整合機械制圖與CAD課程一體化教學改革的探索

陳小紅

摘 要：隨著時代的發展，機械制圖和CAD這兩門課程已經有機地結合在一起。為了促進該課程的發展，人社部要求進行一體化課改，采用“工學結合”一體化的教學模式進行教學。筆者結合教學實際情況，對整合兩門課程進行一體化教學作了分析，并針對課程的開設提出一些建議。

關鍵詞：機械制圖 CAD 一體化教學 整合

在職業院校中，機械制圖為實踐性較強的專業基礎課程，是機械專業進一步學習其他專業知識的基礎。近年來，針對機械制圖課程的開設，提出的觀點分為兩種：一是機械制圖與CAD兩門課程各自獨立存在，兩者沒有任何聯系；一是機械制圖課程完全能被CAD課程所取代。這兩種觀點都是對兩門課程之間關系的一種不正確的認識。只有把兩門課程有機地結合在一起工學結合，才能有效地提高機械制圖的教學質量和教學效率，全面提高學生的綜合素質與職業能力。

一、機械制圖與CAD教學現狀分析

1.機械制圖的教學現狀

在職業學校中，機械制圖這門課程主要是對學生繪圖、識圖以及制圖能力的培養。保證學生能夠熟練準確地掌握正投影的相關理論知識，掌握繪制圖樣的最基本常識、讀圖能力、繪圖的基本方法以及部分繪圖技能，培養學生的空間想象能力以及養成作圖的良好習慣，這些都是學習機械制圖的目的。機械制圖需要培養學生的空間想象力。傳統的教學模型與掛圖的教學方式很難調動學生的學習積極性，而且在使用模型與掛圖的過程中存在著極大的局限性，使得學生的思維能力也將大大下降，在對以后學習內容和課程的學習中，學生明顯在讀圖方面感到吃力。特別是在學時少，學習內容多的情況下，單一的機械制圖教學模式，將導致學習效率下降。

2.CAD的教學現狀

近來，在多數職業學校中的CAD教學中，學校僅僅重視軟件功能與應用技術的系統性，缺少針對性，因而CAD的實用價值反而不能讓學生真切地感受到。此外，CAD教學與相關的學科聯系不緊密，而且學校中學生在識圖與繪圖方面的能力嚴重不足，對技術的要求不能很好地理解，且不能夠遵守企業的需求與意圖，正確地繪制零件圖及裝配圖。同時，在教學中，很多老師并非機械專業出身，雖然知道如何操作Auto CAD，但是因為不能將機械專業知識與技能聯系在一起，也不能進行清晰的講解。再有，就是技校學生基礎本身就差，因而在使用Auto CAD對零件圖和裝配圖進行繪制的時候，很難準確地畫出，更別說通過軟件來設計和制造機械了。

學校在對企業和畢業學生做了大量調研的基礎上，明確了機械制圖課程的開設要整合機械制圖與CAD進行一體化教學。

二、充分利用工學結合的教學優勢

1.工學結合，通過經典案例帶著目的學習

目前，我國職業教育實行“2+1”模式，就是要讓學生進入工廠實踐。因此，我們可以運用學校資源和校企合作的資源，選取難度適中的案例進行教學。主要考慮到以下幾點：一是案例的代表性，內容的囊括性，二是難度適中，三是緊扣教學任務，體現思維力、分析力、動手能力的提升。

機械制圖教學的完成需要進行實踐活動，換言之就是大量的機械繪圖。手工機械繪圖工作太過繁重，并且效率低下，因此，需要采用高效率的CAD繪圖代替手工機械制圖。通過工學結合，把企業的圖樣引進到教學中，讓學生盡早適應企業的需求。

2.通過學生參與，調動其積極性，優化學習效果

從頂崗實習的反饋來看，很多時候教師認為學生掌握得比較好的內容，在學生進入真正的崗位之后，也容易出現問題。這就讓我們反思，是不是我們的檢測手段太過模式化。

在教學中，我們要將機械制圖與CAD兩門課程實現有機地結合起來。在理論課堂中，教師要以機械制圖為主，將傳統的模型與圖樣的教學方法徹底地摒除，全部改由CAD軟件來進行教學。在課后完成作業中，圖紙、圖板等繪圖方式也應完全棄用，讓學生使用計算機完成繪圖。在課堂上，教師可以讓學生對傳統的繪圖知識與理論進行了解，并適當地體驗和嘗試傳統手工繪圖的方法，以此來培養工科學生嚴謹認真的學習態度與工作態度。學生通過這種工學一體的模式，既能夠將機械制圖的宏觀制圖能力調動起來，同時又能夠將CAD的具體操作能力結合起來，這是課堂板塊教學所達不到的一種自然狀態。

