中職CAD軟件應(yīng)用教學(xué)初探

黃流水

摘要：CAD軟件應(yīng)用課程是中職學(xué)校一門較新的學(xué)科。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從CAD軟件的功能及其在機(jī)械行業(yè)中的作用、CAD軟件與機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)系、CAD軟件在機(jī)械行業(yè)中的正確使用等幾方面，對(duì)中職學(xué)校機(jī)械類專業(yè)CAD軟件應(yīng)用教學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的探討。

關(guān)鍵詞：CAD；設(shè)計(jì)；數(shù)字化

現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)于職業(yè)人才的需求不斷加大，這對(duì)于我們職業(yè)教育的發(fā)展來(lái)說(shuō)是難得的機(jī)遇。而在學(xué)校的發(fā)展中，教學(xué)是學(xué)校的生命線，如何在現(xiàn)有條件下不斷提升教學(xué)水平是我們每位教師都在思考的問(wèn)題。CAD軟件應(yīng)用課程是隨著現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而新發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科，而正是因?yàn)樗l(fā)展起來(lái)的時(shí)間較短，在這門學(xué)科的教學(xué)過(guò)程中，因?yàn)椴粔蚴煜ぃ偌由下氈械膶W(xué)生文化課薄弱，學(xué)習(xí)能力較弱，使很多學(xué)生在學(xué)習(xí)這門學(xué)科的過(guò)程中遇到了不少的困惑。筆者從事中職學(xué)校CAD軟件教學(xué)工作十幾年，現(xiàn)就CAD軟件的一些基本問(wèn)題，談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。

一、CAD軟件的功能及其在機(jī)械行業(yè)中的用途

CAD我們又稱之為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是英文Computer Aided Design的縮寫，它是指在我們?cè)O(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分利用計(jì)算機(jī)及相關(guān)的軟件和圖形設(shè)備來(lái)完成我們的設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們利用計(jì)算機(jī)對(duì)一些設(shè)計(jì)或者方案進(jìn)行模擬、分析和比較，從而對(duì)日后的實(shí)際工作提供借鑒、指導(dǎo)和參考。相對(duì)于傳統(tǒng)的制圖，使用CAD程序制圖解決了運(yùn)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)，以及容易出現(xiàn)失誤的問(wèn)題，同時(shí)經(jīng)過(guò)比較和驗(yàn)證，我們往往能夠找到最優(yōu)方案，這對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)都是非常有幫助的。

對(duì)于在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用來(lái)看，CAD技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用的各個(gè)方面，如機(jī)械的模型設(shè)計(jì)、工作過(guò)程的模擬、動(dòng)畫設(shè)計(jì)、外觀色彩和造型效果評(píng)價(jià)等諸多環(huán)節(jié)，大大方便了機(jī)械制造的整個(gè)流程。

二、CAD軟件與機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)系

（一）CAD軟件對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的輔助作用

我們常說(shuō)的機(jī)械設(shè)計(jì)是指根據(jù)生產(chǎn)的需要，為了保證產(chǎn)品能夠符合最終的生產(chǎn)、使用的需求，在設(shè)計(jì)出具體的產(chǎn)品之前，就構(gòu)思產(chǎn)品的構(gòu)造、材料、運(yùn)動(dòng)方式、能量轉(zhuǎn)換形式，甚至產(chǎn)品外觀、造型等各環(huán)節(jié)，然后利用CAD技術(shù)通過(guò)二維或者三維繪圖、數(shù)據(jù)分析、文檔處理等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)模擬化設(shè)計(jì)?；蛘哒f(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)就是模擬加工、模擬裝配、模擬運(yùn)行，實(shí)際上就是工程師在自己腦子里模擬設(shè)計(jì)未成形產(chǎn)品的思路?？梢姡粋€(gè)不懂相關(guān)的工藝、測(cè)量、裝配、調(diào)試技術(shù)的工程師，無(wú)法進(jìn)行真正的機(jī)械設(shè)計(jì)，而CAD軟件利用其應(yīng)用程序進(jìn)行工程計(jì)算分析，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬、優(yōu)化、確定產(chǎn)品主要參數(shù)，利用圖形處理和動(dòng)畫技術(shù)對(duì)模型進(jìn)行仿真檢驗(yàn)、自動(dòng)繪圖并輸出圖紙、數(shù)據(jù)等各種形式的設(shè)計(jì)結(jié)果的強(qiáng)大功能，正好彌補(bǔ)設(shè)計(jì)者的這一不足。

CAD軟件廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、建筑等各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，它是提高產(chǎn)品與工程技術(shù)水平、降低消耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。CAD技術(shù)及其應(yīng)用程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。而能不能很好地支持自頂向下的創(chuàng)成設(shè)計(jì)構(gòu)思，是評(píng)價(jià)CAD軟件能力的主要指標(biāo)。可以這么說(shuō)，CAD軟件能夠完整地再現(xiàn)工程師的思維過(guò)程，并利用計(jì)算機(jī)完成過(guò)去必須在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)才能完成的過(guò)程。因此，人們都說(shuō)，CAD軟件是機(jī)械設(shè)計(jì)者最實(shí)用、最有效率的輔助者。

