整合機械制圖與CAD課程一體化教學(xué)改革的探索

陳小紅

摘 要：隨著時代的發(fā)展，機械制圖和CAD這兩門課程已經(jīng)有機地結(jié)合在一起。為了促進該課程的發(fā)展，人社部要求進行一體化課改，采用“工學(xué)結(jié)合”一體化的教學(xué)模式進行教學(xué)。筆者結(jié)合教學(xué)實際情況，對整合兩門課程進行一體化教學(xué)作了分析，并針對課程的開設(shè)提出一些建議。

關(guān)鍵詞：機械制圖 CAD 一體化教學(xué) 整合

在職業(yè)院校中，機械制圖為實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是機械專業(yè)進一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)知識的基礎(chǔ)。近年來，針對機械制圖課程的開設(shè)，提出的觀點分為兩種：一是機械制圖與CAD兩門課程各自獨立存在，兩者沒有任何聯(lián)系；一是機械制圖課程完全能被CAD課程所取代。這兩種觀點都是對兩門課程之間關(guān)系的一種不正確的認識。只有把兩門課程有機地結(jié)合在一起工學(xué)結(jié)合，才能有效地提高機械制圖的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與職業(yè)能力。

一、機械制圖與CAD教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.機械制圖的教學(xué)現(xiàn)狀

在職業(yè)學(xué)校中，機械制圖這門課程主要是對學(xué)生繪圖、識圖以及制圖能力的培養(yǎng)。保證學(xué)生能夠熟練準(zhǔn)確地掌握正投影的相關(guān)理論知識，掌握繪制圖樣的最基本常識、讀圖能力、繪圖的基本方法以及部分繪圖技能，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力以及養(yǎng)成作圖的良好習(xí)慣，這些都是學(xué)習(xí)機械制圖的目的。機械制圖需要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。傳統(tǒng)的教學(xué)模型與掛圖的教學(xué)方式很難調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且在使用模型與掛圖的過程中存在著極大的局限性，使得學(xué)生的思維能力也將大大下降，在對以后學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生明顯在讀圖方面感到吃力。特別是在學(xué)時少，學(xué)習(xí)內(nèi)容多的情況下，單一的機械制圖教學(xué)模式，將導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率下降。

2.CAD的教學(xué)現(xiàn)狀

近來，在多數(shù)職業(yè)學(xué)校中的CAD教學(xué)中，學(xué)校僅僅重視軟件功能與應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)性，缺少針對性，因而CAD的實用價值反而不能讓學(xué)生真切地感受到。此外，CAD教學(xué)與相關(guān)的學(xué)科聯(lián)系不緊密，而且學(xué)校中學(xué)生在識圖與繪圖方面的能力嚴重不足，對技術(shù)的要求不能很好地理解，且不能夠遵守企業(yè)的需求與意圖，正確地繪制零件圖及裝配圖。同時，在教學(xué)中，很多老師并非機械專業(yè)出身，雖然知道如何操作Auto CAD，但是因為不能將機械專業(yè)知識與技能聯(lián)系在一起，也不能進行清晰的講解。再有，就是技校學(xué)生基礎(chǔ)本身就差，因而在使用Auto CAD對零件圖和裝配圖進行繪制的時候，很難準(zhǔn)確地畫出，更別說通過軟件來設(shè)計和制造機械了。

學(xué)校在對企業(yè)和畢業(yè)學(xué)生做了大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，明確了機械制圖課程的開設(shè)要整合機械制圖與CAD進行一體化教學(xué)。

二、充分利用工學(xué)結(jié)合的教學(xué)優(yōu)勢

1.工學(xué)結(jié)合，通過經(jīng)典案例帶著目的學(xué)習(xí)

目前，我國職業(yè)教育實行“2+1”模式，就是要讓學(xué)生進入工廠實踐。因此，我們可以運用學(xué)校資源和校企合作的資源，選取難度適中的案例進行教學(xué)。主要考慮到以下幾點：一是案例的代表性，內(nèi)容的囊括性，二是難度適中，三是緊扣教學(xué)任務(wù)，體現(xiàn)思維力、分析力、動手能力的提升。