三、機械制圖和CAD的一體化教學設計

機械制圖與CAD課程是一門重點培養學生看圖、識圖能力與CAD軟件繪圖技巧有機結合的課程。在課程中，CAD軟件主要作為一種工具被應用在教學中。機械制圖主要是對正投影法、三視圖以及草畫軸測圖、簡單圖樣表達、零件圖草繪等內容的講解，也是學生學習制圖所需要的最基礎的技能。在CAD課程中，幾何圖、復雜組合體與圖樣表達法、零件圖以及裝配圖等制圖內容實現一體化。老師利用較少的課時就能夠對機械制圖有效地講解，而將更多的時間放在CAD一體化教學中。

對此，我們結合教學實例對機械制圖與CAD的整合教學進行介紹。

1.注重檢測學生CAD制圖的規范，加大制圖原理的強化

機械制圖最根本的基礎正是《機械制圖》國家標準，同時也作為機械工業生產中一種最根本的技術文件。把圖樣幅面、標題欄、字體、比例以及線型等放置在“CAD的基本設置”中進行講解。

2.零件圖的識圖以及繪制需要掌握的重點

學生在參加工作之后，工作內容都離不開看圖，因而在教學中，我們把識圖與繪制零件圖作為重點項目進行教學。在該課程中，每一個零件圖被當做單一的項目，CAD軟件教學主要是對繪圖進行訓練。一般來說，繪圖訓練主要是針對技巧與方法的要求。尺寸的標注內容一般放在零件圖學習中，主要通過標注零件圖的尺寸對如何設置尺寸標注樣式和如何使用尺寸標準命令等進行詳細的講解。在技術要求中，我們對表面粗糙度的講解，主要是按照屬性設置進行，通過形位間的公差快速地對其進行設置標注，其中，極限尺寸要使用文字注釋的方法進行標注。

3.在其他具體問題中的機械制圖原理重點

CAD在機械制圖國際標準的應用中，其重點與難點是機械制圖與CAD組合的內容，第三視圖的補充、圖線的補缺，也是其中的重要內容。通常，在機械制圖中，多是通過簡單的形體例子來進行分析，復雜的形體則通過CAD建模，通過一些實體模型讓學生在課堂中練習三視圖，通過二維視圖讓學生建立三維的實體。這是一個先易后難的教學過程，采用形體分析法與線面分析法來對實體模型進行分析，通過分析與參照實體的模型進行具體的講解。通過疊加法、切割法以及講解與練習的結合，運用在三維實體中，很好地實現二維視圖。例如，形體的前后、左右及上下視圖可以通過對實體的自由旋轉來實現。在課堂中，教師多采用引導的方式，讓學生自己動手操作，通過具體實際案例的訓練，讓學生不再覺得制圖課有難度，反而感到課程的生動與趣味，大大提高了學生的學習興趣。

4.使用CAD剖視圖教學

剖視圖是用來表示物體內腔結構的方法。當視圖中存在虛線、虛線與實線重疊，難以用視圖表達機件不可見部分的形狀時，或者當視圖中虛線過多，影響到圖形清晰、影響標注尺寸時，常常需要用剖視來表達。在講解時，多采用一些形體簡單的例子來分析，至于一些形體復雜的例子，則可以通過CAD軟件進行詳細的剖析。通過CAD軟件的零件建模，然后運用剖切功能將零件剖開，對其中的孔、槽等結構進行分析。教師在不同位置剖切平面，逐一對形體進行剖切，分析剖切位置對剖視圖畫法產生的影響，由此加深學生對剖視圖的理解，并熟練地掌握這種方法。使用CAD剖視圖（如圖1）能夠為老師講課帶來很多便利，提高了課堂教學質量，并且能夠引導和帶動學生學習的積極性和主動性，在短時間內就能將教學任務有效完成，取得事半功倍的效果。

5.使用CAD掌握對裝配體整體的認識

學生對裝配體缺少整體上的認識，對裝配體的結構、工作原理、零件間的裝配、鏈接以及主零件的結構形狀認識不足。在裝配體的教學過程中，傳統的教具模型和圖例教學方式遠遠不能滿足教學的需求，因而CAD的利用就成為一種必然地選擇。教師可以將多個三維實體零件組合在一起形成裝配體，并對此進行模擬裝配。還可以通過零件模型（如圖2），讓學生了解每一個裝配體的真實形狀，清楚地掌握零件間的關系和動力傳動的具體路徑。

圖2 臺虎鉗裝配圖

6.適當拓寬CAD制圖的運用范圍

教師根據學生的就業實際和興趣需要，可以適當拓寬軟件的應用范圍，例如建筑、電子等專業，但在教學嘗試中要遵循機械制圖或者相關制圖的標準和原理。

CAD軟件為機械制圖教學帶來了極大的直觀性與趣味性，也有效地提高了教學質量和教學效果。

四、結論

機械制圖與CAD一體化教學，將不同學科中的理論知識與技能穿插在一起，并運用于整個教學過程中，讓學生通過對教學項目的學習，熟練掌握相關專業知識與操作技能。隨著教學項目的進行，學生的創新能力與解決問題的能力得到了極大的進步與提高，老師也得到了鍛煉和提高，特別是在專業理論和專業技能的綜合能力方面得到了有效提升。

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（作者單位：廣東茂名市第二高級技工學校）