（二）機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)CAD軟件應(yīng)用的影響

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)則是：設(shè)計(jì)人員在充分考慮用戶對(duì)產(chǎn)品功能需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己企業(yè)的設(shè)備配置、技術(shù)水平等客觀條件。首先構(gòu)思并表現(xiàn)出產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)即機(jī)械裝配體，并進(jìn)行必要的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)合理性等等分析認(rèn)證；接下來(lái)才是產(chǎn)品中具體零部件的設(shè)計(jì)和表現(xiàn)，并進(jìn)一步細(xì)化到零件加工和機(jī)械裝配等工藝以及產(chǎn)品外觀造型的完善。在這一過(guò)程中，每一個(gè)零部件作為整臺(tái)機(jī)器的組成部分，在具備自身的特定功能的同時(shí)，也都必須與其它零部件建立緊密而正確的聯(lián)系，才有可能共同完成好整個(gè)產(chǎn)品所需完成的功能。這樣的規(guī)則決定了：零件是不可能被單獨(dú)設(shè)計(jì)出來(lái)的，任何零件被設(shè)計(jì)出來(lái)的唯一目的就是“與相關(guān)結(jié)構(gòu)一起被使用”。也就是說(shuō)，每一個(gè)零件在其設(shè)計(jì)的過(guò)程中，是要根據(jù)自身在整臺(tái)機(jī)器中的裝配關(guān)聯(lián)性，不斷地與其它相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流的。

總之，設(shè)計(jì)的全過(guò)程必須是、也總是以“裝配中的關(guān)聯(lián)關(guān)系”為基礎(chǔ)進(jìn)行的。

那么，CAD軟件作為一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，其作用就是在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，輔助設(shè)計(jì)師們更高效能、高質(zhì)量地體現(xiàn)這種規(guī)則。因此，我們?cè)谑褂肅AD軟件時(shí)，要設(shè)法在現(xiàn)有的軟件功能基礎(chǔ)上，盡可能多地實(shí)現(xiàn)這種“再現(xiàn)”。無(wú)論使用什么樣的CAD系統(tǒng)，使用中都必須始終把握“基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)”這樣一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程。

另外，一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其包含的數(shù)據(jù)是相當(dāng)龐大的，這么多的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)必定需要一個(gè)“庫(kù)”來(lái)存放。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)中，這個(gè)“庫(kù)”就是大量設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件。這種“庫(kù)”里的數(shù)據(jù)不論是從保存、管理，還是查閱、使用的哪一方面來(lái)說(shuō)，必然都是十分費(fèi)事、煩人的。

而數(shù)據(jù)處理本來(lái)就是計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)。既然CAD是計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)過(guò)程，所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，就可以很方便地用磁盤這個(gè)“庫(kù)”來(lái)存放。而且這個(gè)“庫(kù)”就不僅僅是海樣存儲(chǔ)量那么簡(jiǎn)單了，更重要的是這個(gè)“庫(kù)”中的數(shù)據(jù)，幾乎可以毫無(wú)限制地被調(diào)閱、重復(fù)使用和非常方便地修改、完善。

三、提高學(xué)生能力的策略

由上文可見，要真正掌握好CAD軟件的應(yīng)用，使其更好地服務(wù)于我們的專業(yè)，并不是一件十分輕易的事情。那么，有什么方法能夠幫助我們的中職學(xué)生，切實(shí)掌握CAD軟件的操作技能和專業(yè)應(yīng)用能力呢？

（一）關(guān)注學(xué)情，從實(shí)際出發(fā)

現(xiàn)代教育的不斷發(fā)展，對(duì)于教育教學(xué)的研究越來(lái)越深入，其研究顯示，學(xué)校教學(xué)的第一出發(fā)點(diǎn)不是教材而是學(xué)生，這是因?yàn)榻虒W(xué)的目的就是要使學(xué)生通過(guò)學(xué)?？茖W(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)和安排，最終能夠?qū)W有所得、學(xué)有所獲。

我們職業(yè)學(xué)校，面對(duì)的學(xué)生大多數(shù)是在中、高考中成績(jī)不太理想的學(xué)生，他們中的大多數(shù)學(xué)習(xí)習(xí)慣不太好，學(xué)習(xí)能力較弱，綜合起來(lái)就是基礎(chǔ)知識(shí)較差，而要真正用好CAD軟件，無(wú)論是對(duì)使用者的專業(yè)理論知識(shí)，還是計(jì)算機(jī)的操作技能，都有較高的要求。因此在CAD軟件應(yīng)用教學(xué)過(guò)程中，我們一定要對(duì)學(xué)生的實(shí)際水平進(jìn)行充分的調(diào)研，然后結(jié)合學(xué)生的實(shí)際和教材的要求，來(lái)安排教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)進(jìn)度，力爭(zhēng)使學(xué)生在起始階段能夠融入學(xué)科的學(xué)習(xí)中去，這樣才能做到學(xué)科教學(xué)的時(shí)效性。

