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機(jī)械專業(yè)中的CAD教育實(shí)況
眾所周知，在技校機(jī)械專業(yè)中開設(shè)《Auto CAD》這門課程是為了讓學(xué)生將機(jī)械制圖和CAD結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)從手工繪圖到計(jì)算機(jī)繪圖的轉(zhuǎn)變。那么小編就來闡述一下機(jī)械專業(yè)中的CAD教育實(shí)況
一、序言
CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design, CAD)，自20世紀(jì)70年代以來， 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)發(fā)展十分迅速，這是一種以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)，涉及工程分析、數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換、文檔處理、以及軟件設(shè)計(jì)等方面的綜合性新技術(shù)，成為一種用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)進(jìn)行顯示、修改、輸出的一種新的設(shè)計(jì)方法;80 年代初，它已發(fā)展成為工程設(shè)計(jì)界實(shí)用的工具;目前它在世界范圍內(nèi)得到了相當(dāng)廣泛的普及和應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國CAD 方面的人才在1978 年僅為5600 人。經(jīng)過這幾年的大力發(fā)展，目前大約有30 萬人。在國外，80 年代，美國擁有CAD 方面人才30 萬人，日本有20 萬人。到2000 年，假如我國達(dá)到國外80 年代末的水平;則CAD 人才約需80 萬人。這就要求我國各類工科院校必須普及CAD 技術(shù)的基礎(chǔ)教育，為科研和設(shè)計(jì)戰(zhàn)線以及企業(yè)輸送新一代的設(shè)計(jì)人才，為CAD 技術(shù)在我國的普及應(yīng)用及早奠定人才基礎(chǔ)，所以，CAD 技術(shù)教育勢在必行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益普及,許多中等職業(yè)學(xué)校開設(shè)了《Auto CAD》這門課程。特別在機(jī)械專業(yè)中，《Auto CAD》這門課程已相當(dāng)普遍，這對于機(jī)械課程的教學(xué)起到了極大的促進(jìn)作用,徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教學(xué)效果明顯提高,學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲。
二、機(jī)械專業(yè)中CAD教育的現(xiàn)狀
眾所周知，在技校機(jī)械專業(yè)中開設(shè)《Auto CAD》這門課程是為了讓學(xué)生將機(jī)械制圖和CAD結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)從手工繪圖到計(jì)算機(jī)繪圖的轉(zhuǎn)變。
當(dāng)前,機(jī)械制圖與《Auto CAD》是兩門獨(dú)立的課程,分別由兩個專業(yè)的老師講授,機(jī)械專業(yè)老師講授機(jī)械制圖,計(jì)算機(jī)老師講授《Auto CAD》。我們職業(yè)學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)是生產(chǎn)一線的中,高級技術(shù)工人,要在有限的時(shí)間掌握更多的實(shí)用技術(shù)。在機(jī)械制圖與CAD教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力和空間想象能力為主,以繪圖為手段的教學(xué)目標(biāo)。以往的教學(xué)實(shí)踐中,我們是以CAD繪圖能力作為重點(diǎn)進(jìn)行培養(yǎng)的,結(jié)果我們并沒有多少學(xué)生以繪圖為工作,而大多數(shù)的學(xué)生是在流水線上的操作工,只要會看圖就行了。因此在CAD教學(xué)中，我們必須轉(zhuǎn)變觀念，探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，將AutoCAD 融入課堂教學(xué)，提高學(xué)生的空間思維能力，從而掌握扎實(shí)的制圖理論和熟練的計(jì)算機(jī)繪圖技巧。
三、機(jī)械專業(yè)中CAD的教學(xué)目標(biāo)
首先我們知道，機(jī)械制圖課程就是研究繪制和閱讀機(jī)械圖樣的原理和方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它的目的和任務(wù)是：學(xué)習(xí)正投影的基本理論;掌握閱讀和繪制機(jī)械圖樣的基本知識,基本方法和技能;培養(yǎng)對空間想象的能力;好的工作作風(fēng)和工作態(tài)度。目前我校使用的《Auto CAD》是AutoDesk公司開發(fā)的一種微機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖軟件包,是當(dāng)前最流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一，它主要研究的是如何利用各種指令繪制各種圖樣，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助作圖的目的。當(dāng)然, Auto CAD里的工具還要比手工工具豐富的多了，許多手工不能繪制的圖形，計(jì)算機(jī)能繪制出來。比如CAD三維模型，它取代了手工制圖方法，但并沒有取代制圖理論和制圖的一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。相反，它是在機(jī)械制圖理論標(biāo)準(zhǔn)下開發(fā)出來的繪圖軟件，并極大的豐富了制圖理論，而且還增加了CAD制圖標(biāo)準(zhǔn)。
