AutoCAD在工程制圖中三維輔助教學應用探索

劉艷 焦作市技師學院

AutoCAD在工程制圖中三維輔助教學應用探索

劉艷 焦作市技師學院

AutoCAD是一種自動計算機輔助設計軟件，主要用來進行繪圖制作、三維設計等，目前是最主要的繪圖工具。在工程制圖的三維輔助教學中，AutoCAD的應用主要包括正投影三維CAD輔助教學、剖面圖和斷面圖三維CAD輔助教學一級主控室三維示意圖，而改革創(chuàng)新工程制圖教學體系的具體策略，包括調整教學內(nèi)容、安排教學順序并創(chuàng)新教學方法。

AutoCAD 工程制圖 三維輔助教學

工程制圖是工程界最為通用的語言之一，多數(shù)的工科專業(yè)都將工程制圖設置為基礎性的必修課程，對其十分重視，因此工程制圖也是培養(yǎng)具有高水平技能的工程人員的入門學科。工程制圖課程有助于培養(yǎng)學生的想象能力和空間邏輯思維能力，并且能夠有效培養(yǎng)學生的動手能力和基本的學科素養(yǎng)，其教育意義顯著。相比機械類的制圖課程而言，工程制圖課程的內(nèi)容與之相差不多，但學時較少，因此教師很難有效利用課內(nèi)時間進行模型繪圖訓練。在此背景下，如何通過AutoCAD提升工程制圖的三維輔助教學效果，成為職業(yè)院校研究的重點內(nèi)容。

1 工程制圖教學體系存在的問題

1.1 內(nèi)容安排不符合認知規(guī)律

傳統(tǒng)意義上的工程制圖教學注重在二維平面上的繪圖操作，以幾何思維為主要方法，基本都是通過空間物體的點線面投射到三個互相垂直的相較平面，以投影圖形作為切入點進行分析，然后將同一平面的三個投影關系展開，以建立起空間的概念。學生在日常生活中往往主要接觸二維圖形，因此在建立三維對應關系時，需要在大腦中對信息進行處理后呈現(xiàn)出來[1]。此過程不符合從感性認識到理性認識的認識論客觀規(guī)律，因此容易使學生產(chǎn)生疑惑，所以必須通過其它更直觀有效的輔助工具以幫助理解。

1.2 教學方法及手段單一

職業(yè)院校通常是采用三維圖形及動畫進行工程制圖輔助教學，雖然此方法能夠顯著增加課堂的信息量，以便提高教學效率，但其缺點還是十分明顯的，學生無法自己動手操作，缺乏實踐積累，因此在學習效果上并不理想。當理論教學和指導教學需要占據(jù)太多的課堂教學時間時，可以提供給學生進行實際操作的課程時間就相對較少[2]。即使完成了學習任務，但學生所學和實際應用所要求掌握的技能仍存在較大差距，因此學習內(nèi)容對于日后學生工程素養(yǎng)的提升幫助不明顯。

1.3 網(wǎng)絡普及增長了學生思維的惰性

網(wǎng)絡的出現(xiàn)，使許多內(nèi)容可以通過拷貝粘貼完成，學生對知識的思考少了，思維惰性逐漸增長，其理性思考能力降低，缺少思考復雜問題的信心和毅力。而工程制圖教學本身就是枯燥的，不易激發(fā)學生的學習興趣，多數(shù)學生不能較好的掌握繪圖和讀圖的基本方法，只是在教師講授時了解了這種方法，課后基本上就不記得了，課堂上學習的基本知識來不及消化吸收，對于繪圖的基本思想很難應用到實際工作中去。因此，在遇到難的空間想象問題往往就會放棄，學生的這些不良思維習慣很大程度上阻礙了工程制圖課程空間想象能力的培養(yǎng)和提高。

2 AutoCAD在工程制圖三維輔助教學中的應用

2.1 正投影三維CAD輔助教學

在工程制圖中，掌握組合體三面投影及組合體識讀一直相對比較困難，學生在進行相關訓練時，最大的障礙就在于從二維圖形轉換到三維圖形的過程。在進行課堂教學的過程中，教師可以讓學生首先想象組合體的空間實體造型，然后通過CAD所繪制完成的三維組合體將其展示出來，最后引導學生繪制三面投影圖，從而完成教學。

2.2 剖面圖與斷面圖中三維CAD輔助教學

如果物體內(nèi)部的結構比較復雜，在表現(xiàn)其內(nèi)部結構時，就需要利用剖面圖或者斷面圖實現(xiàn)。繪制剖面圖或者斷面圖，需要在假設的平面中剖開物體，但這對于很多學生而言并不容易理解[3]。通過三維CAD能夠將物體中的剖面直接呈現(xiàn)給學生，學生能夠借此比較容易地理解物體的剖面圖或斷面圖，因此能夠取得較為理想的教學效果。

