中職CAD軟件應用教學初探

黃流水

摘要：CAD軟件應用課程是中職學校一門較新的學科。本文結合教學實踐，從CAD軟件的功能及其在機械行業中的作用、CAD軟件與機械設計的關系、CAD軟件在機械行業中的正確使用等幾方面，對中職學校機械類專業CAD軟件應用教學中的有關問題進行了較為深入的探討。

關鍵詞：CAD；設計；數字化

現代社會的不斷發展對于職業人才的需求不斷加大，這對于我們職業教育的發展來說是難得的機遇。而在學校的發展中，教學是學校的生命線，如何在現有條件下不斷提升教學水平是我們每位教師都在思考的問題。CAD軟件應用課程是隨著現代電子計算機和網絡技術的發展而新發展起來的一門學科，而正是因為它發展起來的時間較短，在這門學科的教學過程中，因為不夠熟悉，再加上職中的學生文化課薄弱，學習能力較弱，使很多學生在學習這門學科的過程中遇到了不少的困惑。筆者從事中職學校CAD軟件教學工作十幾年，現就CAD軟件的一些基本問題，談談自己的認識。

一、CAD軟件的功能及其在機械行業中的用途

CAD我們又稱之為計算機輔助設計，是英文Computer Aided Design的縮寫，它是指在我們設計的過程中，充分利用計算機及相關的軟件和圖形設備來完成我們的設計工作。在設計的過程中，我們利用計算機對一些設計或者方案進行模擬、分析和比較，從而對日后的實際工作提供借鑒、指導和參考。相對于傳統的制圖，使用CAD程序制圖解決了運算量大、耗時長，以及容易出現失誤的問題，同時經過比較和驗證，我們往往能夠找到最優方案，這對于設計者來說都是非常有幫助的。

對于在機械行業的應用來看，CAD技術可以廣泛地應用到機械設計、制造和應用的各個方面，如機械的模型設計、工作過程的模擬、動畫設計、外觀色彩和造型效果評價等諸多環節，大大方便了機械制造的整個流程。

二、CAD軟件與機械設計的關系

（一）CAD軟件對機械設計的輔助作用

我們常說的機械設計是指根據生產的需要，為了保證產品能夠符合最終的生產、使用的需求，在設計出具體的產品之前，就構思產品的構造、材料、運動方式、能量轉換形式，甚至產品外觀、造型等各環節，然后利用CAD技術通過二維或者三維繪圖、數據分析、文檔處理等環節實現模擬化設計。或者說，機械設計就是模擬加工、模擬裝配、模擬運行，實際上就是工程師在自己腦子里模擬設計未成形產品的思路。可見，一個不懂相關的工藝、測量、裝配、調試技術的工程師，無法進行真正的機械設計，而CAD軟件利用其應用程序進行工程計算分析，并對設計進行模擬、優化、確定產品主要參數，利用圖形處理和動畫技術對模型進行仿真檢驗、自動繪圖并輸出圖紙、數據等各種形式的設計結果的強大功能，正好彌補設計者的這一不足。

CAD軟件廣泛應用于機械、電子、輕工、建筑等各個產業領域，它是提高產品與工程技術水平、降低消耗、縮短產品開發周期、大幅提高勞動生產率和產品質量的重要手段。CAD技術及其應用程度已成為衡量一個國家科技現代化和產業現代化水平的重要標志。而能不能很好地支持自頂向下的創成設計構思，是評價CAD軟件能力的主要指標。可以這么說，CAD軟件能夠完整地再現工程師的思維過程，并利用計算機完成過去必須在生產現場才能完成的過程。因此，人們都說，CAD軟件是機械設計者最實用、最有效率的輔助者。

（二）機械產品設計規則對CAD軟件應用的影響

一般來說，機械產品設計規則是：設計人員在充分考慮用戶對產品功能需求的基礎上，結合自己企業的設備配置、技術水平等客觀條件。首先構思并表現出產品的總體結構即機械裝配體，并進行必要的力學性能、結構合理性等等分析認證；接下來才是產品中具體零部件的設計和表現，并進一步細化到零件加工和機械裝配等工藝以及產品外觀造型的完善。在這一過程中，每一個零部件作為整臺機器的組成部分，在具備自身的特定功能的同時，也都必須與其它零部件建立緊密而正確的聯系，才有可能共同完成好整個產品所需完成的功能。這樣的規則決定了：零件是不可能被單獨設計出來的，任何零件被設計出來的唯一目的就是“與相關結構一起被使用”。也就是說，每一個零件在其設計的過程中，是要根據自身在整臺機器中的裝配關聯性，不斷地與其它相關結構進行數據交流的。

總之，設計的全過程必須是、也總是以“裝配中的關聯關系”為基礎進行的。

那么，CAD軟件作為一種計算機輔助設計手段，其作用就是在整個設計過程中，輔助設計師們更高效能、高質量地體現這種規則。因此，我們在使用CAD軟件時，要設法在現有的軟件功能基礎上，盡可能多地實現這種“再現”。無論使用什么樣的CAD系統，使用中都必須始終把握“基于裝配的關聯設計”這樣一種基礎的數據結構和流程。

