論機械制圖與機械CAD的有機結合①

摘 要：隨著計算機技術的廣泛應用，機械制圖與機械CAD兩門課程的結合是機械專業課程改革的必然趨勢，也是整個工程界的迫切需要。本文主要簡述了機械制圖與機械CAD之間的關系及其結合的必要性，分析了機械制圖和機械CAD的有機結合，并提出了完善其有機結合的建議，以促進專業機械制圖技術的發展。

關鍵詞：機械制圖 機械CAD 結合

中圖分類號：TH126 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0158-02

《機械制圖》是工科院校的專業基礎課程之一，旨在培養學生閱讀、繪圖工程圖的能力，并提高學生空間想象、分析及解決問題的能力。工程圖是工程師之間的語言。繪圖不僅是工程設計至關重要的環節，而且是工程項目建設的關鍵環節。然而，工程圖樣的繪制是繁瑣、復雜的一項工作，隨著計算機技術的快速發展以及工程界的迫切需要，CAD（computer aided drafting，計算機輔助繪圖）由此產生并得到了極為廣泛的應用。由此看來，機械制圖與機械CAD的有機結合是十分必要的，其有機結合不僅能提高學生構形工程圖樣與運用計算機繪圖技術的能力，還能促進專業機械制圖技術的發展。

1 機械制圖與機械CAD的關系

機械制圖是研究繪制與閱讀機械圖樣原理和技巧的一門專業基礎課程。其主要教學任務在于掌握繪制與閱讀機械圖樣的基本方法、技能和知識，并培養學生的空間想象、分析能力。機械制圖是專業技術人員開展產品設計、研發與生產等各項工作的必備武器。傳統機械設計的方法主要包括“在大腦里建立起三維模型—將實體投影到平面且繪出二維圖—還原大腦的三維實體模型”這三個步驟。由于設計圖形需要不斷地進行修改與完善，因此，“投影—還原—再投影—再還原”這一過程將會在設計人的腦海中不斷重復，直到設計完成為止[1]。

CAD是Autodesk公司研發的一個計算機設計與繪圖軟件包，是現行最流行的設計、繪圖軟件之一，主要研究如何利用各種指令繪制各種圖樣。AutoCAD里的工具相對于手工繪圖工具而言是相當豐富的，許多手工無法繪制出來圖形，在AutoCAD里面都能繪制，并且是手工繪圖效率的10～20倍。因此，它是機械設計與機械制圖的一場大革命，不僅能提高繪圖的效率與質量，還能實現設計、制圖過程的信息化和自動化。

所以，機械制圖就相當于是理論基礎，而CAD是重要的繪圖工具。機械制圖與機械CAD之間是一種相輔相成的關系，應當將二者有機結合起來，進行綜合性學習。

2 機械制圖與機械CAD有機結合的必要性

機械制圖是一門重要的專業基礎課，也是專業工程技術人員充分掌握專業知識的關鍵所在。隨著計算機繪圖技術的快速發展，在實際工程領域中，CAD的應用領域越來越廣泛，技術要求越來越高，專業的CAD制圖技術人員也越來越受到各工程單位的青睞。然而，在沒有機械制圖專業知識支撐的情況下去學習CAD的軟件應用，不僅實際繪制的圖樣會漏洞百出，而且專業知識與技術的運用也會受到很大的限制。

機械制圖課程的繪圖原理與技巧均較為抽象、復雜，因此，在進行機械制圖時會普遍感覺到難度大而失去學習興趣；并且需要花費大量的時間去熟練使用傳統尺規進行繪圖。機械制圖與機械CAD的有機結合，除了可以激發學習興趣、提高學習效率，同時還可以充分利用時間練習CAD繪圖，鞏固制圖知識。

