机械CAD教学

摘 要：本文针对工科机械专业中CAD教学现状,分析了CAD的教学目标,提出了教学建议：CAD的教育要注重机械制图和CAD技术结合；CAD教学手段要多样化,即理论与实际相结合的方法、由浅入深的方法以及全程辅导方法；CAD教育要加强实践环节.

关 键 词：CAD教学；机械制图

中图分类号：G642.4文献标识码：A

一、CAD概况

CAD即计算机辅助设计（ComputerAidedDesign,CAD）,这是一种以计算机图形学为基础,涉及工程分析、数据管理与数据交换、文档处理、以及软件设计等方面的综合性新技术,成为一种用计算机系统辅助人们对产品或工程设计进行显示、修改、输出的一种新的设计方法.自20世纪70年代以来,计算机辅助设计（CAD）技术发展十分迅速,80年代初,它已发展成为工程设计界实用的工具,目前它在世界范围内得到了相当广泛的普及和应用.据统计,我国CAD方面的人才在1978年仅为5600人,经过这几年的大力发展,目前大约有50万人.在国外,早在80年代美国就拥有CAD方面人才50万人,日本就有30万人.到现在,检测如我国达到国外的水平,则CAD人才约需100万人.这就要求我国各类工科院校必须普及CAD技术的基础教育,为科研和设计战线以及企业输送新一代的设计人才,为CAD技术在我国的普及应用及早奠定人才基础,所以,CAD技术教育势在必行.随着计算机技术的日益普及,特别在机械专业教学中,《AutoCAD》这门课程也迅速普及开来,这对于机械课程的教学起到了极大的促进作用,彻底改变了传统的教学方法,教学效果明显提高,学生学习热情高涨.

二、机械CAD教学现状

众所周知,在机械专业中开设《机械CAD》课程是为了让学生将机械制图和CAD结合起来,实现从手工绘图到计算机绘图的转变.当前,机械制图与《机械CAD》是两门独立的课程.在以往的教学实践中,我们往往仅以CAD绘图能力作为重点目标进行培养,仅仅把CAD作为一种手段、一种技能在讲授,忽视了学生的识图能力和空间想象能力培养,这种教学状况是有失偏颇的.因此,在CAD教学中,我们仍然要转变观念,树立正确的教学目标,探索新的教学模式和教学方法,将CAD融入课堂教学,提高学生的空间思维能力,从而掌握扎实的制图理论和熟练的计算机绘图技巧.

三、机械CAD的教学目标

我们知道,机械制图课程就是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法的一门专业基础课,它的目的和任务是：学习正投影的基本理论,掌握阅读和绘制机械图样的基本知识,基本方法和技能,培养空间想象能力.目前,我校使用的《AutoCAD2008》是美国AutoDesk公司推出的计算机辅助设计软件的最新版本,它以其强大的二维绘图功能、增强的三维建模功能、直观的使用方法、稳定的性能和便利的交互式操作风格赢得了广大用户的喜爱,是当今科技工作者用得最多的CAD软件之一.它主要研究的是如何利用各种指令绘制各种图样,从而实现计算机辅助作图的目的.当然,AutoCAD里的绘图工具比手工绘图工具丰富多了,许多手工不能绘制的图形,计算机能绘制出来.比如CAD三维模型,它取代了手工制图方法,但并没有取图理论和制图的一些标准规范.相反,它是在机械制图理论标准下开发出来的绘图软件,并极大丰富了制图理论,而且还增加了CAD制图标准.

因此,对工科机械类学生来讲,CAD课程当然首先是要培养学生运用AutoCAD进行机械制图的能力.我们将AutoCAD可以看作是一种绘图工具：显示器可以看作是图板和图纸,鼠标和键盘可看作是铅笔、直尺和圆规,但这是不够的.如何通过CAD课程学习,提高识图能力和空间想象能力,培养良好的思维习惯和工作习惯更应该是我们关注的教学目标.

四、机械CAD教学思考

分析和了解CAD这门课程在机械专业中的地位和作用之后,我们结合学生的实际情况和培养目标,制定合理的教学内容和计划,采用科学的教学手段和方法,让学生将CAD这门技术有机运用于机械制图中.

