淺析機械制圖與CAD課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐論文
1引言
《機械制圖》與《AutoCAD》是工科院校中開(kāi)設的兩門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課,在傳統的教學(xué)中,這兩門(mén)課程是相對獨立、分開(kāi)授課的,這種傳統的教學(xué)方法存在很多弊端,兩門(mén)相關(guān)聯(lián)的課程單獨授課,導致內容重復、課時(shí)增加、學(xué)習負擔重,教學(xué)效果差。這兩門(mén)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(mén)課程都以培養學(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(mén)課程有機地結合起來(lái),構建機械制圖與CAD課程新體系,改革教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量,成了當前教學(xué)改革中亟待解決的問(wèn)題。
2教學(xué)改革的背景
傳統的《機械制圖》課程教學(xué)模式,是根據教學(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、三角板等)在黑板上繪制圖形,向學(xué)生講解繪圖原理、方法和實(shí)際操作,學(xué)生則通過(guò)大量練習鞏固知識。實(shí)踐證明,這種教學(xué)方法是成功的。近幾年來(lái),現有制圖教材面臨的最大問(wèn)題是因課時(shí)減少,畫(huà)法幾何部分的內容作了大量刪減,而投影作圖等有關(guān)作圖原理方面的要求沒(méi)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)生在后續內容及專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習中對讀圖感到吃力。在學(xué)時(shí)少、內容多的情況下,沿用舊的教學(xué)方法效率很低,傳統的機械制圖教學(xué)內容與現代企業(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《機械制圖》課程教學(xué)面臨新的挑戰,CAD軟件等眾多繪圖軟件的廣泛應用,極大地提高了繪圖的質(zhì)量與效率,在圖紙的重復利用、圖形文件的保存和管理等方面體現了手工繪圖無(wú)可比擬的優(yōu)越性。目前,機械制圖和CAD的課程設置未能充分融合,教學(xué)中有相當一部分學(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(jìn)行繪圖的培養目標。因此,急需對機械制圖與CAD課程的教學(xué)體系進(jìn)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(yǔ)言”《,機械制圖》主要研究繪制和閱讀機械圖樣的原理和方法,內容包括《機械制圖》的國家標準和基本規定,正投影法和三視圖的基本理論和基本方法,點(diǎn)、線(xiàn)、面的投影,基本體、組合體、截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)的畫(huà)法以及標準件、常用件的規定畫(huà)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雜程度的機械零件圖和裝配圖。
《AutoCAD》中的CAD是ComputerAidedDesign的縮寫(xiě),即計算機輔助設計,是美國Autodesk公司開(kāi)發(fā)的一種計算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。AutoCAD軟件具有強大的繪圖功能,廣泛應用于機械、建筑、電子、化工等行業(yè),是精確地進(jìn)行機械零件設計、繪制機械零件圖和裝配圖的最佳軟件。AutoCAD的應用是機械制圖的一場(chǎng)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(guān)地表達出所要畫(huà)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。CAD繪圖不能脫離專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習而獨立進(jìn)行,必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規律、表達方法和國家制圖標準規定基礎上才能應用CAD畫(huà)出符合要求的機械圖。另一方面,CAD是促進(jìn)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(lái)代替人的思維,而是甩開(kāi)圖板,利用計算機這一先進(jìn)的現代工具來(lái)推動(dòng)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(shí)間,學(xué)生可以進(jìn)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—平面的轉換過(guò)程,有利于突出機械制圖的重點(diǎn),分解難點(diǎn),幫助學(xué)生建立及提高空間想象和思維能力,同時(shí)讓學(xué)生更多地見(jiàn)識軟件的功能,培養學(xué)生對機械CAD的學(xué)習興趣和積極性。
4機械制圖與CAD課程有機結合的教學(xué)改革措施
目前,傳統機械制圖與計算機繪圖的相結合的教學(xué)模式主要有三種:一是添加式,即在傳統機械制圖教材中添加幾章計算機繪圖內容,這種方法簡(jiǎn)單易行、操作簡(jiǎn)便,但由于計算機繪圖學(xué)時(shí)少(一般就幾個(gè)學(xué)時(shí)),學(xué)生無(wú)法在學(xué)習計算機繪圖時(shí)進(jìn)行充分練習,導致對計算機繪圖學(xué)習不深入,學(xué)習效果不理想。二是獨立式,將計算機繪圖單獨列為一門(mén)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(shí)間段上進(jìn)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,達不到預期教學(xué)效果。三是整合式,將機械制圖和計算機繪圖整合成一門(mén)課,以各個(gè)知識點(diǎn)為單元,先后或同時(shí)介紹機械制圖和計算機繪圖,這種方法能將這兩門(mén)課很好地結合起來(lái),使學(xué)生達到最佳的學(xué)習效果。經(jīng)過(guò)對傳統教學(xué)的弊端以及兩門(mén)課程之間相互關(guān)系的分析,在實(shí)踐中探究了一種將兩門(mén)課程有機結合的教學(xué)方法,具體改革措施如下。
