1引言
《機械製圖》與《AutoCAD》是工科院校中開設的兩門重要的專業基礎課,在傳統的教學中,這兩門課程是相對獨立、分開授課的,這種傳統的教學方法存在很多弊端,兩門相關聯的課程單獨授課,導致內容重複、課時增加、學習負擔重,教學效果差。這兩門課程前者注重講授製圖的原理和方法,後者則注重講授利用計算機軟件繪製圖形的技巧,兩門課程都以培養學生的繪圖、識圖能力和空間想象能力作爲共同目標。因此,如何將這兩門課程有機地結合起來,構建機械製圖與CAD課程新體系,改革教學方法,提高教學質量,成了當前教學改革中亟待解決的問題。
2教學改革的背景
傳統的《機械製圖》課程教學模式,是根據教學大綱要求,在教學方法和教學手段上常利用教學模型和掛圖,再輔以教具(圓規、三角板等)在黑板上繪製圖形,向學生講解繪圖原理、方法和實際操作,學生則透過大量練習鞏固知識。實踐證明,這種教學方法是成功的。近幾年來,現有製圖教材面臨的最大問題是因課時減少,畫法幾何部分的內容作了大量刪減,而投影作圖等有關作圖原理方面的要求沒有降低,相對落後的教學手段致使學生的空間思維能力明顯下降,學生在後續內容及專業課程的學習中對讀圖感到吃力。在學時少、內容多的情況下,沿用舊的教學方法效率很低,傳統的機械製圖教學內容與現代企業生產對技術人員的技能要求存在較大差距。
計算機技術的發展使傳統《機械製圖》課程教學面臨新的挑戰,CAD軟件等衆多繪圖軟件的廣泛應用,極大地提高了繪圖的質量與效率,在圖紙的重複利用、圖形檔案的儲存和管理等方面體現了手工繪圖無可比擬的優越性。目前,機械製圖和CAD的課程設定未能充分融合,教學中有相當一部分學生只對計算機繪圖感興趣,而對手工作圖不肯用心學,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目標。因此,急需對機械製圖與CAD課程的教學體系進行大膽的改革。
3《機械製圖》與《CAD》的關係
作爲“工程界的共同語言”《,機械製圖》主要研究繪製和閱讀機械圖樣的原理和方法,內容包括《機械製圖》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、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、常用件的規定畫法,零件圖和裝配圖等。教學目的要求學生掌握閱讀和繪製機械圖樣的基本知識、基本方法和技能,能夠識讀和繪製中等複雜程度的機械零件圖和裝配圖。
《AutoCAD》中的CAD是ComputerAidedDesign的縮寫,即計算機輔助設計,是美國Autodesk公司開發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,廣泛應用於機械、建築、電子、化工等行業,是精確地進行機械零件設計、繪製機械零件圖和裝配圖的最佳軟件。AutoCAD的應用是機械製圖的一場技術革命,它能取代了手工製圖方法,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量。
《機械製圖》與《AutoCAD》的關係。一方面,機械製圖是CAD的基礎。CAD繪圖不能脫離專業課程的學習而獨立進行,必須在全面掌握製圖的基本理論、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畫出符合要求的機械圖。另一方面,CAD是促進製圖教學的有效工具。在製圖學科中引入CAD,並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代工具來推動機械製圖的教學,大大縮短了以往手工作圖佔用的大量時間,學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、幻燈片檔案等功能展示空間形體及空間—平面的轉換過程,有利於突出機械製圖的重點,分解難點,幫助學生建立及提高空間想象和思維能力,同時讓學生更多地見識軟件的功能,培養學生對機械CAD的學習興趣和積極性。
4機械製圖與CAD課程有機結合的教學改革措施
