機(jī)械制圖的現(xiàn)代化教學(xué)改革與研究

崔秀梅 張靖 胡安平

摘 要:本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)和制造發(fā)展趨勢(shì)的分析,提出了將三維設(shè)計(jì)理論引入到機(jī)械制圖教學(xué)的思想,提出了利用CAD技術(shù),加強(qiáng)三維設(shè)計(jì),改革機(jī)械制圖教學(xué)的具體思路。

關(guān)鍵詞:三維設(shè)計(jì)機(jī)械制圖教學(xué)改革

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0175-01

所有的設(shè)計(jì)都要畫圖,圖樣是工程設(shè)計(jì)的最終體現(xiàn)形式,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,工程設(shè)計(jì)也隨之發(fā)生了革命性的變革,三維CAD理念逐漸滲透到設(shè)計(jì)、制造等工程設(shè)計(jì)的方方面面,二維投影圖已不能滿足現(xiàn)代工程的需要,三維設(shè)計(jì)、制造等的重大變革對(duì)機(jī)械制圖的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。因此如何在機(jī)械制圖教學(xué)中融入三維CAD技術(shù)已成為我國(guó)圖學(xué)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 三維機(jī)械制圖教學(xué)的必要性和緊迫性

1.1 三維機(jī)械制圖教學(xué)的必要性

機(jī)械制圖是高等工科院校的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,其目的在于培養(yǎng)學(xué)員的空間想象力,對(duì)學(xué)員掌握科學(xué)的思維方法和工程創(chuàng)新能力起著重要的作用。

機(jī)械制圖的根本任務(wù)在于要實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體和二維圖樣的相互轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)者把設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)意圖以二維的形式體現(xiàn)出來(lái),這就是畫圖;相反的,制造者通過(guò)圖樣來(lái)了解圖樣內(nèi)容,最終將其加工制造出來(lái),這實(shí)際上又是讀圖。縱覽工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程,雖然構(gòu)思的原始沖動(dòng)是三維概念,設(shè)計(jì)實(shí)施的最終結(jié)果也是三維概念,但是在畫圖和讀圖兩者之間傳遞的信息卻都是二維的,機(jī)械制圖在這種三維二維的相互轉(zhuǎn)換中起著橋梁性的作用,但由于二維手段有限,設(shè)計(jì)過(guò)程的信息表達(dá)是不完整的,二維圖形還經(jīng)常出現(xiàn)二意性和理解錯(cuò)誤,這對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)都是致命的。將三維思想融入整個(gè)工程設(shè)計(jì)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然[1]。我國(guó)機(jī)械制圖的基本框架源于20世紀(jì)50年代,傳統(tǒng)的模式和觀念的束縛根深蒂固,將三維CAD理念融入機(jī)械制圖的整個(gè)教學(xué)過(guò)程,也必將成為機(jī)械制圖教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1.2 三維機(jī)械制圖教學(xué)的緊迫性

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)及制造都是基于二維圖樣的。這種方法就是人們利用共同約定的正投影規(guī)則,用幾個(gè)相互聯(lián)系的二維投影圖表達(dá)三維設(shè)計(jì),這種信息表達(dá)顯然是不完整的,而且,不論畫圖還是讀圖都必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專業(yè)訓(xùn)練才能實(shí)現(xiàn)。假如工程設(shè)計(jì)能直接從三維開(kāi)始設(shè)計(jì),這樣的三維模型就能表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思所需的全部幾何參數(shù)[2]。只有從三維開(kāi)始設(shè)計(jì),三維CAD才能擴(kuò)展和貫穿到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)全過(guò)程。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,從二維到三維是CAD一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

享有“技術(shù)語(yǔ)言”的機(jī)械制圖教學(xué)中,機(jī)械制圖課程的現(xiàn)狀與新時(shí)期的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念差距很大,如何適應(yīng)三維CAD的新形勢(shì),適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的新要求,深化機(jī)械制圖教學(xué)改革已迫在眉睫。

2 加強(qiáng)三維機(jī)械制圖教學(xué),改革機(jī)械制圖課程體系

實(shí)現(xiàn)真正的三維設(shè)計(jì)是機(jī)械制圖課程的最終落腳點(diǎn),因此,機(jī)械制圖的課程體系也要順應(yīng)課程的發(fā)展需要,打破固定模式,科學(xué)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,以三維設(shè)計(jì)為主線,以創(chuàng)造性能力培養(yǎng)為目的,將三維CAD理念融入傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué),構(gòu)造一個(gè)以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)為目標(biāo)的機(jī)械制圖綜合教學(xué)體系。

2.1 將經(jīng)典內(nèi)容與高新技術(shù)相結(jié)合,深入拓寬與整體優(yōu)化相結(jié)合

精減舊內(nèi)容,增加新知識(shí),實(shí)現(xiàn)三維CAD與舊知識(shí)的有機(jī)交融,將傳統(tǒng)知識(shí)與現(xiàn)代高新技術(shù)科學(xué)的整合、提煉,充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代性和先進(jìn)性。