機械制圖教學(xué)的完成需要進行實踐活動，換言之就是大量的機械繪圖。手工機械繪圖工作太過繁重，并且效率低下，因此，需要采用高效率的CAD繪圖代替手工機械制圖。通過工學(xué)結(jié)合，把企業(yè)的圖樣引進到教學(xué)中，讓學(xué)生盡早適應(yīng)企業(yè)的需求。

2.通過學(xué)生參與，調(diào)動其積極性，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果

從頂崗實習(xí)的反饋來看，很多時候教師認為學(xué)生掌握得比較好的內(nèi)容，在學(xué)生進入真正的崗位之后，也容易出現(xiàn)問題。這就讓我們反思，是不是我們的檢測手段太過模式化。

在教學(xué)中，我們要將機械制圖與CAD兩門課程實現(xiàn)有機地結(jié)合起來。在理論課堂中，教師要以機械制圖為主，將傳統(tǒng)的模型與圖樣的教學(xué)方法徹底地摒除，全部改由CAD軟件來進行教學(xué)。在課后完成作業(yè)中，圖紙、圖板等繪圖方式也應(yīng)完全棄用，讓學(xué)生使用計算機完成繪圖。在課堂上，教師可以讓學(xué)生對傳統(tǒng)的繪圖知識與理論進行了解，并適當(dāng)?shù)伢w驗和嘗試傳統(tǒng)手工繪圖的方法，以此來培養(yǎng)工科學(xué)生嚴謹認真的學(xué)習(xí)態(tài)度與工作態(tài)度。學(xué)生通過這種工學(xué)一體的模式，既能夠?qū)C械制圖的宏觀制圖能力調(diào)動起來，同時又能夠?qū)AD的具體操作能力結(jié)合起來，這是課堂板塊教學(xué)所達不到的一種自然狀態(tài)。

三、機械制圖和CAD的一體化教學(xué)設(shè)計

機械制圖與CAD課程是一門重點培養(yǎng)學(xué)生看圖、識圖能力與CAD軟件繪圖技巧有機結(jié)合的課程。在課程中，CAD軟件主要作為一種工具被應(yīng)用在教學(xué)中。機械制圖主要是對正投影法、三視圖以及草畫軸測圖、簡單圖樣表達、零件圖草繪等內(nèi)容的講解，也是學(xué)生學(xué)習(xí)制圖所需要的最基礎(chǔ)的技能。在CAD課程中，幾何圖、復(fù)雜組合體與圖樣表達法、零件圖以及裝配圖等制圖內(nèi)容實現(xiàn)一體化。老師利用較少的課時就能夠?qū)C械制圖有效地講解，而將更多的時間放在CAD一體化教學(xué)中。

對此，我們結(jié)合教學(xué)實例對機械制圖與CAD的整合教學(xué)進行介紹。

1.注重檢測學(xué)生CAD制圖的規(guī)范，加大制圖原理的強化

機械制圖最根本的基礎(chǔ)正是《機械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)，同時也作為機械工業(yè)生產(chǎn)中一種最根本的技術(shù)文件。把圖樣幅面、標(biāo)題欄、字體、比例以及線型等放置在“CAD的基本設(shè)置”中進行講解。

2.零件圖的識圖以及繪制需要掌握的重點

學(xué)生在參加工作之后，工作內(nèi)容都離不開看圖，因而在教學(xué)中，我們把識圖與繪制零件圖作為重點項目進行教學(xué)。在該課程中，每一個零件圖被當(dāng)做單一的項目，CAD軟件教學(xué)主要是對繪圖進行訓(xùn)練。一般來說，繪圖訓(xùn)練主要是針對技巧與方法的要求。尺寸的標(biāo)注內(nèi)容一般放在零件圖學(xué)習(xí)中，主要通過標(biāo)注零件圖的尺寸對如何設(shè)置尺寸標(biāo)注樣式和如何使用尺寸標(biāo)準(zhǔn)命令等進行詳細的講解。在技術(shù)要求中，我們對表面粗糙度的講解，主要是按照屬性設(shè)置進行，通過形位間的公差快速地對其進行設(shè)置標(biāo)注，其中，極限尺寸要使用文字注釋的方法進行標(biāo)注。

