機械制圖與計算機繪圖相結合教學方法探究

劉赟，王長勝，王學志

（河西學院物理與機電工程學院，甘肅 張掖 734000）

機械制圖與計算機繪圖相結合教學方法探究

劉赟，王長勝，王學志

（河西學院物理與機電工程學院，甘肅 張掖 734000）

針對當前機械類專業機械制圖和計算機繪圖分離教學出現的問題，本文結合教學實踐，提出將兩門課程有機結合的教學方法.該教學方法，在教學內容上進行有效整合，第一學期講授制圖基本理論，第二學期采用AutoCAD軟件配合多媒體進行零件圖、裝配圖以及AutoCAD的教學，同時進行計算機繪圖實踐.這兩門課程在教學中，相互輔助，使得教學更加形象化、生動化，并能激發學生的求知欲望和學習興趣.

機械制圖；教學方法；計算機繪圖

1 前言

《機械制圖》和《計算機繪圖》是工科特別是機械類必修的專業基礎課，這兩門課程是后續學習專業課程和進行畢業設計的基礎，也是工程人員表達設計意圖，交流設計思想必備的一種“語言”.當前的教學過程中將機械制圖和計算機繪圖兩門課分開講授，學生在一定程度上將其視為兩門課程，不能很好地融會貫通.在教學中存在課程學時少、內容多、學生學習任務重等問題.為適應培養應用型人才的要求，本文提出了將兩門課程有機結合的教學方法，這種方法能增強學生的制圖理論，同時也能調動學生學習的主動性和積極性.

2 機械制圖和計算機繪圖分開授課存在的問題

通常機械制圖和計算機繪圖分別在兩個學期單獨講授，第一學期講授機械制圖（64學時），第二學期講授計算機繪圖（32學時）.在教學過程中，通過自評和學生反饋存在若干問題，總結如下.

2.1 機械制圖的課程涉及的內容比較多，但學時少

《機械制圖》這門課程主要包括幾何畫法和機械制圖這兩大部分，共十章內容.幾何畫法部分是機械制圖的投影理論基礎，也是這門課程的一個難點，對于第一次接觸投影知識的大一新生，接受起來很吃力，因此講解要花費很多時間.在教學中沒有足夠時間展開講解，導致學生識圖和繪制零件圖時有困難，很難達到教學目標.

2.2 講授對象任務重，壓力大

熟練掌握機械制圖知識的方法只有多看、多讀、多想、多練，學生在課外必須完成大量的習題以加深對制圖理論的理解，并通過練習增強學生空間想象力.其次，在正常的教學過程中，學生必須完成一定數量的A3、A4號圖的繪制，一般要完成8-12幅手工繪圖.學生每完成一幅圖都要花費較長的時間，加之大一新生的課程量比較重，學生只能在晚上或者周末完成繪圖，占用大部分的課余時間，學生的學習壓力比較大，與此同時，繪圖技能的掌握會有縮水.

2.3 計算機繪圖與機械制圖相脫節

通常，計算機輔助繪圖課程是學生學習軟件制圖的功能后，嚴格按照機械制圖標準進行繪圖練習.但在實際教學過程中，學生往往過于注重軟件的操作技能的學習，而忽略了制圖理論的實踐.計算機輔助繪圖本應為制圖服務，然而實際教學過程中，極易使得本末倒置[1].

綜上所述，上文提到的三個問題在培養創新性人才的教學過程中不可避免，筆者在機械制圖和計算機繪圖課程的教學中嘗試進行改革.改革的主要內容是將兩門課有機結合.這樣以來，在減輕學生學習壓力的同時，將兩門課教學舊貌換新顏.

3 機械制圖和計算機繪圖結合方式

3.1 教學內容優化整合

第一學期講機械制圖I，共64學時，包括：制圖基本知識與技能；點線面的投影；立體的投影；組合體；軸測圖；機件的常用表達方法；標準件和常用件這七部分的內容.將零件圖和裝配圖放到第二學期與計算機繪圖相融合.第二學期講機械制圖II，共48學時，授課內容優化為以下幾部分：①計算機繪圖的基本知識及基本指令.包括：AutoCAD基礎知識；基本繪圖命令；基本圖形編輯命令；塊及其塊的編輯.②零件圖.包括：視圖選擇；尺寸標注；表面粗糙度；極限與配合；形位公差位置公差；讀圖方法；AutoCAD繪制零件圖，并進行尺寸標注.③裝配圖.包括：裝配圖的畫法；尺寸標注；技術要求及明細欄；AutoCAD繪制裝配圖.④AutoCAD三維圖形的繪制.包括：三維坐標系的建立；創建和編輯三維實體模型；布爾運算；AutoCAD繪制組合體立體圖，并生成二維圖形.

3.2 借助AutoCAD三維實體輔助機械制圖I的教學

傳統的機械制圖的教學主要以板書教學為主，另外輔助一些掛圖、模型和多媒體，由于模型和掛圖數量有限，大部分的圖形還是靠學生自己想象.而通過AutoCAD軟件可以建立一些三維模型，讓學生們通過不同的視角去觀察實體，甚至可以通過剖切和切割編輯實體來觀察實體的內部形狀，幫助空間想象力較差的同學更好的理解剖視圖和斷面圖.

