计算机辅助设计技术教学方法研究

吴恩启 仲梁维 骆艳洁 陈彩凤

摘 要 计算机辅助设计技术是高校工科专业的一门重要专业基础课，也是理论和实践相结合的一门课。制造业水平和计算机技术的不断发展，对本课程提出了越来越高的要求。如何提高学习效率，为社会培养符合实际需要的工程设计人员，是授课教师面临的一个课题。在多年教学经验的基础上，提出了三结合一利用的方法，在实际工作中起到了良好的效果。

关键词 计算机辅助设计 教学方法 工程设计

中图分类号：TP39文献标识码：A

Research on Teaching Method of CAD Technology

WU Enqi, ZHONG Liangwei, LUO Yanjie, CHEN Caifeng

(College of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093)

Abstract CAD technology is an important course for engineering students in colleges. It is a combination of theory and practice. With the development of manufacturing and computer technology, increasing demands is proposed to the course. How to improve learning efficiency and develop engineering and technical staff for the community is a project to the teachers. A method is presented based on the teaching experience, and it played a good effect in practice.

Key words CAD; teaching method; engineering design

0 序言

计算机辅助设计指利用计算机和相关设备及其软件系统帮助设计人员进行设计工作，如产品的建模、分析、模拟、评价、修改、决策等。通过计算机辅助设计，可使设计过程走向半自动化和自动化。它不仅可以大大缩短设计周期、降低成本、节省人力物力，而且可以提高设计的质量。①因此计算机辅助设计是现代制造业必不可少的一门技术。

计算机辅助设计技术是高校工科专业的一门重要课程。根据专业的具体情况，各学校采用的教材和讲授内容也不尽相同。有的以CAD的理论为重点，有的则把计算机绘图作为主要内容。近年来随着CAE的发展，计算机辅助工程的部分内容也开始进入课堂。计算机辅助设计技术作为上海理工大学的精品课程，应该与时俱进，不断改革，及时吸收新的知识并教授给学生。②③为了提高学生学习的积极性和学习效率，本文提出了关于计算机辅助设计技术教学改革方面的一些想法，简称“三结合一利用”。

1 结合学生已学知识，讲授CAD理论

计算机辅助设计技术课程内容主要包括CAD的基本知识、计算机图形学知识、几何造型原理、有限元理论等相关知识。知识点非常多，单靠死记硬背不但不能掌握，而且会感到枯燥乏味。只有深入理解，熟练运用，才能够达到目的。这就跟其他基础课程有所区别。

计算机辅助设计技术作为专业基础课，一般放在大学三年级进行。大三的同学通常已经学习完了本科所要求的所有基础知识，如数学、力学、机械原理等知识以及一些高级语言编程的知识。在学习本课程时，要改变过去的学习方法和学习思路，将学生已经学过的知识结合在本课程中，对CAD辅助设计的相关理论进行讲述。通过已经掌握的知识，加强对本课程的理解和学习。

计算机图形学知识中，图形变换是较难理解的一部分内容。一方面与线性代数结合紧密，公式比较多，另一方面和图形理论交叉，单纯的文字或图形难以理解。可以结合高级语言，通过编程演示图形变换的效果，增强学生的感官认识。例如，二维图形旋转变换公式：

[ ]= [ ]（1）

利用VB，编制程序界面，如图1所示。通过改变旋转角度，可以非常清晰的讲述图形旋转的效果。而编制程序的过程，需要将公式转变为代码，这就是原理学习和掌握的过程。

而在有限元理论讲述过程中，结合材料力学知识进行。利用有限元分析软件计算材料力学的习题，并比较计算结果，可以更直观的理解有限元理论。

2 结合三维建模软件，使学生理解CAD知识

常用的三维软件有Solidworks、UG、Pro/Engineer和CATIA等，可以说这些软件也是计算机辅助设计技术应用的范例。在教授本课程时可以和三维软件的学习结合进行。课程中的理论知识可以提高建模软件的学习效率，而建模软件的学习可以反过来增强对CAD理论的掌握和理解。

在讲述投影变换章节时，可以结合三维建模软件对平行投影的主视图、左视图、俯视图的变换公式进行，如图2所示。通过简单的实例，就可以将复杂的公式讲解的非常清楚。同时可以发挥同学们制图知识，理解建模软件三维模型转成二维工程图的相关原理。

3 结合新技术和科研项目，论述CAD用途

计算机辅助设计技术是一门应用性很强的课程，为了激起同学们的学习兴趣，应该在授课过程中，通过相关的科研成果或科研项目来展现本课程的用途和优势。例如在讲授几何造型技术时，展示和某企业共同开发的产品模型管理系统，在讲授发展趋势时，展示我们团队开发的虚拟培训系统。通过科研实例的展示，激起了同学们的学习热情。

计算机技术在不断的发展，学生也会通过其他渠道获取新的知识。因此也要求我们教师不断更新讲义，及时补充最新的知识。另外，教师本人也需要进行不断的研究和创新，以掌握领域内的最新进展。教学和科研是相辅相成的，通过科研可以促进计算机辅助设计理论的学习，理论知识的丰富反过来可以指导科研的创新。

4 利用多媒体和网络，提高授课效率

为了最大化的将相关知识展现在课堂上，应充分利用现代教学手段。多媒体在高校教学工作中应用越来越广泛。其优势在于图、文、声、像、动画、视频的有机结合，它着力表现一般教学手段不易表达的内容，展示现场观察不清楚的细节，将抽象的概念转化为生动活泼的画面，使课堂教学直观易懂，易于接受和理解。采用“多媒体课件”展开教学，能够充分地利用课堂时间，在有限的时间内扩大知识容量。如果只讲述理论知识，同学们会感到枯燥无味。结合动画或视频的演示，一方面可以加深学生对所讲课程的理解，另一方面可以活跃课堂气氛。

同时，由于网络的发展，通信工具和交流方法越来越多。除了面对面交流外，也通过校内的ftp、邮件以及qq和同学交流。由于年轻人更倾向于新潮的方式，所以有时候利用qq进行交流，会取得更好的效果。

总之，计算机辅助设计技术课程是一门多学科课程，涵盖了大量的理论知识，对教师的教学经验和专业知识要求都很高。为了提高教学效率，应打破的传统的传承式教学模式，通过不断的教学改革和探索，充分利用教育资源，使单一的课堂讲授向多样化的教学方式转变，努力调动学生的主动性和积极性，提高课堂的学习效率。

项目资助：教育部特色专业建设项目（TS10222）；上海市重点课程建设项目（计算机辅助机械设计）

注释

① 仲梁维,张国全.计算机辅助设计与制造[M].北京:中国林业出版社,2006.

② 吴恩启,陈彩凤,杜宝江等.《计算机辅助设计》教学方法探索[J].中国教育导刊,2008(5):72-73.

③ 刘秀萍,杨爱鑫.高校非计算机专业计算机课程教学探讨[J].教育与职业,2009(17):185-186.