三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革探索與實踐

馮振華

摘 要：基于三維CAD軟件的《機械制圖》是工科類課程教學的重要內容，對提升工科類學生的職業技能有著十分重要的作用。將CAD三維軟件應用到機械制圖教學改革中不僅能夠更好的調動學生學習積極性，而且還能夠更好的擴散學生的空間想象力、繪圖能力和讀圖能力。為此，文章在闡述《機械制圖》和CAD技術關系的基礎上，結合基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革背景，從教學環境、教學內容、教學評價三個方面具體分析基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革策略，旨在能夠為工科類課程教學提供更多支持。

關鍵詞：CAD軟件;機械制圖;課程教學;改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.194

機械制圖是一門自然學科，是工學類專業學生所必須學習的一門基礎課程。機械制圖的主要研究內容是點、線、面的投影，基本體、組合體、機件形狀、零件圖畫等。機械制圖專業課學習的主要目的和任務是掌握更多三維立體和平面制圖之間的投影規律，培養學生的空間想象能力和形象分析能力。CAD是美國公司所開發的一種計算機輔助設計軟件，在本質上是一種新的繪圖工具，被人們廣泛的應用到工程領域的繪圖軟件中，也是工科類學生學習過程中所需要應用到的一種繪圖工具。CAD課程主要內容包含圖層的設計和管理、繪圖指令的安排、圖形尺寸標注、圖塊的創新、三維實體模型打造等。與機械制圖教學一樣，通過對CAD軟件學習也能夠培養學生的思維能力和想象能力。為此，文章結合社會發展對工科類學生的學習需求，就怎樣優化基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革進行策略分析。

1 三維CAD軟件和《機械制圖》之間的關系

CAD在本質上是一種新的繪圖工具，顯示器能夠向人們展現出繪制的圖紙、鼠標和鍵盤，CAD技術的出現和應用能夠在以往的基礎上提升繪圖效率和質量，將繪圖人員頭腦中的想象生動形象的展現出來。同時，CAD還能夠實現對圖紙的重復利用，顯示出和傳統手工繪圖相比更多的優勢。

基于CAD技術的計算機繪圖雖然能夠替代以往的手工繪圖，但是從實際應用情況來看，它本身無法取代機械制圖理論。在引入CAD輔助計算機軟件之后能夠借助計算機來替代手工圖板，從而縮短以往手工繪圖的時間，提升繪圖質量。另外，教師還可以通過二維和三維圖形的轉換來幫助學生更好的掌握機械制圖理論，提升學生的空間分析能力。

2 基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革背景

機械制圖是工科學生所必須學習的課程，對后續課程機械設計、機械原理等課程會產生深刻的影響。機械制圖教學的目標是培養學生的思維能力和想象能力，并引導學生將空間思維轉變為形象思維，提升學生建模能力。三維CAD技術的發展能夠為機械制圖提供三維立體圖畫，為機械制圖學習打造數字化的三維幾何模型，為立體化三維產品的打造提供重要支持。在現代科技的發展支持下，計算機繪圖和加工軟件強大的二維造型逐漸弱化了二維圖紙在機械制圖中的作用，促進了三維制圖的發展。

在教育改革的深化發展下，職業院校敏銳地覺察到了CAD技術對機械制圖課程教學改革的重要作用，并進行了積極探索。比如一些職業院校在仔細研究機械工程圖學的基礎上對以往的機械制圖課程內涵、外延等進行了改造，具體體現在教學思想、教學內容、教學手段、教學質量等方面。

3 基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革策略

3.1 教學環境的創設

結合職業院校現有的教學條件和教學環境來創設基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學環境。從實際應用情況來看，基于三維的CAD軟件被人們廣泛的應用到現代工業中，常見的三維CAD軟件包含Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等。這些三維CAD軟件具備強大的三維建模功能，在該功能的作用下能夠改變以往的實物模型教學模式，在這個過程中不僅節省了模型成本，而且提升了機械制圖課程教學成效。

在開展基于三維CAD軟件的《機械制圖》課程教學改革的過程中環境等創設表現為三維模型庫的打造。從教學情況來看，《機械制圖》是機械類的重要課程，在開展的時候需要應用大量的教學模型，透過這些模型能夠激發學生的制圖積極性，培養學生的思維能力。借助三維CAD軟件能夠打造出三維立體化模型，從而實現對各個教育資源的有效利用。

