融合Auto CAD技术的“工程图学”教学探讨

张 晶，徐德爱，马贵飞

（镇江高等专科学校 机械系，江苏 镇江 212003）

0 引言

随着计算机科学和技术的发展，工程设计方法和手段发生了很大的变化。工程图学课程指导委员会在其新修订的教学基本要求中，已将“应用绘图软件绘制工程图样及进行三维造型设计的能力”并行地列入工程图学课程任务中［1］。当前，各高校都已尝试将计算机图形技术融入到“工程图学”的教学中，并取得了一定的成果［2-4］。镇江高等专科学校的“计算机图形技术”以教材《AutoCAD技术》为主，主要有两种教学模式，一种是融合式的非机械类的“工程制图及CAD”，即工程制图与Au toCAD合并讲授，但仅仅是初步融合，以AutoCAD二维功能为主。另一种则是分段式教学，即“AutoCAD技术”在“机械制图”课程讲授完后开设。后一种模式学习的理论、命令较多，但忽视了二者之间的内在联系。如果将AutoCAD技术与制图内容融合在一起，利用AutoCAD强大的二维和三维功能，不仅使制图课的讲解形象、直观，有助于提高学生的学习兴趣，还可以锻炼学生的计算机绘图能力，提高绘图质量，为后续的课程设计、毕业设计及就业打下良好的计算机绘图基础。

1 教学改革的基本思路、内容

1.1 课程改革的基本思路

融合式教学体系的建立必须以“工程图学”教学体系的完整性为前提，以“工程图学”教育既定的能力培养为目标，以图学思维的教学与训练为主导，以AutoCAD的三维建模思想为辅助手段。即主体教学内容不变，学时不重复，围绕几大基本知识点，将AutoCAD技术作为图形思维及图形转换的工具，有机地贯穿全课程。

1.2 课程改革的基本内容

1.2.1 与制图基本知识和技能的融合

制图基本知识中的“图纸的幅面和格式”，“各种图线的应用”等，可以与Au toCAD中的“图纸的布局、打印”，“图层”的设置结合起来讲解。让学生利用AutoCAD制作一个A 4样板图，按照标准设置图纸的图幅、图层、边框、绘制标题栏，在练习中掌握计算机知识，熟悉制图的一些基本要求和国家标准。

1.2.2 与画法几何投影理论的融合

画法几何是工程制图的理论基础，它应用正投影原理，将三维研究对象抽象为二维平面上的图示、图解问题。如点、线、面的投影、投影变换等，题型较多，学生普遍感到困难。因此，目前的教学内容都有不同程度的删减，使画法几何体系处于不完整状况［5］。我们可以利用AutoCAD中“绘图”中的“建模”来创建一个长方体模型，再利用三维“实体编辑”中的“着色边”、“着色面”选取三维模型中相应的点、线和面，通过分析不同位置的线、面投影特性，使学生理解正投影的基本知识点。这种讲解方法符合学生的思维规律，可以帮助学生建立“体”的概念，促进学生对后续物体投影的学习。利用AutoCAD软件的三维及其它功能可以帮助学生进行空间分析，直接求解某些几何问题，使作图更为简便，学生更容易理解［6］。

在基本体的投影、截交线、相贯线的形成、三视图与立体图的转换等方面引入AutoCAD软件的三维功能，可达到事半功倍的效果。相贯线的画法是教学的一个难点，在三维AutoCAD中，只要相贯的形体及其相对位置确定后，相贯线可以自然形成，通过三维AutoCAD直接演示，可以降低难度，提高效率。截交线的学习，可通过形体切割的功能将物体分离，然后借助旋转、缩放等功能从不同角度观察。组合体叠加、切割的形成过程，可以直接应用AutoCAD软件的三维建模及布尔运算，得到所需的几何模型。融入AutoCAD可以有效地辅助思维，帮助学生提高构形、图形分析以及图形的二、三维空间转换能力。

1.2.3 与机械制图的融合

对机件表达方法的选择，可以借助AutoCAD将立体机件直接转换成所需要的投影，进行比较、筛选。在讲解剖视图时，由于剖视图是用假想的剖切面剖切形体后得到的视图，学生很难想象出实体剖切后的形状，特别是对内部结构的表达上不是漏线就是多线，剖面线也经常画错，对于一些复杂的形体需要复合剖时，更不清楚如何选剖切平面、剖切位置。为此，可以通过AutoCAD建立零件模型后，用“三维操作”中的“剖切”的功能，剖出零件，多方位、多角度展示剖切后的形体，还可以用不同位置的剖切平面对形体进行剖切，分析剖切位置对剖视图画法的影响，从而加深对剖视图画法的认识，掌握剖切平面位置的选用原则：即必须让剖切平面通过更多的孔和槽。我们还可以建立零件模型后利用AutoCAD直接生成断面图或剖视图。讲授常用件、标准件部分时，要求学生熟练掌握它们特定的表达方法，并利用AutoCAD中的“块”命令制作成相应图库，以便于画零件图时调用。

装配体的教学，历来是难点，学生对装配体的工作原理、结构特点、零件间的装配关系等缺少感性认识。仅靠几个教具模型远远不能满足教学需要。可以利用AutoCAD中的“块”功能，把多个零件的三维模型先制成相应的“块”，再通过插入“块”的方法将各个零件装配在一起形成装配体，并对装配体进行模拟装配。学生可以通过零件模型看到主要零件的结构，通过模拟装配理解装配体的工作原理、传动路线以及各零件之间的连接关系，从而分析出各个零件在装配体中的作用。

2 教学改革的实施

在总课时不变的前提下，课时安排见表1，表2。

表1 “工程制图”课程融合式教学安排（非机械类54学时，其中上机28学时）

表2 “工程制图”课程融合式教学安排（机械类126学时，其中上机36学时）

3 结语

将CAD三维的思维方法融入图学教学中，可使学生更好地理解投影、造型理论，并形成三维的而不是局限于二维的思维方式，使学生逐步培养起现代工程设计意识。

［1］童秉枢，易素君，徐晓慧，等.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考［J］.工程图学学报，2005（4）：130-135.

［2］林清夫.引入三维几何建模的工程图学教学模式分析与比较［J］.工程图学学报，2006（6）：148-152.

［3］王飞.以三维设计为中心的图学课程改革［J］.北京邮电大学学报：社会科学版，2004（10）：57-61.

［4］李迎春，李华.融入三维建模的工程图学教学改革与实践［J］.现代教育技术，2007（8）：38-41.

［5］戴立玲，卢章平.工程图学与基本CAD应用技术融入式教学体系的研究探讨［J］.工程图学学报，2006（6）：116-120.

［6］戴立玲，卢章平.基于CAD—3D技术的画法几何图解法研究［J］.工程图学学报，2004（1）：20-24.