(一)机械CAD的教学要注重机械制图和CAD技术的结合

机械制图是机械类专业的一门传统课程,为了更好利用计算机系统,组织实施好整个教学过程,许多有经验的教师都认为必须将机械制图和CAD两者内容相互渗透,紧密结合.在机械制图中利用CAD进行观察――想象――分析,使学生具有表达机械部件和零件结构形状,识读和分析各种图样（核心是零件图和装配图）的能力.如在零部件的表达方法中使用CAD,可以进一步提高学生的读图能力；又如剖视图是表达复杂机件的一种方法,学生很难想出实体形,因此利用AutoCAD三维建模,观察零件,用剖切平面把零件模型剖开,观察内部的结构形状,从而可以比较和选用不同的剖视方法,画出不同的剖视图,避免了学生学完剖视后各种剖视方法不能灵活使用的弊端,提高了学生分析问题和解决问题的能力.同样,在CAD教学中运用机械制图的识图、绘图和空间想象方法,又可以促进CAD教学.如在采用CAD绘制二维图的练习过程中,学生不可避免地会发生由于读不懂图而造成的绘图困难,教师可先利用形体分析法和线面分析法进行形体分析,而后展示三维模型.如此的反复训练,学生的空间想象能力和形体分析能力得到大幅提升.

(二)机械CAD教学手段要多样化

CAD教学手段和方法是保证教学质量的一个十分重要的因素.CAD教学不同于一般理论课的教学,它具有较强的实践性,教师如果按照常规的方式教学,很难收到良好的教学效果.特别是计算机绘图等一类技能性培养的课程,如果不结合软件设计的自身特点进行教学,难免会使师生双方对教学内容感到枯燥和乏味,直接影响到最终的教学效果.因此,改革传统的教学方式是提高CAD教学水平的有效手段.

总结教学实践,要特别强调如下教学方法：

第一,理论与实际相结合的方法.要以学生为主体,注重实际的操作能力的培养,在理论与操作讲述中要结合实际的例子,使学生可以在较短的时间内“即学即用,即查即用”.

第二,由浅入深的方法.这种方法是将每项任务都以简单的操作步骤和图例方式讲述,学生可以“照葫芦画瓢”做好手中的事情,当学生具备了基本理论和基本操作能力之后,再进行较复杂的训练.例如,三维作图是AutoCAD中重要且相对较难的一部分,它要求一方面培养学生的空间想象力,另一方面也要学生熟练地使用用户坐标系和三维绘图命令.因此,采取由浅入深的教学方法,以简单的三维形体为教学切入点,在三维空间中直接去认识和感知空间几何元素,直观、形象,易于学生接纳.在起始教学中可画一些立体图供学生观看,并让学生模拟着画一些简单的比较接近正等测的草图.通过示范,学生能很快画出棱柱、圆柱、圆锥等基本几体的轴测图.通过练习,学生对各种基本体的轮廓有了了解,初步树立了空间概念.然后再画一些组合体,将各种基本形体合理运用,真正行之有效地提高和发展学生的空间想象力和创造力,促进课程教学核心目标的实现.

第三,全程辅导方法.在短课时内,要把软件的所有内容一一讲透是十分困难的,因此,要在任何时候为学生提供学习建议和在线帮助.在改进教学方式的同时,尽量采用多媒体和电脑形象化教学,多演示,多互动,这样可以更加充分地引导学生思维,激发学生的学习热情,使教学内容更为直观生动.

(三)机械CAD教学要加强实践环节

上机实践是学生学习CAD技能的重要环节.CAD教学如果让学生只学不练,那只能是纸上谈兵,很难培养学生的实际工作能力.因此,CAD课程的课时安排中应充分考虑上机的实践环节,保证学生有一定的时间去实践所学的内容,使课堂上学过的东西得以充分地吸收,从而达到学以致用的目的.

五、机械制图和CAD课程相互关系的探讨

机械制图是机械类专业的一门传统课程,CAD这门课程相对较年轻,为了更好的利用计算机系统,组织实施好整个教学过程,可以将机械制图和CAD两门课程有关内容结合起来,运用于机械制图和CAD的相关教学环节,使两门课程的教学互相促进.如：机械制图中的“图样画法”中插入“画剖视图的有关命令”；“零件图”中插入“使用AUTOCAD进行尺寸标注”；“标准件、常用件”中插入“图块”等等.这样一来,既保证了该课程体系的相对完整性,又突出了计算机绘图的优点,并调整了一些重复或不必要的内容.又如：将建立三维实体造型作为一种教学的辅助手段,尝试让学生用三维实体造型的方法自制实体模型,为分析形体、想象形体、培养空间思维能力开辟一条新途径.实践证明,将《机械制图》与《AutoCAD》两门课程有机结合的教学改革,能很好地激发学生的学习兴趣,有效地提高学习效率.教学中两门课程相互贯通,使传统的机械制图课程显示出极大的活力.当然,两门课程的有机结合需要认真研究,目前合二为一时机尚不成熟,但整合的趋势是明确的.