關于《機械制圖》課程引入計算機輔助教學與CAD提高教學效率探討

1、關于機械制圖課程引入計算機輔助教學與CAD提高教學效率探討日期: 2008-9-30 3:12:32瀏覽: 204來源: 學海網收集整理作者: 彭衛(wèi)兵摘要：為了解決制圖課程傳統(tǒng)教學方式、方法存在的弊端，根據當今多媒體技術、計算機輔助教學的發(fā)展和教學需求以及計算機技術的廣泛應用，探討關于制圖課程引入計算機輔助教學和CAD的構想和做法。機械制圖是中等職業(yè)技術學校工科學生（特別是機、電類學生）最重要的技術基礎課之一；是一門培養(yǎng)學生閱讀和繪制工程圖樣，培養(yǎng)空間想象能力和邏輯思維能力的課程；是對后繼專業(yè)課的學習有直接影響的與生產實際密切聯系的基礎課程。由于中職學生大部分都是初中畢業(yè)，一入校就學這門課，基

2、礎差，又無實際經驗，立體幾何水平又較低，學生學起來感到很難，不容易掌握，不少學生由此產生畏難、厭學情緒。特別對于那些數學基礎較差的學生更是如此。其實大多數學生都能夠意識到制圖的重要性，在制圖課的學習中也花了很多的時間，但效果并不理想。這其中有學生基礎差的原因，也有教學方法、教學手段落后的原因。隨著科技的發(fā)展和進步，出現了計算機多媒體技術，并且得到迅猛的發(fā)展，隨著計算機輔助教學在各學科中的應用日益普及。對于制圖這一學科，引入計算機輔助教學，采用多媒體教學方式是當前的迫切需求。其優(yōu)點、優(yōu)勢尤為突出。它將圖、文、聲、動畫、視頻集于一體，聲情并茂，為制圖教學創(chuàng)造出最佳的教學效果。另一方面隨著計算機的廣

3、泛應用和普及，生產實際中對制圖的要求也隨之發(fā)生了很大的變化。圖板丁字尺等繪圖工具、繪圖儀器已經被計算機所取代；手工繪圖已經被計算機繪圖所取代。因此制圖課的教學也必須跟上時代發(fā)展的步伐。引入計算機輔助教學，及時調整我們的教學方法、內容，對學生提出新的要求，采用現代化的教學手段，培養(yǎng)出現代企業(yè)需要的高素質的勞動者。一、 引入計算機輔助教學，改進教學方法，提高教學效果。1、傳統(tǒng)教學模式、方法的弊端和不足制圖課程是中等專業(yè)學校學生必修的一門專業(yè)基礎課。其教學的主要目的是：培養(yǎng)學生的畫圖和讀圖能力。教學的重點和難點是：培養(yǎng)學生的形象能力和空間想象能力。這門課學習的好壞將直接影響后續(xù)專業(yè)課的學習及畢業(yè)后的

4、就業(yè)。教學的原則是：以看圖為主，看圖與繪圖相結合。在教學的全過程中都離不開圖形演示。傳統(tǒng)的教學模式是：以靜態(tài)的掛圖和幻燈片，陳舊、不易攜帶的實物教具等幫助學生建立空間概念。因此，存在很多弊端：掛圖、幻燈片、模型只能反映結果，不能表達過程的形成與變化。在結果給出之前，教師必須用語言準確、生動、形象地來描述，并且要不斷地重復講述。即便如此，也難以達到較好的教學效果。傳統(tǒng)的教學模式與方法難以滿足教學上的要求，也難以激發(fā)學生的學習興趣。而計算機輔助教學具有適應性強、應用面廣等特點，用來代替各種掛圖和實物模型，就能彌補這些不足，從而提高課堂教學的效果。2、多媒體技術應用到計算機輔助教學是制圖教學改革的需