（二）教師自身一定要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，豐富自身技能

當(dāng)今社會(huì)是信息時(shí)代，知識(shí)的更新速度是非?？斓模瑹o(wú)論是CAD學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，還是教育教學(xué)的理論知識(shí)都需要我們不斷地去領(lǐng)悟、學(xué)習(xí)。從我們教師自身來(lái)說(shuō)，由于應(yīng)用軟件的商業(yè)化運(yùn)作，目前CAD軟件幾乎是每年升級(jí)一個(gè)版本，作為信息技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)成果，其功能不斷擴(kuò)展，性能不斷完善，使用方法也在不斷更新。因此作為這樣一門學(xué)科的教師，一定要緊跟專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向，不斷鞏固并提高自身的應(yīng)用能力。

（三）教學(xué)方面的技能我們也不能忽視

社會(huì)上經(jīng)常說(shuō)，看一位教師教得好不好，關(guān)鍵就是看他的學(xué)生怎么樣。我們身邊不乏這樣的教師——自身專業(yè)理論過(guò)硬、文憑也很“硬”，但是學(xué)生不喜歡上他的課，師生關(guān)系緊張，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量也很差。究其原因，往往就是因?yàn)榻處熥陨斫虒W(xué)技能不夠。據(jù)此，我們每位教師都要有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，在努力提升自身專業(yè)知識(shí)的同時(shí)要注意提升自己的教學(xué)技能，多看書、多聽課、勤學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取走出去，不斷開拓自身視野，豐富自身技能。

（四）夯實(shí)基礎(chǔ)、打造過(guò)硬的基本功

CAD技術(shù)作為工程設(shè)計(jì)的輔助手段，要求我們?cè)趹?yīng)用過(guò)程中，每一個(gè)操作環(huán)節(jié)都要準(zhǔn)確到位，絕對(duì)不能出現(xiàn)絲毫差錯(cuò)。這就需要我們?cè)趯W(xué)校教學(xué)環(huán)節(jié)一定要對(duì)學(xué)生高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，這就需要我們一定要做好學(xué)生的基本功的功課，夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)，為將來(lái)的發(fā)展打下雄厚的根基。

1.培養(yǎng)學(xué)生從繪圖入手，掌握?qǐng)D形繪制與編輯的技能。圖形繪制和編輯是CAD軟件的應(yīng)用入門，也是最基本的環(huán)節(jié)，而相應(yīng)的識(shí)圖能力是掌握好這兩項(xiàng)技能的前提。因此我們要重視基本技能的訓(xùn)練，平時(shí)在上機(jī)練習(xí)的過(guò)程中，都盡可能地根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)來(lái)安排相應(yīng)的訓(xùn)練課題。讓學(xué)生在練習(xí)軟件操作技能的同時(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)其利用軟件解決專業(yè)問(wèn)題的能力。

2.圖形的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。工程圖作為重要的技術(shù)資料，不但用來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，更是用來(lái)指導(dǎo)整個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)乃至使用、維護(hù)全過(guò)程的重要技術(shù)文件。簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們的圖紙，不管它是用手工或者計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)的，其目的都是給別人看的，而且相關(guān)人員也必須能從我們的圖紙中準(zhǔn)確而完整地讀懂其所需的信息。因此，我們?cè)谑褂肅AD軟件作圖的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，按照行業(yè)規(guī)范，準(zhǔn)確、完整地表達(dá)出生產(chǎn)過(guò)程中所需的信息和內(nèi)容。

綜上所述，筆者認(rèn)為，CAD軟件應(yīng)用課程不僅是在講CAD的應(yīng)用知識(shí)，更重要的是要討論如何將設(shè)計(jì)思維在CAD軟件中更好地表達(dá)出來(lái)、如何用CAD軟件進(jìn)行真正的設(shè)計(jì)輔助。學(xué)習(xí)軟件在設(shè)計(jì)中的使用，要解決的核心問(wèn)題是，怎樣正確地將自己的專業(yè)設(shè)計(jì)需要，與軟件的功能整合在一起，以便借助軟件更好地完成專業(yè)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，也要完整地了解軟件的功能，但更主要的是“從專業(yè)設(shè)計(jì)的需求出發(fā)了解軟件功能”。只有達(dá)到這樣的目標(biāo)，才能說(shuō)是真正掌握了CAD軟件的專業(yè)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

1.陳秀寧、陳宗農(nóng)、葉宗興、林世雄，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，浙江大學(xué)出版社，2006.3

2.詹友剛，《AutoCAD機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例精解2012中文版》，機(jī)械工業(yè)出版社，201l.10

3.寧濤、余強(qiáng)，《Pro/E機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程》，清華大學(xué)出版社，2006.6

4.單巖、吳立軍、蔡娥，《三維造型技術(shù)基礎(chǔ)（UG NX版）》，清華大學(xué)出版社，2008.11

【責(zé)編 金 東】