tǒng)的教學(xué)中,這兩門課程是相對獨立、分開授課的,這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在很多弊端,兩門相關(guān)聯(lián)的課程單獨授課,導(dǎo)致內(nèi)容重復(fù)、課時增加、學(xué)習(xí)負擔(dān)重,教學(xué)效果差。這兩門課程前者注重講授制圖的原理和方法,后者則注重講授利用計算機軟件繪制圖形的技巧,兩門課程都以培養(yǎng)學(xué)生的繪圖、識圖能力和空間想象能力作為共同目標。因此,如何將這兩門課程有機地結(jié)合起來,構(gòu)建機械制圖與CAD課程新體系,改革教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量,成了當(dāng)前教學(xué)改革中亟待解決的問題。
2教學(xué)改革的背景
傳統(tǒng)的《機械制圖》課程教學(xué)模式,是根據(jù)教學(xué)大綱要求,在教學(xué)方法和教學(xué)手段上常利用教學(xué)模型和掛圖,再輔以教具(圓規(guī)、三角板等)在黑板上繪制圖形,向?qū)W生講解繪圖原理、方法和實際操作,學(xué)生則通過大量練習(xí)鞏固知識。實踐證明,這種教學(xué)方法是成功的。近幾年來,現(xiàn)有制圖教材面臨的最大問題是因課時減少,畫法幾何部分的內(nèi)容作了大量刪減,而投影作圖等有關(guān)作圖原理方面的要求沒有降低,相對落后的教學(xué)手段致使學(xué)生的空間思維能力明顯下降,學(xué)生在后續(xù)內(nèi)容及專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中對讀圖感到吃力。在學(xué)時少、內(nèi)容多的情況下,沿用舊的教學(xué)方法效率很低,傳統(tǒng)的機械制圖教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)對技術(shù)人員的技能要求存在較大差距。
計算機技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)《機械制圖》課程教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn),CAD軟件等眾多繪圖軟件的廣泛應(yīng)用,極大地提高了繪圖的質(zhì)量與效率,在圖紙的重復(fù)利用、圖形文件的保存和管理等方面體現(xiàn)了手工繪圖無可比擬的優(yōu)越性。目前,機械制圖和CAD的課程設(shè)置未能充分融合,教學(xué)中有相當(dāng)一部分學(xué)生只對計算機繪圖感興趣,而對手工作圖不肯用心學(xué),難以達到既能利用手工作圖和識讀工程圖,又能使用計算機軟件進行繪圖的培養(yǎng)目標。因此,急需對機械制圖與CAD課程的教學(xué)體系進行大膽的改革。
3《機械制圖》與《CAD》的關(guān)系
作為“工程界的共同語言”《,機械制圖》主要研究繪制和閱讀機械圖樣的原理和方法,內(nèi)容包括《機械制圖》的國家標準和基本規(guī)定,正投影法和三視圖的基本理論和基本方法,點、線、面的投影,基本體、組合體、截交線、相貫線的畫法以及標準件、常用件的規(guī)定畫法,零件圖和裝配圖等。教學(xué)目的要求學(xué)生掌握閱讀和繪制機械圖樣的基本知識、基本方法和技能,能夠識讀和繪制中等復(fù)雜程度的機械零件圖和裝配圖。
《AutoCAD》中的CAD是ComputerAidedDesign的縮寫,即計算機輔助設(shè)計,是美國Autodesk公司開發(fā)的一種計算機輔助設(shè)計和繪圖軟件包,是當(dāng)前最流行的計算機輔助設(shè)計軟件之一。AutoCAD軟件具有強大的繪圖功能,廣泛應(yīng)用于機械、建筑、電子、化工等行業(yè),是精確地進行機械零件設(shè)計、繪制機械零件圖和裝配圖的最佳軟件。AutoCAD的應(yīng)用是機械制圖的一場技術(shù)革命,它能取代了手工制圖方法,利用其強大的繪圖功能和編輯修改功能,可以快速、準確、美觀地表達出所要畫的機械圖樣,極大的提高了繪圖效率和繪圖質(zhì)量。