3.在其他具體問題中的機械制圖原理重點

CAD在機械制圖國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用中，其重點與難點是機械制圖與CAD組合的內(nèi)容，第三視圖的補充、圖線的補缺，也是其中的重要內(nèi)容。通常，在機械制圖中，多是通過簡單的形體例子來進行分析，復(fù)雜的形體則通過CAD建模，通過一些實體模型讓學(xué)生在課堂中練習(xí)三視圖，通過二維視圖讓學(xué)生建立三維的實體。這是一個先易后難的教學(xué)過程，采用形體分析法與線面分析法來對實體模型進行分析，通過分析與參照實體的模型進行具體的講解。通過疊加法、切割法以及講解與練習(xí)的結(jié)合，運用在三維實體中，很好地實現(xiàn)二維視圖。例如，形體的前后、左右及上下視圖可以通過對實體的自由旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。在課堂中，教師多采用引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生自己動手操作，通過具體實際案例的訓(xùn)練，讓學(xué)生不再覺得制圖課有難度，反而感到課程的生動與趣味，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.使用CAD剖視圖教學(xué)

剖視圖是用來表示物體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的方法。當(dāng)視圖中存在虛線、虛線與實線重疊，難以用視圖表達機件不可見部分的形狀時，或者當(dāng)視圖中虛線過多，影響到圖形清晰、影響標(biāo)注尺寸時，常常需要用剖視來表達。在講解時，多采用一些形體簡單的例子來分析，至于一些形體復(fù)雜的例子，則可以通過CAD軟件進行詳細的剖析。通過CAD軟件的零件建模，然后運用剖切功能將零件剖開，對其中的孔、槽等結(jié)構(gòu)進行分析。教師在不同位置剖切平面，逐一對形體進行剖切，分析剖切位置對剖視圖畫法產(chǎn)生的影響，由此加深學(xué)生對剖視圖的理解，并熟練地掌握這種方法。使用CAD剖視圖（如圖1）能夠為老師講課帶來很多便利，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，并且能夠引導(dǎo)和帶動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，在短時間內(nèi)就能將教學(xué)任務(wù)有效完成，取得事半功倍的效果。

5.使用CAD掌握對裝配體整體的認識

學(xué)生對裝配體缺少整體上的認識，對裝配體的結(jié)構(gòu)、工作原理、零件間的裝配、鏈接以及主零件的結(jié)構(gòu)形狀認識不足。在裝配體的教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的教具模型和圖例教學(xué)方式遠遠不能滿足教學(xué)的需求，因而CAD的利用就成為一種必然地選擇。教師可以將多個三維實體零件組合在一起形成裝配體，并對此進行模擬裝配。還可以通過零件模型（如圖2），讓學(xué)生了解每一個裝配體的真實形狀，清楚地掌握零件間的關(guān)系和動力傳動的具體路徑。

圖2 臺虎鉗裝配圖

6.適當(dāng)拓寬CAD制圖的運用范圍

教師根據(jù)學(xué)生的就業(yè)實際和興趣需要，可以適當(dāng)拓寬軟件的應(yīng)用范圍，例如建筑、電子等專業(yè)，但在教學(xué)嘗試中要遵循機械制圖或者相關(guān)制圖的標(biāo)準(zhǔn)和原理。

CAD軟件為機械制圖教學(xué)帶來了極大的直觀性與趣味性，也有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

四、結(jié)論

機械制圖與CAD一體化教學(xué)，將不同學(xué)科中的理論知識與技能穿插在一起，并運用于整個教學(xué)過程中，讓學(xué)生通過對教學(xué)項目的學(xué)習(xí)，熟練掌握相關(guān)專業(yè)知識與操作技能。隨著教學(xué)項目的進行，學(xué)生的創(chuàng)新能力與解決問題的能力得到了極大的進步與提高，老師也得到了鍛煉和提高，特別是在專業(yè)理論和專業(yè)技能的綜合能力方面得到了有效提升。

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（作者單位：廣東茂名市第二高級技工學(xué)校）