5、要和發(fā)展趨勢多媒體技術使計算機實現了有聲可視，并且將圖、文、聲、動畫、視頻、影視等多種形式融合成一體，產生更生動、形象、逼真的表達效果，擴大了人的感知空間。多媒體技術運用到制圖的教學中來培養(yǎng)學生想象能力和空間思維能力就變得容易多了。通過觀察物體的空間形狀和結構，畫出其平面圖形（視圖），即由空間到平面，再根據平面圖形想出物體的空間形狀和結構，即由平面到空間。這樣反復訓練就能很快培養(yǎng)起學生的空間思維能力。要完成這種訓練，采用計算機輔助教學完全可以取得事半功倍的效果。利用計算機輔助教學可以畫出各種物體的三維圖形（采用AutoCAD中的三維實體造型比在黑板上畫軸測圖要快得多），這些圖形可以在空間任意放

6、大、旋轉（在黑板和掛圖上是不能實現的），我們就能讓學生從不同方向觀察它的形狀結構，根據投影原理畫出它的二維圖形，這樣學生學習起來就很容易理解和掌握，有利于提高學習的積極性，增強學生的自信心，培養(yǎng)對制圖的學習興趣。如果有條件，制圖習題集上的練習題可以畫出二維平面圖和三維立體圖進行對照，通過評講，讓學生真正理解和掌握制圖的基本原理和基本方法。除了用計算機進行教學外，還應該帶學生到車間現場進行參觀了解，增加對實際機器零件的感性認識，也有利于空間思維的培養(yǎng)。在制圖的教學中，應盡量采用生產中的實際圖樣讓學生進行讀圖的練習，使理論和實際緊密結合起來，達到學以致用的目的。由此可見，開展計算機輔助教學既是當今

7、時代教學上的迫切需求，同時也是教學深入改革的需要。二、 引入CAD的課程內容，提高中職學生的綜合素質隨著科學技術的迅猛發(fā)展和計算機的廣泛應用，生產實際中對制圖的要求也隨之發(fā)生了很大的變化。圖板丁字尺等繪圖工具、繪圖儀器已經被計算機所取代；圖紙等技術文件已經放進了計算機磁盤；手工繪圖已經被計算機繪圖所取代。由此許多中職學校開設了CAD這門課，這對于機械制圖課程的教學起到了極大的促進作用，徹底改變了傳統(tǒng)的教學方法，教學效果明顯提高，學生學習興趣、熱情高漲。1、當前的教學現狀當前，很多學校的機械制圖與CAD是兩門獨立的課程，分別由兩個專業(yè)的老師講授，機械專業(yè)老師講授機械制圖，計算機老師講授CAD。把

8、這兩門有關系的課程割裂開來，增加了學習課時，教學效果還差。各級職業(yè)教育管理部門也注意到了這樣一些問題，著重提到了一個新名詞：課程的綜合。就是打破課程的系統(tǒng)性、專業(yè)性，強調實用性、夠用的原則，減輕學生的學習負擔，提高教學效益。這個問題提的很好、很及時。我們職業(yè)學校的培養(yǎng)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(yǎng)學生的識圖能力和空間想像能力為主，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(yǎng)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，對一些優(yōu)秀

9、學生提出較高要求，掌握繪圖技巧，而對一般學生只要會看圖識圖就可以了。這樣，教學才有很強的針對性，起到事半功倍的效果。所以隨著教學和生產的需要機械制圖與CAD這兩門課程就結合到一起，成了一門新課：機械制圖與CAD。2、機械制圖與CAD的關系有不少人這樣想：有了CAD課程還要機械制圖干什么，直接開CAD就可以了。這顯然是認識上的偏差，所以，我們有必要搞清它們之間的關系問題。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(yè)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、貫徹國家規(guī)定等技能；培養(yǎng)對空間想像的能力；好的工作作風和工作態(tài)度。而目前我們

10、使用的CAD是Autodesk公司開發(fā)的一種繪圖軟件，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命令繪制各種圖樣。對我們職業(yè)學校來講CAD可以看做是一種繪圖工具：顯示器可以看做是圖板和圖紙；鼠標和鍵盤可看做是鉛筆、直尺和圓規(guī)。當然，CAD里的工具還要比手工工具豐富的多了。它極大的提高了繪圖效率和繪圖質量，是手工繪圖效率的十至二十倍，是機械設計及制圖的一場革命。有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。CAD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(guī)范，相反，它是在機械制圖理論、標準下開發(fā)出來的繪圖軟件，并極大的豐富了制圖理論，而且，