由此可見，機械制圖與機械CAD在實際教學中的有機結合是十分必要的。

3 機械制圖與機械CAD的有機結合分析

CAD繪圖技術的應用豐富了機械制圖的教學內容，簡化了機械制圖的教學課程，改變了機械制圖的教學方式，是制圖教學的一場革命。具體的結合形式如下。

3.1 機械制圖的內容與機械CAD結合

機械制圖研究的是閱讀與繪制機械圖樣的方法、原理，其課程目的在于學習正投影的基本理論；掌握繪制與閱讀機械圖樣的基本方法、技能和知識，并培養學者的空間想象、分析能力。CAD是一種計算機繪圖工具：把顯示器當作是圖板和圖紙；把鼠標和鍵盤當作是鉛筆、圓規和直尺。當然，CAD的繪圖工具要比手工繪圖工具豐富許多，并且CAD在繪圖效率和繪圖質量上也有明顯優勢。比如CAD的三維模型，它雖然取代了傳統的手工制圖方法，但它并未取代制圖的理論與制圖的規范、標準，相反之下，它是依據機械制圖理論與標準研發的一個計算機繪圖軟件，不僅豐富了制圖的理論，而且還增設了CAD制圖的標準。

當前學校所使用的教材都會存在著陳舊老化、面面俱到、實用性不強、交叉重復等各種缺點，難以適應當下機械制圖課程教學的需求，因此，應對其課程的內容進行調整與改革，以“夠用、實用”為原則，將機械制圖與機械CAD的相關內容進行有機結合[2]。

3.2 機械制圖的課程與機械CAD結合

在機械制圖與CAD的教學實踐過程中，應打破常規課程的專業性、系統性，強調實用性原則；減輕學生們的負擔，提高課程的教學質量；以繪圖為教學手段，以培養學生的看圖能力以及空間想象能力為主要教學目標。過去的實踐教學中，通常是以培養學生的CAD繪圖能力為重點，但基本沒有學生從事繪圖工作，大部分學生都是在流水線上操作，只需要他們會看圖即可。因此，應該進行正對性教學，對優秀的學生要求掌握繪圖技巧，然后，對一般學生只要求會看圖便可。為此，機械制圖課程與CAD課程應當進行綜合，結合為一門新課程《機械制圖與CAD》。

在教學實踐中，教師將兩門課程結合起來一同講授，要互相穿插進行，課時比例按1∶3進行，以CAD為主，機械制圖為輔，先講機械制圖，后講CAD，以機械制圖為主線在整個課程中貫穿。在講CAD時，要將機械制圖國家標準貫穿始終，用以CAD帶動機械制圖，每節CAD課程，都要將機械制圖的簡要進行簡單的介紹，特別是要根據機械制圖的知識建立CAD三維立體圖，以深刻地體會其作法[3]。

3.3 機械制圖的教學方式與機械CAD結合

在機械制圖的教學過程中，為了更好的培養學生的空間想象能力，達到較好的教學效果，常會使用掛圖與教學模型相結合的教學方式，再輔在黑板上進行課堂繪圖，這一過程需要占用大量的課堂時間。但是倘若刻意去減少課堂繪圖，又會對教學效果產生較大的影響。所以，在課堂教學的有限時間里，僅能講授少量知識，而且還會因為板書的限制，需要花費不少的事情去更新；與此同時，教師在課程繪圖的過程中，無法與學生進行過多的交流，這對組織教學非常不利。學生需要通過習題練習以及手工繪圖練習來鞏固所學知識，然而，在做習題的過程中會出現各種各樣的問題，比如，教學中所用的模型并不能完全覆蓋習題集，在沒有模型參照的情況下僅依靠口述或者板書講解，是很難把一個立體結構圖形講述清楚的，至少對于缺少空間想象能力或者實物感官能力的學生而言，要理解沒有模型參照的口述或者板書講解不是一件簡單的事情。

