淺析機(jī)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(jī)械制圖》與《AutoCAD》是工科院校中開(kāi)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(duì)獨(dú)立、分開(kāi)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(dú)授課,導(dǎo)致內(nèi)容重復(fù)、課時(shí)增加、學(xué)習(xí)負(fù)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(jì)算機(jī)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(shí)圖能力和空間想象能力作為共同目標(biāo)。因此,如何將這兩門課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái),構(gòu)建機(jī)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(wèn)題。
2教學(xué)改革的背景
傳統(tǒng)的《機(jī)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(shí)際操作,學(xué)生則通過(guò)大量練習(xí)鞏固知識(shí)。實(shí)踐證明,這種教學(xué)方法是成功的。近幾年來(lái),現(xiàn)有制圖教材面臨的最大問(wèn)題是因課時(shí)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(méi)有降低,相對(duì)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(duì)讀圖感到吃力。在學(xué)時(shí)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(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)對(duì)技術(shù)人員的技能要求存在較大差距。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)《機(jī)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(wú)可比擬的優(yōu)越性。目前,機(jī)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(duì)計(jì)算機(jī)繪圖感興趣,而對(duì)手工作圖不肯用心學(xué),難以達(dá)到既能利用手工作圖和識(shí)讀工程圖,又能使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行繪圖的培養(yǎng)目標(biāo)。因此,急需對(duì)機(jī)械制圖與CAD課程的教學(xué)體系進(jìn)行大膽的改革。
3《機(jī)械制圖》與《CAD》的關(guān)系
作為“工程界的共同語(yǔ)言”《,機(jī)械制圖》主要研究繪制和閱讀機(jī)械圖樣的原理和方法,內(nèi)容包括《機(jī)械制圖》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)、線、面的投影,基本體、組合體、截交線、相貫線的畫法以及標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械圖樣的基本知識(shí)、基本方法和技能,能夠識(shí)讀和繪制中等復(fù)雜程度的機(jī)械零件圖和裝配圖。
《AutoCAD》中的CAD是ComputerAidedDesign的縮寫,即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖軟件包,是當(dāng)前最流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一。AutoCAD軟件具有強(qiáng)大的繪圖功能,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電子、化工等行業(yè),是精確地進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)、繪制機(jī)械零件圖和裝配圖的最佳軟件。AutoCAD的應(yīng)用是機(jī)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(qiáng)大的繪圖功能和編輯修改功能,可以快速、準(zhǔn)確、美觀地表達(dá)出所要畫的機(jī)械圖樣,極大的提高了繪圖效率和繪圖質(zhì)量。
《機(jī)械制圖》與《AutoCAD》的關(guān)系。一方面,機(jī)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(dú)立進(jìn)行,必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規(guī)律、表達(dá)方法和國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基礎(chǔ)上才能應(yīng)用CAD畫出符合要求的機(jī)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(jì)算機(jī)來(lái)代替人的思維,而是甩開(kāi)圖板,利用計(jì)算機(jī)這一先進(jìn)的現(xiàn)代工具來(lái)推動(dòng)機(jī)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(cè)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(guò)程,有利于突出機(jī)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(shí)軟件的功能,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械CAD的學(xué)習(xí)興趣和積極性。
4機(jī)械制圖與CAD課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)改革措施
目前,傳統(tǒng)機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)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(jī)械制圖教材中添加幾章計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容,這種方法簡(jiǎn)單易行、操作簡(jiǎn)便,但由于計(jì)算機(jī)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(xí)計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)進(jìn)行充分練習(xí),導(dǎo)致對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖學(xué)習(xí)不深入,學(xué)習(xí)效果不理想。二是獨(dú)立式,將計(jì)算機(jī)繪圖單獨(dú)列為一門課,這種方法可以突出計(jì)算機(jī)繪圖的重要性,但機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖在時(shí)間段上進(jìn)行分離教學(xué),不可避免地造成機(jī)械制圖投影原理和計(jì)算機(jī)運(yùn)用方面的脫節(jié),達(dá)不到預(yù)期教學(xué)效果。三是整合式,將機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)繪圖整合成一門課,以各個(gè)知識(shí)點(diǎn)為單元,先后或同時(shí)介紹機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)繪圖,這種方法能將這兩門課很好地結(jié)合起來(lái),使學(xué)生達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。經(jīng)過(guò)對(duì)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(shí)踐中探究了一種將兩門課程有機(jī)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(jī)械制圖與CAD》課程,以應(yīng)用為目的對(duì)原有的教材和教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化,整合后的課程內(nèi)容為:
�、僦茍D的基本知識(shí)和技能,包括課程的基本要求,制圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等;
②AutoCAD基礎(chǔ)知識(shí),包括用戶界面、設(shè)置繪圖環(huán)境和圖層、基本命令等;
�、埸c(diǎn)、線、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;
⑤組合體視圖及尺寸標(biāo)注,包括畫組合體視圖的方法,組合體的尺寸標(biāo)注,以及上機(jī)繪制組合體視圖并標(biāo)注其尺寸;
�、迿C(jī)件的表達(dá)方法,包括各種表達(dá)方法的應(yīng)用,以及AutoCAD機(jī)件表達(dá)方法的上機(jī)練習(xí);
⑦標(biāo)準(zhǔn)件和常用件,包括螺紋連接,齒輪,鍵、銷連接等,以及上機(jī)繪制標(biāo)準(zhǔn)件和常用件;
�、嗔慵䦂D,包括視圖選擇、尺寸標(biāo)注、極限與配合、表面粗糙度、形位公差、零件上常見(jiàn)工藝結(jié)構(gòu)、讀圖方法,以及上機(jī)繪制零件圖并進(jìn)行文字、尺寸、形位公差及粗糙度等標(biāo)注;
�、嵫b配圖,包括裝配圖的畫法,裝配圖的尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求、明細(xì)欄,并要求上機(jī)繪制裝配圖;
�、鈱ｎ}測(cè)繪,強(qiáng)調(diào)綜合技能的訓(xùn)練,利用一周的時(shí)間進(jìn)行零部件測(cè)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(lái)講授,使教學(xué)更加靈活。每一部分內(nèi)容都要求學(xué)生對(duì)徒手繪圖、讀圖與計(jì)算機(jī)繪圖三個(gè)方面達(dá)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(shí),通過(guò)對(duì)模型的旋轉(zhuǎn)、剖切等操作,加深學(xué)生對(duì)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(jì)算機(jī)繪圖應(yīng)該同樣重要,作業(yè)要求在圖紙上和AutoCAD中同時(shí)完成。對(duì)組合體和零件圖的識(shí)讀及繪制是傳統(tǒng)的《機(jī)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,兩門課程結(jié)合起來(lái),板圖作業(yè)在AutoCAD中建立三維模型,使三視圖和計(jì)算機(jī)三維模型得到一一對(duì)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(gè)人或團(tuán)體合作,利用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的機(jī)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(shí)到了AutoCAD軟件作為一種設(shè)計(jì)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(duì)這些困難的克服,也可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)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(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng),因此,學(xué)習(xí)中應(yīng)重視理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng),注重對(duì)理論知識(shí)、基本方法的學(xué)習(xí),同時(shí)由淺入深地進(jìn)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(yán)格遵守國(guó)家的有關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn),對(duì)自己嚴(yán)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(shí)、能力、素質(zhì)相結(jié)合的考核制度,將機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖有機(jī)結(jié)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(jī)練習(xí)、筆試及利用CAD實(shí)際上機(jī)繪圖等綜合考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。
5教學(xué)改革效果及結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明,將《機(jī)械制圖》與《AutoCAD》兩門課程有機(jī)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(shí)的同時(shí),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(jī)械制圖課程顯示出極大的活力,CAD輔助制圖可以加深對(duì)機(jī)械制圖原理和方法的理解,機(jī)械制圖的原理和方法可以幫助學(xué)生對(duì)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(fù)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(shí)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(jī)械制圖與CAD課程的教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)、動(dòng)態(tài)、循環(huán)反復(fù)和逐步完善的過(guò)程,隨著計(jì)算機(jī)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(jìn)的軟件的應(yīng)用也將越來(lái)越普及,今后對(duì)制圖課程的改革也應(yīng)隨著這種趨勢(shì)的發(fā)展而變化,對(duì)相關(guān)課程作進(jìn)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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