11、還增加了CAD制圖標準。3、調整教學內容，制定新的教學計劃和方案學校要科學合理地實施素質教育與能力培養(yǎng)的要求，滿足社會的需要，必須對課程內容進行改革與調整，改變那些交叉重復、陳舊老化，不符合社會發(fā)展要求的課程內容。補充一些新的、企業(yè)需要的、對學習提高有用的相關知識。其次，在CAD部分的教學中，應該以基本繪圖和基本編輯為重點，學生必需掌握。加上軸測圖的畫法，和一些簡單的三維造型設計，提高學生學習的興趣。把CAD作為一種工具來使用，教師把它作為輔助教學手段來處理，把看圖、識圖能力的培養(yǎng)作為重點來進行教學。這樣將它們有機地穿插在一起，增加了教學的直觀性和趣味性，徹底改變了傳統(tǒng)的教學模式，變要我學為我

12、要學，提高了教學效果。下面結合教學實際談談機械制圖教學中應用AutoCAD的部分體會。（1）CAD在機械制圖國家標準中的應用機械制圖國家標準是機械制圖的基礎，是現在工藝生產中最基本的技術文件，以前對繪圖儀器和工具的使用以及制圖的標準要求較高，現在采用計算機繪圖，對字體、比例、線型以及圖紙幅面等標準可以不做要求了，字體形狀和大小可以根據需要隨意調整；比例和圖線可以調整設置；標題欄和圖紙幅面可以選用模板；常用的幾何圖形的畫法，如等分線段，等分圓周，畫橢圓等舊的繪圖方法已無多大用處，圓弧連接的方法也都不適應現在繪圖的需要。教師在教學的過程中可根據實際需要，調整教學內容，增強課程的易學性和實用性。（2

13、）CAD在機械制圖畫法幾何中的應用畫法幾何中的點、線、面的投影比較枯燥和抽象，學生們不宜理解和運用所學理論知識。學生在學習投影面的各種平行線（面）、垂直線（面）、及一般位置線（面）的投影特性的過程中普遍感到比較困惑，更不用談如何應用這些知識進行對形體的線面分析了。這主要是由于圖中的點、線、面不象實體一樣在生活中能摸得著、看得到具有很強的直觀性。在AutoCAD中用坐標方式輸入點來繪制空間的點線面，利用“視圖”中的“視口”，創(chuàng)建四個視口，分別設為主視，俯視，左視，西南軸測。即可直觀地看到空間的點線面及其三面投影。還可采用“繪圖”中的“實體”來創(chuàng)建三維模型。在三維模型里利用“修改”中的“實體編輯”

14、中的“著色線”，“著色面”來選取三維模型中相應的線，面便可分析不同位置的線面投影特性。這樣就可將抽象的點線面知識融入到直觀的三維實體中，把所學知識連貫起來，同時又對學習物體的投影起到促進作用。（3）CAD在機械制圖組合體中的應用組合體視圖這部分內容是制圖教學的重點和難點，題型多為補出第三視圖和補缺線。在講這部分內容時，常常采用形體分析法和線面分析法，一邊分析一邊對照實物模型或掛圖進行講解，這時學生必須充分掌握線面的投影特性和基本幾何體的投影特征，并且要求學生積極思考，充分想像，在頭腦中形成空間點、線、面，才能綜合起來想清楚組合體的整體形狀和各部分相互的連接關系。而中職學生大部分做不到這一點，如

15、果沒有實物形體的對照，學生就很難畫出正確的平面三視圖。因此在以往的教學中常常用切蘿卜、捏橡皮泥的方法來制作實物形體，幫助學生提高空間想像能力。但這種制作方法只對一些簡單形體有效果，而對于復雜形體的制作就有一定的難度，有的形體根本制作不出來。而借助AutoCAD進行建模，不管形體有多復雜，數量有多少，都能方便、迅速地進行制作。對于制作后的這些形體，能表達組合體的組合形式，各個面、線的實際形狀以及各部分的連接關系；利用還能對局部或整體進行自由縮放，從而使學生看清重點部分或細小結構的形狀；還可以通過自由旋轉實體，看清楚形體在前后、左右、上下六個方位上表面的連接關系，再使用“三維視圖”確定看圖方向，逐