因此，對我們職業(yè)學(xué)校來講，CAD課程就是要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用Auto CAD進(jìn)行機(jī)械制圖的能力。我們將Auto CAD可以看作是一種繪圖工具：顯示器可以看作是圖板和圖紙;鼠標(biāo)和鍵盤可看作是鉛筆，直尺和圓規(guī)。
四、機(jī)械專業(yè)中CAD的教改初步探索
分析和了解CAD這門課程在機(jī)械專業(yè)中的地位和作用之后，我們結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和培養(yǎng)目標(biāo),制定合理的教學(xué)內(nèi)容和計(jì)劃，采用科學(xué)的教學(xué)手段和方法，讓學(xué)生將CAD這門技術(shù)有機(jī)的運(yùn)用于機(jī)械制圖中。
(1)機(jī)械專業(yè)中CAD的教育要注重機(jī)械制圖和CAD技術(shù)的相結(jié)合
機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)的一門傳統(tǒng)課程，為了更好的利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，組織實(shí)施好整個教學(xué)過程，許多有經(jīng)驗(yàn)的教師都認(rèn)為將機(jī)械制圖和CAD兩者內(nèi)容相互滲透，緊密結(jié)合。在機(jī)械制圖中利用 CAD 進(jìn)行觀察--想象，--分析，使學(xué)生具有表達(dá)機(jī)械部件和零件結(jié)構(gòu)形狀，識讀和分析各種圖樣(核心是零件圖和裝配圖)的能力，是這兩門課的最終學(xué)習(xí)目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，學(xué)生必須具備較強(qiáng)的空間想象能力和空間分析能力。在零部件的表達(dá)方法中使用 CAD，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的讀圖能力。剖視圖是表達(dá)復(fù)雜機(jī)件的一種方法，學(xué)生很難想出實(shí)體形狀。因此利用 AutoCAD 三維建模，觀察零件，用剖切平面把零件模型剖開，觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形狀，從而可以比較和選用不同的剖視方法，畫出不同的剖視圖，避免了學(xué)生學(xué)完剖視后各種剖視方法不能靈活使用的弊端，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在采用 CAD 繪制二維零件圖的練習(xí)過程中，學(xué)生不可避免地會發(fā)生由于讀不懂圖而造成的繪圖困難，而此時(shí)正是提高學(xué)生識圖能力和空間想象能力的絕好時(shí)機(jī)。教師可先利用形體分析法和線面分析法進(jìn)行形體分析，而后展示三維模型，如此的反復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生的空間想象能力和形體分析能力得到大幅提升，基于 AutoCAD 的機(jī)械制圖教學(xué)目標(biāo)最終達(dá)到，實(shí)現(xiàn)了雙贏。
(2)機(jī)械專業(yè)中CAD 教育的教學(xué)手段要多樣化
CAD 教學(xué)手段和方法是保證教學(xué)質(zhì)量的一個十分重要的因素，CAD 教學(xué)不同于一般理論課的教學(xué)，它具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。教師如果按照常規(guī)的方式照本宣科，很難收到良好的教學(xué)效果。特別是計(jì)算機(jī)繪圖等一類技能性培養(yǎng)的課程，如果不結(jié)合軟件設(shè)計(jì)的自身特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，難免會使師生雙方對教學(xué)內(nèi)容感到枯燥和乏味，直接影響到最終的教學(xué)效果。因此改革傳統(tǒng)的教學(xué)方式是提高CAD 教學(xué)水平的有效手段。
CAD 是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，它涉及到手工制圖與計(jì)算機(jī)繪圖。在軟件應(yīng)用教學(xué)中，應(yīng)突破傳統(tǒng)理論教學(xué)的模式，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)的自身特點(diǎn)組織教學(xué)。具體來說可以用以下幾種方式：
第一，理論與實(shí)際相結(jié)合的方法。要以學(xué)生為主體，注重實(shí)際的操作能力的培養(yǎng)，在理論與操作地講述中要結(jié)合實(shí)際的例子，使學(xué)生可以在較短的時(shí)間內(nèi)"即學(xué)即用，即查即用";
第二， 由淺入深的方法。這種方法是將每項(xiàng)任務(wù)都以簡單的操作步驟和圖例方式講述，學(xué)生可以"照葫蘆畫瓢"做好手中的事情;當(dāng)學(xué)生具備了基本理論和基本操作能力之后，再進(jìn)行較復(fù)雜的訓(xùn)練。例如，三維作圖是Auto CAD中重要且相對較難的一部分，它要求一方面培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，另一方面也要學(xué)生熟練地使用用戶坐標(biāo)系和三維繪圖命令。因此，采取由淺入深的方法的教學(xué)，以簡單的三維形體為教學(xué)切入點(diǎn)，在三維空間中直接去認(rèn)識和感知空間幾何元素，直觀、形象，易于學(xué)生接納。在制起始教學(xué)中可畫一些立體圖供學(xué)生觀看，并讓學(xué)生模擬著畫一些簡單的比較接近正等測的草圖。這樣，通過示范，學(xué)生能很快畫出棱柱、圓柱、 圓錐等基本幾體的軸測圖。通過練習(xí)，學(xué)生對各種基本體的輪廓有了了解，初步樹立了空間概念。然后再畫一些組合體，將各種基本形體合理運(yùn)用。真正行之有效地提高和發(fā)展學(xué)生的空間想象力和創(chuàng)造力，促進(jìn)課程教學(xué)核心目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，這樣學(xué)生利用Auto CAD進(jìn)行計(jì)算機(jī)三維繪圖的熱情被調(diào)動起來，
