CAD在不同学时工程制图教学中的应用模式研究

徐进友　柴富俊　陈 玲

（天津理工大学，天津 300384）

CAD在不同学时工程制图教学中的应用模式研究

徐进友柴富俊陈 玲

（天津理工大学，天津 300384）

根据工程制图课程的发展趋势以及CAD技术的特点，提出了在工程制图教学过程中CAD软件所具有的两类功能。针对不同专业的培养目标需求以及工程制图课程的教学学时安排，阐述了CAD技术在教学内容、课程安排上的异同，并分别讨论了CAD软件在教学实践过程中两类功能的实现方式和具体要求。最后以天津理工大学为例，介绍了不同学时工程制图和CAD教学内容相融合的体系结构。

工程制图；CAD；应用模式

近年来随着CAD技术的发展以及企业对CAD技术需求的日益增长，掌握CAD技术已成为工程技术人员的一项基本技能。在高校课程教学体系中，将CAD软件引入工程制图课程的教学之中是必然趋势，同时对工程制图的教学内容、教学手段和方法提出了更高的要求。如何将CAD软件尤其是三维几何建模技术融入工程制图的教学中，一直是近几年讨论的热点问题，不同学校采用了不同的教学模式。童秉枢［1］将其归纳为融合式和分段式两种引入方式，并指出所形成的三种课程体系类型。林清夫［2］对比分析了上述三种教学模式的特点和实施效果，并提出了引入的基本原则。张京英［3］介绍了三维CAD不同的教学模式对比实践经验，张淑艳［4］用实践教学内容阐述了三维CAD造型技术辅助工程制图教学的方法。

从现有文献来看，讨论的对象主要面向多学时的机械制图教学中三维CAD的应用模式和实践效果，文献［5］结合专业需求探讨了少学时工程制图和三维CAD融合的教学模式。本文结合我校教学实践，根据不同专业、不同学时的教学要求，综合讨论CAD软件在工程制图教学中的应用模式和课程体系的安排。

一、CAD软件在工程制图教学中的作用

工程制图是工科专业非常重要的一门技术基础课，其核心任务之一是空间要素和平面要素之间的相互转化［6］。随着计算机技术的发展，利用计算机辅助技术完成产品（工程）的设计和分析是当代大学生必须掌握的一项基本技能，也是工程教育的毕业要求之一［7］。基于以上两个方面考虑，从工程制图的教学实践角度分析，CAD软件所起的作用可以分为两类：一是作为教学辅助工具或教学手段，提高工程制图课程的教学效果；二是作为产品（工程）的设计方法和使用工具。针对不同的专业需求以及不同的教学学时，CAD软件在工程制图教学过程中所承担的功能也有所不同，相应的教学内容安排也应区别对待。

1.教学辅助工具

作为教学辅助工具或一种教学手段，CAD软件有其独特的优势，该功能应用于所有的工程制图课程。在工程制图的教学过程中，空间物体的想象及表达能力是学生学习的主要障碍之一。为更好地提高学生的空间想象能力，提高教学效果，在教学过程中需要向学生展示三维模型。传统教学中多以木质模型展示，受到教学模具展示空间以及数量上的限制。目前工程制图课程教学方式有很多种尝试以提高课堂的授课效果，比如采用多媒体教学，通过图片、模型动画等帮助学生建立三维空间，形象、生动、色彩鲜明的展示效果有效提高了学生的学习兴趣和积极性。但这种呈现方式多是固定的，教师无法根据课堂教学需要实时修改模型，互动性较差，因而近年来更多地利用三维软件强大的建模功能进行工程制图的辅助教学。利用CAD软件将所讲知识点通过不同的案例灵活直观地呈现给学生，课堂上可以根据需要以不同的角度和表达方式向学生展示，而且可以实时进行修改，有利于和学生互动。这种展示方式效果更好，且更具一般性，有利于教学，有效提高学生学习效果。由于色彩可调，形式可调，可有效吸引学生的注意力，提高学生的兴趣，进而提高学生学习的积极性和主动性，同时也可促使学生提前接触CAD软件。

2.产品设计工具

对于多学时工程制图课程，CAD软件除了作为教师的教学辅助工具外，同时应根据专业培养目标等要求适当、合理地增加CAD相关的教学内容。学生在掌握工程制图基本技能的基础上，应掌握CAD软件的基本操作和实践应用，可以利用CAD软件验证所学相关知识点，以提高学习兴趣和教学效果，能够利用CAD软件完成专业设计工作。机械类专业在上述要求之外，增加CAD类软件的学习深度，除了软件的基本操作外，应具有利用CAD软件进行构型设计以及产品开发应用的能力。同时，可以扩展CAD技术，引入CAE、CAM等计算机辅助技术教学内容，使之能够充分了解并能使用计算机辅助技术。总之，对于多学时工程制图，应根据专业需求，加深、加宽CAD技术的教学内容，使学生掌握CAD技术，提升学生的就业能力，培养适应社会发展需求的工程技术人才。

二、CAD软件在课程体系中的引入方式

在工程制图的教学实践中，根据专业需求不同程度的引入CAD软件的教学内容，不同学时应采用不同的CAD融入方式，国内各学校也根据自身特点制定了不同的课程体系。引入CAD软件的基本准则是在保证教学体系完整性和规范性的前提条件下，尽可能发挥CAD建模软件的辅助教学功能，提高学生的学习兴趣，降低难度，并提高学生的空间思维和创新能力。