在機械制圖的教學中，部分章節的重點、難點問題可以通過CAD軟件加以講解，比如整個機械制圖教材的“裝配圖”里面的“零件的拆畫”是重點、難點內容。教師可以通過使用CAD軟件的塊功能與圖層功能，將各種零件分別放置在不同圖層中制成圖塊，若需要對其進行單獨顯示，只需打開該零件所在圖層即可；若需要對其進行拆畫，只需將其復制或者剪貼到相應的地方，再補畫因為裝配而沒能繪制出來的輪廓線；最后還能從電腦中調出繪制好的零件的立體結構圖形與學生的想象相比較對照[4]。

又如在機件表達中的關于機件內形的識讀問題，特別是內部的相交、相貫輪廓線的理解，教師可以利用CAD中的形體切割功能將物體先剖開再分離，然后利用旋轉與縮放等CAD里的特殊功能從不同視角進行觀察，幫助同學們更好的理解，并加深同學們的印象；再如當需要選擇零件的機件表達方法時，教師也可以利用CAD軟件把立體機件轉換成所需的投影，并進行比較和篩選，這在驗證答案時非常實用，不僅省時省力而且效果非常好。

4 機械制圖與機械CAD有機結合的完善建議

為了使機械制圖與機械CAD更好的結合起來，以更好的提高制圖教學的質量，下面給出幾個完善建議。

4.1 加強教材配套改革

目前所使用的教材受到篇幅與教學重點等方面的限制無法將機械制圖與 機械CAD很好的融合起來，無法滿足課程教學需要。為了更好的培養學生的繪圖與識圖能力，充分地掌握課程所學的知識，在教學過程中，可以在學生練習繪制二視圖的同時介紹各種線型的畫法和技巧；并在練習具體接卸制圖的同時系統講解繪圖工具的使用方法等。這樣能夠將枯燥乏味的基礎知識生動化、具體化，有助于學生更好的理解與應用，有利于學生理解課程結合后的教材知識體系，更好地將機械CAD的內容融會貫通到機械制圖教學。

4.2 重置教學評價方法

機械制圖和CAD兩門課進行整合后，評價學生掌握程度的標準和方法就必然要進行相應的改變。機械制圖和CAD兩門課進行整合教學后，我們不但要要求學生識讀圖，還要要求學生根據實物在電腦上進行制圖。因此，在考試方法和學生評價上，我們必須盡量給出實物，讓學生先測繪，再用電腦繪出最終視圖效；還可以給出視圖要求，然后讓學生用電腦繪制出實物的立體圖；最后根據學生的圖形表達能力和電腦運用能力得出評分[5]。

4.3 培養學生綜合能力

機械制圖與機械CAD兩門課程進行結合之后的課程教學培養目標應當改為培養學生運用專業知識的能力、讀圖能力以及電腦制圖能力，為以后專業課的學習奠定扎實的基礎。因此，我們應當把能力的培養作為主導理念，根據課程的知識結構框架，進行課程結合，將制圖與識圖能力并重，實行模塊式教學，重點培養學生專業實踐能力。

5 結語

隨著CAD繪圖技術的廣泛運用以及工程界對其需求的日益加劇，機械制圖與機械CAD兩門課程的結合成為了教學專業課程改革的必然趨勢。因此，我們要結合學生的知識結構與社會的需求，充分有效地利用教學資源，盡可能地降低課程的改革成本，以加強專業制圖能力的培養，并為培養高技術的新型專業人才打好基礎。

參考文獻

[1]曲曉華，李文英.三維CAD與《機械制圖》教學的結合實踐[J].機械管理開發，2007，8（4）：38-40.

[2]馮斌.中職機械制圖與機械CAD課程的教學整合[J].中國教育技術裝備，2011，12（34）：18-19.

[3]王曉娟.淺談計算機CAO與機械制圖在教學過程中的結合[J].職業，2012，9（27）：85-86.

[4]洪曉.淺談CAD與《機械制圖》教學的整合[J].機電信息，2009，10（36）：26-27.

[5]董華麗.淺談機械制圖與CAD教學的整合[J].才智，2011，12（35）：65-66.