綜合培養(yǎng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力模式的研究與實(shí)踐

李冬梅　張持重　石米娜

摘 要:結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,綜合培養(yǎng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力,探索出適合現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力綜合培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);培養(yǎng)目標(biāo);綜合培養(yǎng)

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速普及和不斷發(fā)展,把計(jì)算機(jī)引入工程設(shè)計(jì)與制造的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)已在工程界推廣和應(yīng)用。其發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。在現(xiàn)代工業(yè)中,工程圖樣作為工程界的語(yǔ)言起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的尺規(guī)繪制工程圖樣勞動(dòng)量大、效率低、修改困難;計(jì)算機(jī)繪制的工程圖樣以其圖面清晰、易于修改、便于存檔的優(yōu)勢(shì)而備受青睞。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單工具設(shè)計(jì)已是必然,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力成為工程技術(shù)人員必備的能力。如何適應(yīng)新的形勢(shì)需要,使學(xué)生在校期間具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力,是高等教育面臨的一個(gè)重要課題[1]。

研究初期,為適應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的要求,許多高校對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)模式進(jìn)行了有益的探索和大膽的嘗試。例如:在多學(xué)時(shí)工程圖學(xué)課中增加了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容或增開(kāi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)選修課等,都取得較好的效果。但我校工程圖學(xué)教學(xué)課時(shí)不斷減少,如果設(shè)在教學(xué)內(nèi)容之后,又受總學(xué)時(shí)的約束,往往是其內(nèi)容講的不深不透,因此,我們對(duì)工程圖學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容作了一定的調(diào)整,在確保工程圖學(xué)教學(xué)質(zhì)量的前提下,把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容與工程圖學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合起來(lái),形成適合我校特點(diǎn)同步教授的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的模式。例如:講到工程圖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的圖紙幅面時(shí),我們同時(shí)介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Auto CAD的圖紙界限命令;講到工程圖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)圖線時(shí),介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Auto CAD的圖層和線型命令。課后布置的作業(yè)將尺規(guī)作圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)融合在一起,尺規(guī)作圖比較容易掌握,而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)由于指令眾多,最初幾次繪圖速度較慢,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)越性不能完全體現(xiàn)出來(lái),學(xué)生使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的熱情容易受挫,因此教師一定要積極引導(dǎo)學(xué)生,用心輔導(dǎo),隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件操作熟練程度的提高,繪圖速度、質(zhì)量均有較大的提高,學(xué)生也真正體會(huì)到了掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的必要性。隨著工程圖學(xué)內(nèi)容進(jìn)行,學(xué)生的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基本能力也隨之培養(yǎng)出來(lái)。而教師備課的信息量和難度卻大大增加了,這就促進(jìn)了教師業(yè)務(wù)的鉆研,加大了教師在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)、科研的投入,為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)、科研創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用,各種設(shè)計(jì)軟件的日趨完善,特別是計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)逐步在制造企業(yè)應(yīng)用和推廣,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在各生產(chǎn)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用,社會(huì)對(duì)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力要求越來(lái)越高,即不再滿足要求學(xué)生具有一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基本能力,而要求學(xué)生具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力。我們?cè)谠信囵B(yǎng)模式的基礎(chǔ)上,在不改變課程體系,不增加教學(xué)時(shí)數(shù)的情況下,加強(qiáng)教學(xué)管理,將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)有機(jī)地融入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中,避免各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)間內(nèi)容的重疊和脫節(jié),使各教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體,使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)成為龐大的系統(tǒng)工程,形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力綜合培養(yǎng)的模式。其理念和思路適應(yīng)新的形勢(shì)要求,并有一定創(chuàng)新,是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的有效途徑[2]。具體思路如下。

1 明確工程圖學(xué)課程中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)

通過(guò)幾年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的研究,我們深刻體會(huì)到:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是系統(tǒng)工程,不是工程圖學(xué)課可以獨(dú)自完成。傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)內(nèi)容即是工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),又是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人們圖形思維及形體設(shè)計(jì)表達(dá)的一種工具,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,企業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造模式發(fā)生了重大的改變,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法也在日新月異的變化,因此我們?cè)诠こ虉D學(xué)教學(xué)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基本能力培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,有意識(shí)加強(qiáng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)意識(shí)的培養(yǎng)。

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段都有很大變化,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(三維造型為主)成為主流。很多企業(yè)已利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì),部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了三維CAD模型直接到NC數(shù)據(jù)指令的生成,這中間已不需要三維到二維的轉(zhuǎn)換;我們?cè)跒槠髽I(yè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí),許多企業(yè)要求首先提供三維參數(shù)化造型設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中直接三維設(shè)計(jì)和二維工程繪圖設(shè)計(jì)并用的設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用和普及,對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)模式帶來(lái)巨大的沖擊,因此,在工程圖學(xué)課程中科學(xué)融入現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)意識(shí)的培養(yǎng)是社會(huì)的需求。