當(dāng)前,工程設(shè)計(jì)正處于三維設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)相并存的時(shí)期,而且這種局面還將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)存在。現(xiàn)代三維設(shè)計(jì)中,由于計(jì)算機(jī)生成的三維幾何模型可直接應(yīng)用于生產(chǎn)和制造,因此二維投影圖已不再是工程設(shè)計(jì)的必需的技術(shù)資料。基于此,可以適當(dāng)減弱傳統(tǒng)的《畫法幾何》內(nèi)容,例如,點(diǎn)、線、面的投影等都可以適當(dāng)減少,將機(jī)械制圖的傳統(tǒng)教學(xué)的重點(diǎn)放在機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和作圖規(guī)則的貫徹上。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)三維形體的想象、表達(dá)和構(gòu)形,引入相關(guān)的三維設(shè)計(jì)軟件如Solidworks,使學(xué)員能直觀的感受三維,提高學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性,更重要的,能使學(xué)員初步樹(shù)立三維設(shè)計(jì)的思想,提高利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與表達(dá)的能力。

2.2 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),注重實(shí)際能力的培養(yǎng)

在教學(xué)中強(qiáng)化三維CAD的設(shè)計(jì)思路和軟件應(yīng)用,引入簡(jiǎn)單機(jī)械械結(jié)構(gòu),引導(dǎo)學(xué)員自主選題、自擬方案,自行設(shè)計(jì),為其提供個(gè)性化的創(chuàng)造空間,強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)知識(shí),培養(yǎng)崗位任職技能。

實(shí)踐是知識(shí)轉(zhuǎn)換能力的必經(jīng)之路,更是培養(yǎng)學(xué)員綜合能力的有效方式。機(jī)械制圖課是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)著力加強(qiáng)學(xué)員對(duì)零件構(gòu)型、加工等方面的感性認(rèn)識(shí),除此之外,在新的課程體系中,還應(yīng)將三維教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái),可以讓學(xué)員測(cè)繪實(shí)體零件,利用三維軟件建立三維模型,然后生成二維工程圖,這樣既可以加深學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握,又可以強(qiáng)化學(xué)員的三維設(shè)計(jì)意識(shí),培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手能力[3]。另外,還可以結(jié)合學(xué)院的每年的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,開(kāi)展形式多樣的三維設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng),這樣既可以給學(xué)員提供廣闊的思考空間,還可以使學(xué)員與實(shí)踐接軌,充分發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造力。

在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中,通過(guò)課內(nèi)與課外相結(jié)合,課堂教學(xué)與創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合的方式,使學(xué)員在三維設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下,能抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié),學(xué)會(huì)解決工程問(wèn)題,增強(qiáng)實(shí)際操作能力。

2.3 占領(lǐng)教育技術(shù)制高點(diǎn),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的最佳融合

倡導(dǎo)在計(jì)算機(jī)環(huán)境下的直觀教學(xué)模式,主張采用三維CAD軟件,實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的全數(shù)字化過(guò)程,兼顧傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì),建立體現(xiàn)時(shí)代特色,符合新型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。

徒手繪圖也是繪制圖樣的一種方法,在三維CAD的教學(xué)思想指導(dǎo)下,我們強(qiáng)化了徒手繪圖教學(xué),弱化了精確的尺規(guī)繪圖訓(xùn)練。徒手繪圖速度快,有助于形體分析,在三維設(shè)計(jì)的方案選擇及創(chuàng)意設(shè)計(jì)等方面作用很大,徒手繪圖已成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)不可或缺的技能,精確的制圖完全可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行,這樣既可以提高速度,又便于設(shè)計(jì)方案修改和完善。

在機(jī)械制圖新課程體系中,相關(guān)章節(jié)都安排了三維設(shè)計(jì)的原理和方法,通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件的引入,能使學(xué)員初步掌握三維造型設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維方法和掌握現(xiàn)代三維設(shè)計(jì)工具的能力。

3 總結(jié)

三維設(shè)計(jì)是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì),將三維CAD理念引入機(jī)械制圖教學(xué),是適應(yīng)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)發(fā)展變化的需要,既能增強(qiáng)學(xué)員的空間想象力,培養(yǎng)學(xué)員的三維形體表達(dá),又能增強(qiáng)其利用現(xiàn)代技術(shù)設(shè)計(jì)的能力,為日后走向工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉軍.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2008(2):169.

[2] 宋春明.基于三維CAD技術(shù)的工程制圖課程內(nèi)容體系改革[J].科技資訊,2007(3):69.

[3] 韓麗艷.基于三維CAD技術(shù)的工程制圖課程內(nèi)容體系改革[J].機(jī)械管理與開(kāi)發(fā),2007(4):36.