16、一分析視圖情況，然后畫出三視圖。對于基礎較差的同學，制作一系列由簡到繁、由淺入深的零件模型，讓他們自己分析各個視圖的形狀特征，逐步增加他們對視圖中線和框的感性認識，通過幾次反復運作后，逐步對空間的線面和三視圖中的線、框之間的對應關系加深認識，這樣就在學生的頭腦里架起二維視圖和實物模型之間的一座橋梁，通過AutoCAD的三維建模，幫助學生實現從二維到三維的轉換，充分發(fā)揮了學生的空間想像能力，學生就能應用線面分析法和形體分析法獨立分析視圖、讀懂視圖。因此，學生普遍覺得制圖課比以前生動了許多，容易了許多，學習興趣也大大提高了。（4）CAD在機械制圖剖視圖中的應用剖視圖是表達機件的另一種方法，用剖視圖

17、表達的形體常常有較多孔、槽等，因而圖形中虛線較多、形體也更加復雜。在講解剖視圖時，由于圖形中線條的交叉重疊，使學生更難想像出實體形狀。而剖視圖的形成是假想用剖切面剖開機件的，因此學生很難理解“假想”；弄不清剖視圖的形成過程、剖切平面的剖切位置，不知道哪些實體被剖切平面剖切，哪些地方要畫剖面線。為此，我們用AutoCAD通過建立各種零件模型后，用“繪圖”中的“剖切”的功能，剖出零件，我們可以通過用不同的位置剖切平面對形體進行剖切，分析出剖切位置對剖視圖畫法的影響，從而加深對剖視圖畫法的認識：即必須讓剖切平面通過更多的孔和槽，再借助于“三維視圖”，多方位、多角度地觀察剖切視圖，這樣就很容易分析出剖

18、切以后的實際形狀了。另外還可以制成零件模型，生成工程圖，然后用“繪圖”中的“設置”功能，選擇好剖切位置后，立刻生成剖視圖或斷面圖。使用這樣的功能，對教師講課和學生學習有很大的幫助，不用費很多課時就能很好地完成教學任務，達到事半功倍的效果。(5)CAD在機械制圖尺寸標注中的應用尺寸標注對在校的職業(yè)學校學生來說又是一個難點，難在對尺寸標注基本原則的理解和應用上。教學中經常發(fā)現平面圖形的尺寸標注學生容易理解，而三視圖的尺寸標注學生就不易理解了。往往是看到兩個點，或一條線就直接標注尺寸，錯誤較多，不能充分理解“同一尺寸只標注一次”，和“交線處不標注尺寸”的基本原則。教學中根據所給三視圖，運用AutoC

19、AD中的三維建模功能創(chuàng)建相應的三維實體，在實體中用“標注”中的選項進行尺寸標注，用“視圖”中的“視口”，創(chuàng)建四個視口，分別設為主視、俯視、左視、西南軸測。即可在四個視口中同時看到所標注的尺寸這對學生理解和應用“同一尺寸只標注一次”很有好處。另外在三維實體中還可幫助學生分析交線在哪，其是怎樣產生的，以及與哪些幾何對象有關系。標尺寸時只能標出確定其交線相關位置的尺寸。利用“視口”還可看到交線的三面投影，理解“交線處不標注尺寸”很有啟發(fā)作用。這樣以來學生不僅對三維實體有形狀還有了大小的概念。(6)CAD在機械制圖零件圖中的應用零件圖的識讀是我們職業(yè)學校學生必需掌握的知識，以后用人單位首先要考察就是這