4 以剖視圖形成過程授課為例

傳統的教學方式采用多媒體配合板書來講解，通過組合體的三視圖，如圖1所示，讓學生在腦海中想象組合體的實體形狀，并根據圖中的虛線，分析其內部結構.然后講解剖視圖形成的方式：用通過機件前后對稱面的正平面，假想把機件剖開，移去剖切平面前的部分，再向正投影面投影，就得到了位于主視圖位置上的全剖視圖，如圖2所示.整個過程主要依靠學生利用投影知識想象機件的空間形狀和內部結構，對一些空間思維能力較差的學生而言難以理解.

圖1 組合體視圖

圖2 剖視圖

借助AutoCAD軟件介紹組合體的全剖和半剖形成過程[2].如圖3所示為組合體的三維實體模型，通過AutoCAD中的三維動態觀察，讓同學們了解其外部結構特征.如圖5所示為組合體的全剖實體模型，通過AutoCAD可以逼真再現剖視圖的形成，先將實體模型在ABC對稱面剖切（如圖4所示），然后將前部分移走，剩下的一部分就如圖5所示，從而了解其內部結構特征，藍色部分為斷面，這部分在剖視圖中打剖面線，通過這個圖形，學生很容易理解剖視圖的形成及其投影圖.組合體的半剖模型如圖6所示.由此可見，AutoCAD軟件在教學的過程中充當著“活掛圖”和“模型”的角色，可以靈活隨意的創建各種實體，通過切割、移動等基本修改操作可以將模型的內部結構呈現.讓教學過程更加生動化，用形象的實體模型幫助學生更好的理解.

圖3 實體模型

圖4 切割成兩部分實體

圖5 全剖實體模型

圖6 半剖實體模型

5 機械制圖和計算機繪圖結合意義

5.1 克服了現行教學中課時少，學生任務重的問題

通過機械制圖和計算機繪圖的結合，相同的課時量卻減少了機械制圖的講解內容，給老師更充裕的時間去詳細講解投影規律、組合體和視圖表達方式等知識，由于上課速度慢講解例題多，學生理解起來更加容易.學生的任務也分攤到兩個學期完成，主要以計算機繪圖為主，保證了學生有充足的時間和精力去認真完成繪圖，確保了圖形的質量，也防止學生對作圖產生厭惡的心理.

5.2 激發學生的學習興趣

“興趣是最好的老師”，興趣能幫助學生主動求知、探索、實踐.在教學的過程中，我們發現學生對計算機繪圖的興趣遠遠高于機械制圖[3].機械制圖注重理論知識的學習，而且對三維思維能力的要求高，內容枯燥，對空間想象力較差的同學而言由于無法在腦海中構思物體的立體結構從而很難理解，產生厭學的態度.計算機繪圖是借助AutoCAD軟件完成工程圖形的繪制，簡單、直觀、快捷、方便，比較容易掌握[4].只要熟悉軟件的基本操作命令，就可以完成簡單圖形的繪制，讓學生體會到成就感，從而產生濃厚的學習興趣.機械制圖與計算機繪圖相結合教學方法，利用AutoCAD軟件呈現實體模型，將立體動態旋轉，呈現各個方向的結構，再加上材質的渲染，便于觀察，使學習過程更加生動化、趣味化，促進空間思維的形成，激發學習興趣，從而消除厭學的消極情緒，并且讓學生看到了AutoCAD軟件的便捷和強大的繪圖功能，對第二學期的學習產生強烈的求知欲望.

5.3 促進理論與實踐緊密聯系

機械制圖側重于理論知識的講解，計算機繪圖側重于繪圖技巧的講解，兩者相分離的教學，使得學生在學習完機械制圖后，就不再去復習這門課程的理論知識，為計算機繪圖的講授增加難度.學生在計算機繪圖練習過程中很容易犯不遵循制圖標準的錯誤.甚至，學生對工程圖的表達理解有偏差而影響了繪圖速度和質量，教師不得不重復講授機械制圖的內容，占用很多課時量.機械制圖和計算機繪圖的結合促進了理論和實踐緊密聯系，相輔相成.

6 結論

本文針對教學實踐中出現的一些問題，進行了分析，提出將《機械制圖》和《計算機繪圖》相結合的授課方法.這種教學方法不僅可以提高教學的效率和效果，同時激發學生的學習興趣.這種理論和實踐緊密結合的教學，為學生學習后續課程以及從事工程設計打下堅實的基礎，也為培養應用型人才奠定基礎.

〔1〕汪麗芳.機械制圖與計算機繪圖融合式教學模式的探討[J].安徽工業大學學報,2002,19（1）:124-125.

〔2〕高征兵，羅文群.計算機繪圖的教學改革實踐[J].機械管理開發,2010,25（1）:170-172.

〔3〕郝強.淺析三維軟件輔助畫法幾何教學[J].中國西部科技, 2011,10（33）:76,85-86.

〔4〕黃艷清.論《機械制圖與CAD》教學方法[J].中國科教創新導刊,2012（20）:111.

G642

A

1673-260X（2014）09-0267-02