另外，一個產品設計，其包含的數據是相當龐大的，這么多的設計數據必定需要一個“庫”來存放。傳統的手工設計中，這個“庫”就是大量設計圖紙和技術文件。這種“庫”里的數據不論是從保存、管理，還是查閱、使用的哪一方面來說，必然都是十分費事、煩人的。

而數據處理本來就是計算機的強項。既然CAD是計算機輔助的設計過程，所有設計數據，就可以很方便地用磁盤這個“庫”來存放。而且這個“庫”就不僅僅是海樣存儲量那么簡單了，更重要的是這個“庫”中的數據，幾乎可以毫無限制地被調閱、重復使用和非常方便地修改、完善。

三、提高學生能力的策略

由上文可見，要真正掌握好CAD軟件的應用，使其更好地服務于我們的專業，并不是一件十分輕易的事情。那么，有什么方法能夠幫助我們的中職學生，切實掌握CAD軟件的操作技能和專業應用能力呢？

（一）關注學情，從實際出發

現代教育的不斷發展，對于教育教學的研究越來越深入，其研究顯示，學校教學的第一出發點不是教材而是學生，這是因為教學的目的就是要使學生通過學校科學的教學設計和安排，最終能夠學有所得、學有所獲。

我們職業學校，面對的學生大多數是在中、高考中成績不太理想的學生，他們中的大多數學習習慣不太好，學習能力較弱，綜合起來就是基礎知識較差，而要真正用好CAD軟件，無論是對使用者的專業理論知識，還是計算機的操作技能，都有較高的要求。因此在CAD軟件應用教學過程中，我們一定要對學生的實際水平進行充分的調研，然后結合學生的實際和教材的要求，來安排教學環節和教學進度，力爭使學生在起始階段能夠融入學科的學習中去，這樣才能做到學科教學的時效性。

（二）教師自身一定要加強學習，豐富自身技能

當今社會是信息時代，知識的更新速度是非常快的，無論是CAD學科的專業知識，還是教育教學的理論知識都需要我們不斷地去領悟、學習。從我們教師自身來說，由于應用軟件的商業化運作，目前CAD軟件幾乎是每年升級一個版本，作為信息技術領域的一項成果，其功能不斷擴展，性能不斷完善，使用方法也在不斷更新。因此作為這樣一門學科的教師，一定要緊跟專業領域的發展方向，不斷鞏固并提高自身的應用能力。

（三）教學方面的技能我們也不能忽視

社會上經常說，看一位教師教得好不好，關鍵就是看他的學生怎么樣。我們身邊不乏這樣的教師——自身專業理論過硬、文憑也很“硬”，但是學生不喜歡上他的課，師生關系緊張，導致教學質量也很差。究其原因，往往就是因為教師自身教學技能不夠。據此，我們每位教師都要有終身學習的意識，在努力提升自身專業知識的同時要注意提升自己的教學技能，多看書、多聽課、勤學習，爭取走出去，不斷開拓自身視野，豐富自身技能。

（四）夯實基礎、打造過硬的基本功

CAD技術作為工程設計的輔助手段，要求我們在應用過程中，每一個操作環節都要準確到位，絕對不能出現絲毫差錯。這就需要我們在學校教學環節一定要對學生高標準、嚴要求，這就需要我們一定要做好學生的基本功的功課，夯實學生的基礎，為將來的發展打下雄厚的根基。

1.培養學生從繪圖入手，掌握圖形繪制與編輯的技能。圖形繪制和編輯是CAD軟件的應用入門，也是最基本的環節，而相應的識圖能力是掌握好這兩項技能的前提。因此我們要重視基本技能的訓練，平時在上機練習的過程中，都盡可能地根據本專業的特點來安排相應的訓練課題。讓學生在練習軟件操作技能的同時，進一步培養其利用軟件解決專業問題的能力。

2.圖形的標準化和規范化。工程圖作為重要的技術資料，不但用來表達設計者的設計意圖，更是用來指導整個產品從設計到生產乃至使用、維護全過程的重要技術文件。簡單地說，我們的圖紙，不管它是用手工或者計算機繪制出來的，其目的都是給別人看的，而且相關人員也必須能從我們的圖紙中準確而完整地讀懂其所需的信息。因此，我們在使用CAD軟件作圖的過程中，一定要嚴格執行國家標準，按照行業規范，準確、完整地表達出生產過程中所需的信息和內容。

綜上所述，筆者認為，CAD軟件應用課程不僅是在講CAD的應用知識，更重要的是要討論如何將設計思維在CAD軟件中更好地表達出來、如何用CAD軟件進行真正的設計輔助。學習軟件在設計中的使用，要解決的核心問題是，怎樣正確地將自己的專業設計需要，與軟件的功能整合在一起，以便借助軟件更好地完成專業設計。當然，也要完整地了解軟件的功能，但更主要的是“從專業設計的需求出發了解軟件功能”。只有達到這樣的目標，才能說是真正掌握了CAD軟件的專業應用。

參考文獻：

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2.詹友剛，《AutoCAD機械設計實例精解2012中文版》，機械工業出版社，201l.10

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4.單巖、吳立軍、蔡娥，《三維造型技術基礎（UG NX版）》，清華大學出版社，2008.11

【責編 金 東】