机械制图与AutoCAD一体式教改研究——以高职院校为例

杨晓悦 李晨冉

濮阳石油化工职业技术学院 河南濮阳 457001

1 概述

机械制图及AutoCAD(auto computer aided design计算机辅助设计)软件学习是目前我国国内大部分高职院校的工科专业开设的必修课程，其中机械制图课程是一门包含较强专业技术的基础课程，具有较多的理论学习部分，也需要学生们具有一定的空间思维能力。CAD软件课程则是在机械制图课程基础上扩展延伸出的一门计算机辅助绘图设计课程，运用机械制图所学的理论基础，配合计算机来完成一些工业零件的二维图样绘制及三维模型建立。在此课程背景下，运用一体化教学，将两门课程高度融合起来，做好两门课程的一体化教改尝试是提升学生学习效率的必然趋势。

2 概述机械制图与CAD软件技术的关系

2.1 应用相辅相成

机械制图课程在讲授到“组合体视图”后，其内容变得更为复杂多样，尤其是接触到装配图后，对于绘图者的绘图精准度有很高的要求。而CAD软件技术则可以根据制图图样所需要求，调用其计算机绘制功能，使绘制出的机械图样在精准度和制造标准上满足需求。因此，当前社会对于机械类人才的要求中最常见的一点就是能够熟练地使用CAD软件去绘制机械图样。

2.2 内容融会贯通

CAD软件技术融合了机械制图的理论基础，在机械制图的理论基础的支撑下，CAD软件所绘制图样的相关参数具有更高的精准度。在实际应用中，CAD图样的绘制人员一般要求掌握机械制图的理论基础及国标要求，二者相辅相成下可以使得图形制作效率得到很大的提升。

3 机械制图与CAD一体化教学的意义

3.1 对于教学内容的丰富

在现有的机械制图的教学过程中，教师针对机械零件的讲授大多采用口头描述或在PPT上利用图片进行教学，以此来引导学生对机械的某些零部件进行想象。在这种模式的教学方式下，对于一些较为简单的几何体所组成的组合体，学生可以较快地理解其结构，但对于较为复杂的机械零件，学生就只能理解其浅显部分，不知怎样进行深层次的想象。将CAD软件技术带入机械制图课程中，可以运用该软件中的三维建模功能，将复杂的机械零部件进行拆解，逐步引导学生进行理解。将机械制图课程内容由二维图片的想象引入三维模型的直观理解，对于教学内容进行了丰富。

3.2 对于学生空间想象能力的培养

机械制图课程大多安排在新生入学的第一学期，对于一些通过高考进入高职院校的高中同学以及通过单招考试选报理工科专业的文科学生来说，这门课程所要求的空间思维能力及三维空间想象力较高，致使一部分学生的学习理解过程较为困难。因此，要求教师在机械制图的教学过程中，注重对学生的空间想象力进行培养。在传统教学过程中，通常会通过大量的绘图练习在不同的维度之间进行空间想象力的培养，这就导致在课下的自主训练过程中，对于较为困难和复杂的部分产生畏惧情绪，进而导致对于机械制图课程学习兴趣的下降。针对这一问题，可以通过CAD软件技术的引用来解决。教师运用该软件的三维建模功能，引导学生在课下自主进行三维模型的建立，对一些较为烦琐的三维模型进行拆解和观察，有效提高学生自身的空间想象能力。

4 机械制图与CAD现有教学模式

机械制图及CAD课程在现阶段的高职院校教学过程中，一般采用以下几种教学模式。

4.1 独立式教学

将这两门课程分别开设在相邻的两个学期，先讲授理论基础较多的机械制图，再讲授实际运用较多的CAD软件技术，部分院校还存在由不同的教师来讲授两门课程的情况，这就导致了两门课程教学内容上的脱节。由于机械制图存在大量的国标要求及理论基础，在经历寒暑假后会导致部分内容被遗忘，有些CAD教师在教学过程中发现学生只能对着样图绘制，不能自主理解，无法达到教学的预期目标，对于学生未来的就业及升学产生一定的影响。