目前,傳統機械製圖與計算機繪圖的相結合的教學模式主要有三種:一是添加式,即在傳統機械製圖教材中添加幾章計算機繪圖內容,這種方法簡單易行、操作簡便,但由於計算機繪圖學時少(一般就幾個學時),學生無法在學習計算機繪圖時進行充分練習,導致對計算機繪圖學習不深入,學習效果不理想。二是獨立式,將計算機繪圖單獨列爲一門課,這種方法可以突出計算機繪圖的重要性,但機械製圖與計算機繪圖在時間段上進行分離教學,不可避免地造成機械製圖投影原理和計算機運用方面的脫節,達不到預期教學效果。三是整合式,將機械製圖和計算機繪圖整合成一門課,以各個知識點爲單元,先後或同時介紹機械製圖和計算機繪圖,這種方法能將這兩門課很好地結合起來,使學生達到最佳的學習效果。經過對傳統教學的弊端以及兩門課程之間相互關係的分析,在實踐中探究了一種將兩門課程有機結合的教學方法,具體改革措施如下。
(1)將兩門課程整合爲一門《機械製圖與CAD》課程,以應用爲目的對原有的教材和教學計劃進行相應調整和優化,整合後的課程內容爲:
①製圖的基本知識和技能,包括課程的基本要求,製圖的國家標準等;
②AutoCAD基礎知識,包括用戶介面、設定繪圖環境和圖層、基本命令等;
③點、線、面的投影,立體的投影;
④簡單圖形的創建,透過平面圖形繪製講解AutoCAD中的繪圖和編輯命令;
⑤組合體視圖及尺寸標註,包括畫組合體視圖的方法,組合體的尺寸標註,以及上機繪製組合體視圖並標註其尺寸;
⑥機件的表達方法,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;
⑦標準件和常用件,包括螺紋連接,齒輪,鍵、銷連接等,以及上機繪製標準件和常用件;
⑧零件圖,包括視圖選擇、尺寸標註、極限與配合、表面粗糙度、形位公差、零件上常見工藝結構、讀圖方法,以及上機繪製零件圖並進行文字、尺寸、形位公差及粗糙度等標註;
⑨裝配圖,包括裝配圖的畫法,裝配圖的尺寸標註、技術要求、明細欄,並要求上機繪製裝配圖;
⑩專題測繪,強調綜合技能的訓練,利用一週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,把兩門課程的內容穿插起來講授,使教學更加靈活。每一部分內容都要求學生對徒手繪圖、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,透過對模型的旋轉、剖切等操作,加深學生對圖形的理解,從而更加有效地培養學生的空間想象能力。
(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製是傳統的《機械製圖》課程的一個難點問題,由於缺乏實際的模型,學生的`想象力得不到發揮,兩門課程結合起來,板圖作業在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,學生的空間想象力就能夠得到充分的釋放,作業也能夠完成得輕而易舉。
(4)培養學生的創新能力。例如讓學生個人或團體合作,利用AutoCAD軟件設計一些簡單的機械產品,這樣不但可以提高學生的學習興趣,而且讓學生意識到了AutoCAD軟件作爲一種設計工具的重要性,另外,學生在實際操作中通常會遇到一些困難,透過對這些困難的克服,也可以促進學生對AutoCAD軟件的學習。
(5)注重培養學生的學習方法。這兩門課程的最大特點是實踐性強,因此,學習中應重視理論聯繫實際的學風,注重對理論知識、基本方法的學習,同時由淺入深地進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,學生在學習中應嚴格遵守國家的有關製圖標準,對自己嚴格要求,養成良好的工作習慣。
(6)改革考覈的方式。建立起以能力爲核心,知識、能力、素質相結合的考覈制度,將機械製圖與計算機繪圖有機結合,以實踐操作爲主、筆試爲輔,透過手工繪圖作業、平時上機練習、筆試及利用CAD實際上機繪圖等綜合考覈學生的學習成績。
5教學改革效果及結語
實踐證明,將《機械製圖》與《AutoCAD》兩門課程有機結合的教學改革,很好地激發了學生的學習興趣,有效地提高了學習效率,學生在掌握基本理論和基礎知識的同時,空間想象力、繪圖能力、讀圖能力得到更好的培養。教學中兩門課程相互貫通,傳統的機械製圖課程顯示出極大的活力,CAD輔助製圖可以加深對機械製圖原理和方法的理解,機械製圖的原理和方法可以幫助學生對CAD繪圖方法的掌握,內容上避免了重複,有效地減輕學生的學習負擔,提高教學效率,學生的技術應用能力、職業實踐能力和創新能力得到較好地培養,教學效果良好。
機械製圖與CAD課程的教學改革是一個持續、動態、循環反覆和逐步完善的過程,隨着計算機技術的發展,除了CAD技術已在工程圖中普遍應用之外,Pro/E、UG等更爲先進的軟件的應用也將越來越普及,今後對製圖課程的改革也應隨着這種趨勢的發展而變化,對相關課程作進一步整合,構建新的課程體系,不斷提高教學質量。