2.3 主控室三維示意圖

如果學生在完成了工程制圖的學習后，能夠將社會的效果圖繪制出來，就能夠與客戶進行良好溝通，展示物品細節(jié)，便于客戶理解。

3 工程制圖教學體系的改革創(chuàng)新

3.1 調整教學內(nèi)容

現(xiàn)在很多機械類教材在制圖方面已經(jīng)進行了比較大的調整，很多教材都開始引入AutoCAD與三維CAD軟件，有些教材也開始引入三維CAD和Solid Edge軟件。這些教材的改動具有共同特點，就是均增添了計算機的造型及繪圖方面的內(nèi)容，實現(xiàn)了對二維與三維的完美融合，從而加強形體構思的能力和空間思維的能力，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。而對于非機械類的教材來說，普遍具有簡明、新穎和實用特點，對于內(nèi)容的安排，通常在投影部分貫徹了以“體”為主線的內(nèi)容，在組合體部分探討了截交和相貫[4]。以AutoCAD為計算機的繪圖軟件，將教學內(nèi)容安排到獨立的章節(jié)當中，對AutoCAD的三維實體建模進行了簡要介紹。通過引入AutoCAD為計算機的輔助繪圖教學軟件，是當前很多職業(yè)院校都普遍采用的做法。對于非機械專業(yè)的學生而言，基本做不到在短時間內(nèi)學會CAD三維制圖軟件，當然也完全沒有這個必要。目前的AutoCAD版本已經(jīng)在不斷地完善過程中，它的三維實體建模功能也基本上達到了各相關專業(yè)對其的要求。三維建模通常以平面繪圖為基礎，在此基礎上，學生是比較容易借助多種方法實現(xiàn)功能操作和編輯的。以AutoCAD制圖為輔助教材，在教學中將工程制圖與計算機制圖結合在一起，能夠有效提升工程制圖的實踐操作能力。課程的總學時為64，一半的學時在學校的多媒體教室中進行，另一半學時則在專業(yè)所需的機房中進行。

3.2 安排教學順序

對于教學順序而言，安排時不應過于拘謹，雖然總體結構上以主教材為基礎，但也需要在此基礎上穿插必要的CAD教學內(nèi)容。例如工程圖的基本規(guī)范、圖紙的格式、字體要求、尺寸要求等等。在理論課程中，對基本操作進行簡單介紹，而在計算機的繪圖課程中進行實操講解。學生在學習直線和投影面相對位置時，如果按照過去的教材，采用的是首先介紹投影面平行線，然后介紹投影面平行面，這樣一來容易使學生產(chǎn)生先入為主的意識[5]。如果改變這兩者的順序，學生在學習過程中，就能夠更好地區(qū)分其不同之處。完成對CAD基本操作的講解后，提前教學三維實體的造型方法，介紹基本立體的形成，就能夠進行基本立體的投影理論基礎教學奠定良好基礎。

3.3 創(chuàng)新教學方法

結合工程制圖和計算機繪圖理念，重要的在于實現(xiàn)教學上的合理結合。如果僅將CAD當做制圖課程的獨立附加內(nèi)容進行教學，或者干脆在制圖課程之外單獨開設計算機的繪圖課程，則不太現(xiàn)實。一方面，課程學習的時間有限，無法再擠出更多的時間進行計算機繪圖教學；另一方面，學生很難將工程制圖和計算機繪圖教學合理地聯(lián)系在一起。所以在實際教學中，都是將計算機繪圖融入到工程制圖教學當中，由一名教師進行教學，這樣一來，在時間的安排上也比較合理，教師能夠很好地控制教學的進度，學生理解并應用起來也會更加得心應手。經(jīng)過實踐研究，發(fā)現(xiàn)這一新穎的教學方式完全可行。

4 結束語

通過三維AutoCAD輔助工程制圖教學內(nèi)容，不僅有助于培養(yǎng)學生解決問題的能力，鍛煉學生的獨立自主性，也在一定程度上節(jié)省了成本和精力，避免了購買實體模型的麻煩。此外，通過這一輔助教學方式，學生也能夠更好地學會制作效果圖的技巧，這也有助于其今后工作的順利開展。

[1]賈平平.基于三維構形的工程制圖教學方法創(chuàng)新與實踐研究[J].渭南師范學院學報，2017，32(10):31-37.

[2]賈平平.《工程制圖》教學方法創(chuàng)新與實踐[J].山東工業(yè)技術，2017，(10):225.

[3]方錫武，李芳.以CAD軟件使用為輔線的工程制圖教學改革[J].大學教育，2016，(8):157-158.

[4]張世海.AutoCAD三維實體造型技術在道路工程制圖教學中的應用[J].價值工程，2014，(4):247-248，249.

[5]黃萬亮，文廣，王文健等.《工程制圖》輔助教學軟件設計[J].機械，2014，41(7):38-42.