4.2 组合式教学

将两门课程安排在同一学期内，先进行机械制图课程的讲授，再进行CAD软件技术的讲述。这种教学模式避免了在独立式教学过程中存在的教学内容脱节，但由于组合式教学模式仍存在一定的独立教学部分，不能够充分发挥这两门课程的内在联系，无法达到最优教学效果。

4.3 添加式教学

添加式教学模式是指在机械制图的部分章节结束时，插入CAD软件技术的强化训练，或在每一节CAD课程内插入该章节所运用到的制图理论。该模式虽然将CAD软件技术与机械制图课程进行了融合，但仍存在章节割裂的问题，以本校一些专业为例，在讲授几个课时的制图课程后引入CAD绘图技术教学，此时学生的制图理论不能形成完整的体系，对于装配图样的理解仍是表面化的，这就使得CAD与机械制图又割裂成两部分内容，同时由于CAD课程之间不能连续教学，导致学生在后续上机实操时忘记之前所讲授的操作过程，一定程度上拖延了课程进度。

现存的三种教学模式在教学过程中都一定程度上将机械制图与CAD软件的学习进行了内容的割裂，未能将理论与实际运用很好地结合起来，对此笔者以本校数控类专业为对象，进行机械制图与CAD软件技术的一体化教学改革。

5 机械制图与CAD一体化教改的实践与成效

5.1 机械制图与CAD教学内容的整合

开展机械制图与CAD软件技术的一体化课改，首先要做到合理地处理两门课程之间的关系，例如在讲授机械制图时运用CAD软件的绘图。本校现阶段配备有计算机教室，在教师进行机械制图的备课时，可以将本节课所要使用的图样运用CAD软件提前绘制出来。在讲授机械制图时，及时打开图样配合讲解，并及时补充上绘制此图样所运用到的CAD软件功能，这样就可以将CAD软件的绘图运用与机械制图软件的理论知识有效结合起来。同时，在教师讲授结束后，让学生自主在计算机上进行操作，不仅可以加深理论知识的印象，还培养了学生的三维空间想象力，课下教师检查学生课上完成的CAD绘图时，还可以观察出学生对于本节课内容的学习程度，及时进行查漏补缺，达到较为优秀的教学效果。

5.2 一体化教学的实践优势

5.2.1 对于教学效率的提升

在机械制图与CAD一体化教学中，结合计算机绘图技术及时进行教学，便于学生的学习记忆。以本校数控专业两届学生为例。对于图1中的吊钩，第一届学生使用较为传统的独立式教学模式进行机械制图教学。首先要求教师对于吊钩进行讲解，再让学生从定位尺寸及中心线开始绘制，最后利用圆弧过渡理论完成吊钩下半部分圆弧的绘制，完成吊钩绘图的绘制及更改，用时在四个课时左右且不能保证绘图的质量。第二届学生采用较为方便的一体式教学模式，由教师一边绘制一边进行理论讲授，首先利用图层特性建立好所需线型相应图层，利用直线、圆及修剪的功能进行绘制，完成整个图样的时间为两个课时，且绘制好的图样准确性较上一届有所提升。

图1 吊钩

5.2.2 对于教学形式的完善

以机械制图中的组合体视图讲授为例，对于当前大部分使用独立式教学的院校来说，在讲授组合体视图时一般使用PPT来演示所学习的组合体(如图2)的轴承座三视图，这使得讲授比较空洞，学生理解较为困难。而在一体化教学模式下，教师将课前绘制好的三维模型(如图3所示)发送至学生端计算机，让学生利用CAD软件中的三维模型视角切换功能自主转换角度来观察该轴承座的三视图，直观地让学生观察理解该组合体的结构，使整个教学形式更加完善。

图2 轴承座三视图

图3 轴承座三维模型图

结语

能够熟练地掌握机械制图理论与CAD软件技术在现如今高职学生就业中仍具有很大的就业优势，因此，机械制图与CAD课程的一体化教学模式改革不仅提升了教师的教学效果，更在很大程度上让学生对于机械图样有了更深层次的学习和理解，不仅提高了学生的知识层面，更提升了其动手能力，也为学生以后适应社会、立足本职岗位打下了良好的基础。