第三，全程導(dǎo)航方法，在短課時(shí)內(nèi)，要把軟件的所有內(nèi)容一一講透是十分困難的，因此在任何時(shí)候?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)建議和在線幫助，特別是教會學(xué)生使用Auto CAD軟件自帶的幫助信息，讓學(xué)生"先見森林，再識樹木"，亦不失為一種好的教學(xué)方式。
另外，在改進(jìn)教學(xué)方式的同時(shí)，盡量采用多媒體和電腦形象化教學(xué)，多演示，多互動，這樣可以更加充分地引導(dǎo)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使教學(xué)內(nèi)容更為直觀生動。
(3) 機(jī)械專業(yè)中CAD 教育要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)
上機(jī)實(shí)踐是學(xué)生CAD 技能的重要環(huán)節(jié)。CAD 教學(xué)如果讓學(xué)生只學(xué)不練，那只能是紙上談兵，很難培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。因此CAD 課程的課時(shí)安排中，應(yīng)充分考慮上機(jī)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，保證學(xué)生有一定的時(shí)間去實(shí)踐所學(xué)的內(nèi)容，使課堂上學(xué)過的東西得以充分地吸收，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。
五、機(jī)械制圖和CAD兩門課程的整合
由于AutoCAD和機(jī)械制圖的關(guān)系，開展機(jī)械專業(yè)中CAD的教學(xué)改革，對學(xué)生進(jìn)行手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖的雙重訓(xùn)練，計(jì)算機(jī)繪圖的學(xué)習(xí)與制圖的學(xué)習(xí)同步，學(xué)一部分，練一部分，真正做到兩者訓(xùn)練并重。我們知道，機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)的一門傳統(tǒng)課程，CAD這門課程相對較年輕。為了更好的利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，組織實(shí)施好整個教學(xué)過程，我們將機(jī)械制圖和CAD 基礎(chǔ)兩門課程合二為一，兩者內(nèi)容相互滲透，緊密結(jié)合。在教學(xué)中，平面圖形的繪制(扳手)、零件圖(模型測繪)、裝配圖、連接件設(shè)計(jì)等都可采用先手工繪圖，后計(jì)算機(jī)繪圖的方式。對CAD這門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)、課程體系、課程結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合改革，把這兩門課進(jìn)行整合，合二為一，互相滲透，可運(yùn)用于機(jī)械制圖的各個教學(xué)環(huán)節(jié)。
基于如上分析，我們認(rèn)為這兩門課程整合應(yīng)該作如下創(chuàng)新，以適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)改革的需要，具體做法如下：
用CAD基礎(chǔ)有關(guān)內(nèi)容取代機(jī)械制圖的相應(yīng)部分相結(jié)合。如："AUTO CAD的繪圖工具"與"繪圖工具使用";"三維實(shí)體造型"與"軸測圖";"拼畫裝配圖"也由計(jì)算機(jī)繪圖取代手工繪圖。把CAD的有關(guān)內(nèi)容插入機(jī)械制圖的相應(yīng)部分，使其融為一體。如"圖樣畫法"中插入"畫剖視圖的有關(guān)命令";"零件圖"中插入"使用AUTO CAD 進(jìn)行尺寸標(biāo)注";"標(biāo)準(zhǔn)件、常用件"中插入"圖塊"等等。這樣一來，既保證了該課程體系的相對完整性，又突出了計(jì)算機(jī)繪圖的優(yōu)點(diǎn)，并調(diào)整了一些重復(fù)或不必要的內(nèi)容。
當(dāng)然用計(jì)算機(jī)繪圖取代原來的圖板、丁字尺手工繪圖，可以逐步提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力，提高繪圖效率。但對習(xí)題集的常規(guī)練習(xí)，仍由手工完成。將建立三維實(shí)體造型作為一種教學(xué)的輔助手段，嘗試讓學(xué)生用三維實(shí)體造型的方法自制實(shí)體模型，為分析形體，想象形體，培養(yǎng)空間思維能力開辟一條新途徑。
六、總結(jié)
CAD 是一門實(shí)時(shí)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，要開展CAD 教學(xué)工作，首先必須明確CAD的教學(xué)目的和任務(wù)。CAD 教學(xué)組織中，注重課程設(shè)置的系統(tǒng)性、完整性和連貫性，加強(qiáng)對學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技能的培養(yǎng)，重視學(xué)生對CAD 基礎(chǔ)理論和基本技能的掌握，同時(shí)與機(jī)械制圖有機(jī)的結(jié)合起來，將CAD作為一門技術(shù)運(yùn)用到實(shí)踐中去。
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