我們?cè)诠こ虉D學(xué)教學(xué)中,改革傳統(tǒng)單一的二維表達(dá)手段,引入三維造型技術(shù)作為教學(xué)手段,在多媒體的教學(xué)平臺(tái)上與教學(xué)內(nèi)容全面融合,既豐富了學(xué)生三維空間表象,又培養(yǎng)了學(xué)生先進(jìn)設(shè)計(jì)思想和表達(dá)意識(shí)。如:在組合體教學(xué)中,通過(guò)三維建模軟件如UgNX建立簡(jiǎn)單體三維模型,并通過(guò)布爾運(yùn)算、拉伸、旋轉(zhuǎn)等造型方法得到組合體的不同構(gòu)型。通過(guò)上述過(guò)程,學(xué)生不但輕松掌握組合體形體分析方法,同時(shí)還了解了三維造型的基本方法,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)了學(xué)生用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的意識(shí),為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的形成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)融入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、合理調(diào)整教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容

工程圖學(xué)的測(cè)繪是檢驗(yàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)工程圖學(xué)課程后,總結(jié)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的重要教學(xué)環(huán)節(jié),也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力初步形成的重要時(shí)期,我們對(duì)其內(nèi)容和要求進(jìn)行了相應(yīng)的改革。以機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)為例,以往測(cè)繪內(nèi)容為一級(jí)減速器,時(shí)間為二周,內(nèi)容和后續(xù)的機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)有重疊部分,因此,我們把測(cè)繪內(nèi)容改革為更貼近其專業(yè)的齒輪泵測(cè)繪。為適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段,我們將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)融入測(cè)繪實(shí)踐中,改變了以往要求學(xué)生在徒手草圖的基礎(chǔ)上用尺規(guī)作圖,只重視工程圖學(xué)教學(xué)內(nèi)容的總結(jié)和運(yùn)用,卻忽視了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力綜合培養(yǎng)環(huán)節(jié)脫節(jié)的狀況。要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)繪制部分零件工作圖及裝配工作圖,并適當(dāng)引入三維設(shè)計(jì)手段,即提高了學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力,又提高了測(cè)繪的質(zhì)量。

機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是工程圖學(xué)測(cè)繪后,機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)又一較為重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),同為二周,任務(wù)為設(shè)計(jì)2級(jí)減速器并給出工作圖,其重點(diǎn)為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。但以往由于尺規(guī)作圖效率低,學(xué)生把大部分時(shí)間用于尺規(guī)作圖上,指導(dǎo)教師只能給學(xué)生比較明確的設(shè)計(jì)任務(wù),學(xué)生的設(shè)計(jì)發(fā)揮空間很小,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)引入到機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中,合理調(diào)整了其繪圖環(huán)節(jié)的內(nèi)容,提高了繪圖效率,節(jié)省了繪圖時(shí)間。使機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)改革成為可能,教師根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的要求,給學(xué)生以較大的設(shè)計(jì)空間,有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,同時(shí)也提高了機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的檔次和質(zhì)量。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生步入社會(huì)前的最后一次綜合設(shè)計(jì)過(guò)程,也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力綜合形成和應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。因此在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題方面,應(yīng)根據(jù)社會(huì)的最新需要,增加計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、分析內(nèi)容,由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力與各教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合,學(xué)生已具有一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力,因此,畢業(yè)設(shè)計(jì)的繪圖質(zhì)量和速度明顯提高。我們根據(jù)目前高校學(xué)生大多具有良好的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、頭腦靈活、反應(yīng)快、思路新、愿意接受新事物、尤其對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)、使用、開(kāi)發(fā)感興趣的特點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生在繪圖軟件Auto CAD的基礎(chǔ)上,開(kāi)設(shè)選修課,學(xué)習(xí)較領(lǐng)先、建模功能強(qiáng)大的軟件,如:Solid works、Unigraphics NX 、ADAMS等。先進(jìn)軟件的引入,大大開(kāi)闊了學(xué)生的視野,使畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)較領(lǐng)先、水平較高。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)引入到畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)也將工程圖學(xué)教師融入到其中,工程圖學(xué)教師豐富了專業(yè)知識(shí),為有針對(duì)性地搞好工程圖學(xué)教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)專業(yè)教師也豐富了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)知識(shí),使其指導(dǎo)設(shè)計(jì)水平上了一個(gè)臺(tái)階。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)幾年的改革、研究、實(shí)踐,我校計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力綜合培養(yǎng)的思路,已融入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),受到各教學(xué)部門的重視,學(xué)生的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力突出,受到用人單位的好評(píng)。此項(xiàng)研究在院領(lǐng)導(dǎo)的支持和關(guān)心下已取得階段性的成果,具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]董國(guó)耀.跨入21世紀(jì)的中國(guó)圖學(xué)教育[A].圖學(xué)教育研究2002[C].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[2]賈志欣.面向CAD/CAM/CAE的機(jī)械制圖教學(xué)研究與實(shí)踐[J].學(xué)術(shù)前沿.2005.

作者簡(jiǎn)介:李冬梅(1966-),女,吉林省吉林市人,副教授,主要研究方向:工程圖學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。