20、方面的內容。而且，就業(yè)后用得最多的也是這些知識，教學內容可以把零件圖作成幻燈片從四方面來進行：標題欄;視圖；尺寸；技術要求。在CAD中，標題欄有樣板文件可以調用；視圖可以用CAD三維造模；尺寸可以結合CAD中的尺寸標注樣式的設置和尺寸標注命令的使用進行講解；技術要求應結合表面粗糙度的塊的屬性設置和文字的輸入進行講授。這樣將它們有機地穿插在一起，增加了教學的直觀性和趣味性，徹底改變了傳統(tǒng)的教學模式，變要我學為我要學，提高了教學效益。(7) CAD在機械制圖裝配圖中的應用對裝配體的教學，教師普遍感到比較困難，因為職業(yè)學校的實習比較單一，缺乏實際經驗，對裝配體的結構、工作原理、零件間的裝配、連接關系

21、及主要零件的結構形狀都缺少感性認識，只能是教師怎么講，他們就怎么記，不能獨立分析。在教學中僅靠幾個教具模型，是遠遠不能滿足教學需要的。因此，充分利用CAD中塊的這一功能，把多個三維實體零件裝配在一起形成裝配體，并對裝配體進行模擬裝配。學生一方面能通過零件模型看到每一個裝配體的真實形狀，另一方面，通過裝配體能看明白各零件之間的連接關系、動力傳動路徑，從而分析出各個零件在裝配體中的作用等。通過我們在多媒體教室的演示教學，增加了學生的感性認識和對空間物體的認識能力，學生普遍感到學讀裝配圖不再是那種死記硬背、紙上談兵式的學習，學習積極性也大大提高了。對于老師還沒有講的題目，他們也能試著自己分析了，讀圖

22、和識圖能力有了明顯的提高?？傊珻AD極大的豐富了機械制圖的教學內容，改變了機械制圖的教學方法，是一場制圖教學的革命。比如，CAD中三維模型的設計就是制圖學中沒有的內容，而且，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，三面正投影圖，由于直觀性不強的弱點，將逐漸被三維模型代替。CAD/CAM技術的進步與推廣，CAD制圖教學也將得到進一步的發(fā)展。在一些發(fā)達國家，UG、ProE、Solidworks等先進的三維繪圖軟件的應用已經很普遍。只要設計出了三維零件圖，和繪圖軟件相連的加工設備就能直接生產出產品，極大的提高了生產效率。近幾年內，我國也必將得到普及。隨著教學設備和教學技術的進步，我們今后的教學也將會大有作為，我

23、們中職學生將會學到更多、更有用的先進技術與技能，提高他們的綜合素質4、加強計算機繪圖能力的培養(yǎng)和訓練“職業(yè)教育要培養(yǎng)同二十一世紀我國社會主義現代化建設要求相適應的、具備綜合職業(yè)能力和全面素質的、直接在生產、服務、技術和管理第一線工作的應用性人才”，這決定了我們教學的指導思想是以崗位能力為本位。計算機繪圖能力的培養(yǎng)和訓練正是滿足了這樣一種思想。計算機繪圖是企業(yè)需要的一種技能。工礦企業(yè)很多技術圖樣（新產品的設計，老設備的改造，舊的技術圖樣的磁盤保存等等）都需要在計算機上完成。現在計算機繪圖軟件有很多種，每種都有它的特點，但主要內容是一致的，包括平面圖形的繪制和三維實體的繪制以及尺寸和技術要求的標注

24、。學生重點掌握1-2種繪圖軟件，達到非常熟練的程度，在以后的課程設計和畢業(yè)設計中，能將所有的零件圖和裝配圖用計算機繪制出來。要達到這樣一種能力，在制圖課的教學中就必須安排足夠多的時間上機教學和練習。AutoCAD中平面圖形的繪制需要20多學時，實體造型需要20多學時，這些學時可以安排在制圖課的總學時中，制圖的理論知識可以融合在上機的訓練中，例如，繪圖的基本知識與AutoCAD繪圖環(huán)境放在一起介紹；投影原理結合AutoCAD的基本繪圖命令（含點、線、面、圓等）來介紹；截交線、相貫線、組合體等內容和實體造型中的拉伸結合起來，通過拉伸增料和旋轉增料可以得到各種基本體的三維實體，通過拉伸增料、拉伸除料及旋轉除料可以得到疊加式組合體和切割式組合體，同時可以從多個方向來觀察它的投影，得到三視圖；圖形的尺寸注法融入AutoCAD尺寸標注的設置中；標準件和常用件融入塊和