对于少学时工程制图课程，一般多采用融入式教学方法。如前文所述，在少学时工程制图教学中的CAD软件主要作为教师的一种教学辅助工具，其主要目的是增加教学效果，因此在教学内容设计上仅对软件的常用基本操作做详细讲解，并与相应的理论内容相结合。比如在讲尺寸标注时，可以将理论讲解和软件中的标注方法相结合，同时利用软件完成例题的尺寸标注。多学时工程制图除了增加上机练习时间外，CAD教学内容要求基本不变，应都在一学期内完成，教学内容以工程制图的基本理论、方法和空间思维能力等传统内容为主、CAD软件为辅。机械类则采用融入式和分段式相融合的教学方式。在工程制图基本内容的教学过程中融入CAD技术，在学生掌握基本知识和技能的同时，提高利用计算机技术辅助完成构型设计的能力，拓宽学生的视野，掌握现代设计工具。同时在后续课程中开设CAM、CAE等相应课程，培养学生的三维设计和分析的能力，形成CADCAMCAE培养课程体系。

三、课程体系安排及实践

针对不同专业的教学需求，我校对CAD技术引入方式进行了整合，并设置了相应的课程体系，如表1所示。在工程制图的教学内容安排中，CAD技术或多或少地加入到教学环节中，并通过上机等实践课程加强教学效果。非机械类主要以AutoCAD软件为教学主要内容，同时介绍其他常用的三维设计软件（如Pro/E、UG等）。CAD教学内容以工程制图中的二维图形绘制为主，教学内容穿插在工程制图理论课程之间，在一学期内完成。对于机械类学生，除了学时和上机学时增加外，还增加了手绘训练课程，在机械设计的课程设计中要求学生同时完成手绘和计算机绘图，在后续课程上安排了CAD/CAM/CAE相应理论和软件实践的教学环节。开设了选修课程“全国计算机辅助技术认证项目（CAXC）课程”，鼓励学生参加相应的认证考试，使学生掌握的技能与社会需求接轨，系统化地提高学生利用计算机分析问题、解决问题的能力。

表1　课程体系教学安排

实践证明：CAD技术有效提高了工程制图课程的教学效果。CAD技术弥补了教学模型和课件在教学中的不足，学生学习制图技术的兴趣普遍提高，学习的主动性和积极性进一步提升。学生积极参加天津市大学生投影制图竞赛和CAD竞赛并获得良好成绩，多次获得优秀组织奖。相对于传统教学体系，机械类学生更早地接触了CAD软件，在专业课学习和学生创新创业活动中能更熟练地运用CAD技术实现科技创新和工程实践活动。

四、结束语

在工程制图的教学体系中不同程度引入CAD技术有效提高了教学效果。从工程制图的教学实践角度来看，为保证教学效果，从事工程制图教学的教师应熟练掌握至少一种CAD软件，同时应了解CAD技术的发展，将更有利于引导学生学习，拓宽学生视野，这就对讲授工程制图课程的教师提出了更高的要求。值得注意的是，在工程制图的教学中应根据培养目标适度引入CAD软件，在工程制图课程本身教学环节中，应以制图的基本理论和应用为主要授课内容，以CAD软件为辅助工具和补充内容，关于CAD技术的详细内容应另设课程，不能舍弃原有工程制图课程的本质要求。

［1］童秉枢，易素君，徐晓慧．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，2005，26（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，2006，27（4）：148-152．

［3］张京英，罗会甫，张彤，等．三维造型设计与工程图学的有效融合［J］．工程图学学报，2010，31（6）：151-154．

［4］张淑艳，雷光明，成彬，等．三维CAD辅助工程制图教学的方法［J］．图学学报，2014，35（3）：464-468．

［5］郑雄胜，张玉莲．少学时“工程制图”课程融合式教学模式研究［J］．中国电力教育，2013（10）：99-100，110．

［6］董培蓓，柴富俊，穆浩志，等.工程图学简明教程［M］．天津：天津大学出版社，2010.

［7］中国工程教育专业认证协会．工程教育认证标准（2015年版）［EB/OL］.http：//hgxy.hqu.edu.cn/s/50/t/687/b8/49/ info112713.htm，2015．

（责任编辑：张华凡）

CAD Application Model in Engineering Drawing with Different Teaching Hours

XU Jinyou，CHAI Fujun，CHEN Ling
（Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

According to the development trend of engineering drawing course and the characteristics of CAD technology，two kinds of functions of CAD software in engineering drawing teaching are put forward.Based ondifferentprofessionaltrainingrequirementsandthecourseteachinghours，theapplicationofCAD technology in teaching contents，and course arrangement were discussed，and the way to realize the two kinds of functions of CAD software in teaching practice were described.Finally，the application model of CAD in engineering drawing with different teaching hours in Tianjin University of Technology was introduced.

engineering drawing；CAD；application model

G642.0

徐进友（1977—），男，讲师，研究方向：机械CAD、机械动力学。

天津理工大学教学改革研究项目（YB11-29）；天津市教改研究计划重点项目（B01-0802）。