《機械制圖》與《AutoCAD》的關(guān)系。一方面,機械制圖是CAD的基礎(chǔ)。CAD繪圖不能脫離專業(yè)課程的學(xué)習(xí)而獨立進行,必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規(guī)律、表達方法和國家制圖標準規(guī)定基礎(chǔ)上才能應(yīng)用CAD畫出符合要求的機械圖。另一方面,CAD是促進制圖教學(xué)的有效工具。在制圖學(xué)科中引入CAD,并不是用計算機來代替人的思維,而是甩開圖板,利用計算機這一先進的現(xiàn)代工具來推動機械制圖的教學(xué),大大縮短了以往手工作圖占用的大量時間,學(xué)生可以進行更多的理論探索,教師更可以利用軸測圖、三維圖形變換、幻燈片文件等功能展示空間形體及空間—平面的轉(zhuǎn)換過程,有利于突出機械制圖的重點,分解難點,幫助學(xué)生建立及提高空間想象和思維能力,同時讓學(xué)生更多地見識軟件的功能,培養(yǎng)學(xué)生對機械CAD的學(xué)習(xí)興趣和積極性。
4機械制圖與CAD課程有機結(jié)合的教學(xué)改革措施
目前,傳統(tǒng)機械制圖與計算機繪圖的相結(jié)合的教學(xué)模式主要有三種:一是添加式,即在傳統(tǒng)機械制圖教材中添加幾章計算機繪圖內(nèi)容,這種方法簡單易行、操作簡便,但由于計算機繪圖學(xué)時少(一般就幾個學(xué)時),學(xué)生無法在學(xué)習(xí)計算機繪圖時進行充分練習(xí),導(dǎo)致對計算機繪圖學(xué)習(xí)不深入,學(xué)習(xí)效果不理想。二是獨立式,將計算機繪圖單獨列為一門課,這種方法可以突出計算機繪圖的重要性,但機械制圖與計算機繪圖在時間段上進行分離教學(xué),不可避免地造成機械制圖投影原理和計算機運用方面的脫節(jié),達不到預(yù)期教學(xué)效果。三是整合式,將機械制圖和計算機繪圖整合成一門課,以各個知識點為單元,先后或同時介紹機械制圖和計算機繪圖,這種方法能將這兩門課很好地結(jié)合起來,使學(xué)生達到最佳的學(xué)習(xí)效果。經(jīng)過對傳統(tǒng)教學(xué)的弊端以及兩門課程之間相互關(guān)系的分析,在實踐中探究了一種將兩門課程有機結(jié)合的教學(xué)方法,具體改革措施如下。
(1)將兩門課程整合為一門《機械制圖與CAD》課程,以應(yīng)用為目的對原有的教材和教學(xué)計劃進行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化,整合后的課程內(nèi)容為:
①制圖的基本知識和技能,包括課程的基本要求,制圖的國家標準等;
②AutoCAD基礎(chǔ)知識,包括用戶界面、設(shè)置繪圖環(huán)境和圖層、基本命令等;
③點、線、面的投影,立體的投影;
④簡單圖形的創(chuàng)建,通過平面圖形繪制講解AutoCAD中的繪圖和編輯命令;
⑤組合體視圖及尺寸標注,包括畫組合體視圖的方法,組合體的尺寸標注,以及上機繪制組合體視圖并標注其尺寸;
⑥機件的表達方法,包括各種表達方法的應(yīng)用,以及AutoCAD機件表達方法的上機練習(xí);
⑦標準件和常用件,包括螺紋連接,齒輪,鍵、銷連接等,以及上機繪制標準件和常用件;
⑧零件圖,包括視圖選擇、尺寸標注、極限與配合、表面粗糙度、形位公差、零件上常見工藝結(jié)構(gòu)、讀圖方法,以及上機繪制零件圖并進行文字、尺寸、形位公差及粗糙度等標注;
⑨裝配圖,包括裝配圖的畫法,裝配圖的尺寸標注、技術(shù)要求、明細欄,并要求上機繪制裝配圖;
⑩專題測繪,強調(diào)綜合技能的訓(xùn)練,利用一周的時間進行零部件測繪中,手工畫出草圖,再用CAD繪出整套圖紙。
(2)利用AutoCAD軟件授課,把兩門課程的內(nèi)容穿插起來講授,使教學(xué)更加靈活。每一部分內(nèi)容都要求學(xué)生對徒手繪圖、讀圖與計算機繪圖三個方面達到熟練掌握,可以把需要講解的圖形提前在AutoCAD軟件中建立模型,在授課時,通過對模型的旋轉(zhuǎn)、剖切等操作,加深學(xué)生對圖形的理解,從而更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。