(1)將兩門(mén)課程整合為一門(mén)《機械制圖與CAD》課程,以應用為目的對原有的教材和教學(xué)計劃進(jìn)行相應調整和優(yōu)化,整合后的課程內容為:
�、僦茍D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;
�、贏(yíng)utoCAD基礎知識,包括用戶(hù)界面、設置繪圖環(huán)境和圖層、基本命令等;
�、埸c(diǎn)、線(xiàn)、面的投影,立體的投影;
�、芎�(jiǎn)單圖形的創(chuàng )建,通過(guò)平面圖形繪制講解AutoCAD中的繪圖和編輯命令;
�、萁M合體視圖及尺寸標注,包括畫(huà)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;
�、迿C件的表達方法,包括各種表達方法的應用,以及AutoCAD機件表達方法的上機練習;
�、邩藴始统Ｓ眉�,包括螺紋連接,齒輪,鍵、銷(xiāo)連接等,以及上機繪制標準件和常用件;
�、嗔慵䦂D,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(jiàn)工藝結構、讀圖方法,以及上機繪制零件圖并進(jìn)行文字、尺寸、形位公差及粗糙度等標注;
�、嵫b配圖,包括裝配圖的畫(huà)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;
�、鈱�(zhuān)題測繪,強調綜合技能的訓練,利用一周的時(shí)間進(jìn)行零部件測繪中,手工畫(huà)出草圖,再用CAD繪出整套圖紙。
(2)利用AutoCAD軟件授課,把兩門(mén)課程的內容穿插起來(lái)講授,使教學(xué)更加靈活。每一部分內容都要求學(xué)生對徒手繪圖、讀圖與計算機繪圖三個(gè)方面達到熟練掌握,可以把需要講解的圖形提前在A(yíng)utoCAD軟件中建立模型,在授課時(shí),通過(guò)對模型的旋轉、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學(xué)生的空間想象能力。
(3)手工繪圖和計算機繪圖應該同樣重要,作業(yè)要求在圖紙上和AutoCAD中同時(shí)完成。對組合體和零件圖的識讀及繪制是傳統的《機械制圖》課程的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題,由于缺乏實(shí)際的模型,學(xué)生的想象力得不到發(fā)揮,兩門(mén)課程結合起來(lái),板圖作業(yè)在A(yíng)utoCAD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)培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。例如讓學(xué)生個(gè)人或團體合作,利用AutoCAD軟件設計一些簡(jiǎn)單的機械產(chǎn)品,這樣不但可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣,而且讓學(xué)生意識到了AutoCAD軟件作為一種設計工具的重要性,另外,學(xué)生在實(shí)際操作中通常會(huì )遇到一些困難,通過(guò)對這些困難的克服,也可以促進(jìn)學(xué)生對AutoCAD軟件的學(xué)習。
(5)注重培養學(xué)生的學(xué)習方法。這兩門(mén)課程的最大特點(diǎn)是實(shí)踐性強,因此,學(xué)習中應重視理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng),注重對理論知識、基本方法的學(xué)習,同時(shí)由淺入深地進(jìn)行大量繪圖和讀圖的訓練,逐步提高空間想象能力和構型能力。另外,學(xué)生在學(xué)習中應嚴格遵守國家的有關(guān)制圖標準,對自己嚴格要求,養成良好的工作習慣。
(6)改革考核的方式。建立起以能力為核心,知識、能力、素質(zhì)相結合的考核制度,將機械制圖與計算機繪圖有機結合,以實(shí)踐操作為主、筆試為輔,通過(guò)手工繪圖作業(yè)、平時(shí)上機練習、筆試及利用CAD實(shí)際上機繪圖等綜合考核學(xué)生的學(xué)習成績(jì)。
5教學(xué)改革效果及結語(yǔ)
實(shí)踐證明,將《機械制圖》與《AutoCAD》兩門(mén)課程有機結合的教學(xué)改革,很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣,有效地提高了學(xué)習效率,學(xué)生在掌握基本理論和基礎知識的同時(shí),空間想象力、繪圖能力、讀圖能力得到更好的培養。教學(xué)中兩門(mén)課程相互貫通,傳統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,內容上避免了重復,有效地減輕學(xué)生的學(xué)習負擔,提高教學(xué)效率,學(xué)生的技術(shù)應用能力、職業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力得到較好地培養,教學(xué)效果良好。
機械制圖與CAD課程的教學(xué)改革是一個(gè)持續、動(dòng)態(tài)、循環(huán)反復和逐步完善的過(guò)程,隨著(zhù)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用之外,Pro/E、UG等更為先進(jìn)的軟件的應用也將越來(lái)越普及,今后對制圖課程的改革也應隨著(zhù)這種趨勢的發(fā)展而變化,對相關(guān)課程作進(jìn)一步整合,構建新的課程體系,不斷提高教學(xué)質(zhì)量。
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