(3)手工繪圖和計算機繪圖應(yīng)該同樣重要,作業(yè)要求在圖紙上和AutoCAD中同時完成。對組合體和零件圖的識讀及繪制是傳統(tǒng)的《機械制圖》課程的一個難點問題,由于缺乏實際的模型,學(xué)生的想象力得不到發(fā)揮,兩門課程結(jié)合起來,板圖作業(yè)在AutoCAD中建立三維模型,使三視圖和計算機三維模型得到一一對照,學(xué)生的空間想象力就能夠得到充分的釋放,作業(yè)也能夠完成得輕而易舉。
(4)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如讓學(xué)生個人或團體合作,利用AutoCAD軟件設(shè)計一些簡單的機械產(chǎn)品,這樣不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且讓學(xué)生意識到了AutoCAD軟件作為一種設(shè)計工具的重要性,另外,學(xué)生在實際操作中通常會遇到一些困難,通過對這些困難的克服,也可以促進學(xué)生對AutoCAD軟件的學(xué)習(xí)。
(5)注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。這兩門課程的最大特點是實踐性強,因此,學(xué)習(xí)中應(yīng)重視理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng),注重對理論知識、基本方法的學(xué)習(xí),同時由淺入深地進行大量繪圖和讀圖的訓(xùn)練,逐步提高空間想象能力和構(gòu)型能力。另外,學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)嚴格遵守國家的有關(guān)制圖標準,對自己嚴格要求,養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣。
(6)改革考核的方式。建立起以能力為核心,知識、能力、素質(zhì)相結(jié)合的考核制度,將機械制圖與計算機繪圖有機結(jié)合,以實踐操作為主、筆試為輔,通過手工繪圖作業(yè)、平時上機練習(xí)、筆試及利用CAD實際上機繪圖等綜合考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。
5教學(xué)改革效果及結(jié)語
實踐證明,將《機械制圖》與《AutoCAD》兩門課程有機結(jié)合的教學(xué)改革,很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有效地提高了學(xué)習(xí)效率,學(xué)生在掌握基本理論和基礎(chǔ)知識的同時,空間想象力、繪圖能力、讀圖能力得到更好的培養(yǎng)。教學(xué)中兩門課程相互貫通,傳統(tǒng)的機械制圖課程顯示出極大的活力,CAD輔助制圖可以加深對機械制圖原理和方法的理解,機械制圖的原理和方法可以幫助學(xué)生對CAD繪圖方法的掌握,內(nèi)容上避免了重復(fù),有效地減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān),提高教學(xué)效率,學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、職業(yè)實踐能力和創(chuàng)新能力得到較好地培養(yǎng),教學(xué)效果良好。
機械制圖與CAD課程的教學(xué)改革是一個持續(xù)、動態(tài)、循環(huán)反復(fù)和逐步完善的過程,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,除了CAD技術(shù)已在工程圖中普遍應(yīng)用之外,Pro/E、UG等更為先進的軟件的應(yīng)用也將越來越普及,今后對制圖課程的改革也應(yīng)隨著這種趨勢的發(fā)展而變化,對相關(guān)課程作進一步整合,構(gòu)建新的課程體系,不斷提高教學(xué)質(zhì)量。
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