3.2 教學內容的調整

第一，調整傳統先投影、后三維的教學順序。傳統的制圖教學是從投影法開始引入三視圖畫法，再到反向三維想象能力的培養。這種教學順序不適合自學能力較差、空間概念淡薄的學生應用。基于CAD的三維軟件則是提供了從三維到投影的全新解決方案，從組合體開展的教學能夠更好的培養學生三維空間能力。第二，確立組合體視圖識讀作為教學的次重點。零件圖為重點的識圖教學能夠有效提升學生的空間想象力和思維能力。組合體視讀是機械制圖課程教學的難點。但是由于以往模型數量不多、種類缺乏，學生的想象力得不到開發，而借助三維CAD平臺則是能夠打造出完整的模型庫，使得教師能夠將所需要教學的內容以直觀視頻的方式展現給學生，從而更好的提升學生的空間想象力和思維能力。第三，實現模塊化教學。職業院校教學的指導思想是培養學生的崗位能力。計算機繪圖是現代企業發展所需要的技能，通過計算機繪圖能力的培養和訓練能夠使得工科學生的素質更好的符合時代發展需要。職業院校的制圖課程采取模塊化的教學方式，能夠將機械制圖和多維CAD技術充分結合在一起，從繪圖環境、繪圖學習內容、學習方法等方面來引導學生的課堂學習。

3.3 教學思路的革新

第一，實現直觀化教學。在基于三維CAD軟件《機械制圖》課程教學的過程中本著讓學生更好的看清組合體、零部件特征結構的原則，仔細梳理二維圖樣和三維模型之間的對應關系。在機械制圖課程教學中教師要借助三維CAD軟件來實現對零部件的加工轉換，通過投影轉換來打造一種三視圖，在三視圖的作用下培養學生將自己的學習能力從二維轉變為三維，不斷提升學生的讀圖能力。第二，合理分配學生觀察和動手實踐教學的時間。制圖課程教學要最終回歸到課堂，一切的計算機輔助課堂教學軟件不能夠占據整個課程教學的主導地位。因而，在制圖教學中教師需要將軟件演示時間控制在25min以內，為學生的動手實踐操作留夠時間。第三，將傳統教學方式和現代化的教學手段充分結合在一起。在現代媒體的支持下， 教師在制圖軟件教學中存在忽視板書、提問等傳統教學手段的現象，使得多媒體手段的應用比較盲目。基于此，在制圖教學中教師要將各個多媒體軟件的應用放在一種從屬地位，借助多媒體輔助課堂教學。

3.4 教學評價體系的革新

基于CAD技術的《機械制圖》課程是一門實踐性很強的技術基礎課，具體包含理論知識和實踐操作。因而，在教學過程中通過單純的考試往往不能夠充分衡量學生的學習情況，也無法對學生的學習情況進行科學的反饋。為此，在現代科學技術的發展支持下，未來的《機械制圖》教學需要加強對教學過程的關注，在教學完成之后需要應用科學的考核方式來客觀評價學生的學習質量，從而促使學生的工程素質全面發展。

在三維CAD技術引入到制圖教學之后，考核應去除幾何繪圖部分內容，降低組合體部分的分值比例，偏重對零件圖、裝配圖和平時作業的考核。通過開放化的考核能夠更好的激發學生學習的想象力和創造力。從實踐操作情況來看，通過開放考核能夠在以往的基礎上更好的激發學生的學習想象力和創造力。

4 結束語

綜上所述，三維CAD技術的廣泛應用對職校制圖課程改革發展來講是一個全新的機遇和挑戰，也是職業院校制圖教育改革的重要體現。經過實踐證明，將CAD軟件技術應用到機械制圖教學中符合職業院校教育改革的發展趨勢，在CAD技術和制圖軟件教學結合的過程中能夠更好的發揮出彼此的優勢作用，從而幫助學生更好的學習制圖知識，在職業院校范圍內打造全新的機械制圖課程教學模式。

參考文獻：

[1]劉瑞霞，劉小斐，李強等.《機械制圖與CAD》課程教學改革與實踐[J].當代教育實踐與教學研究，2017（05）：167.

[2]張佳.高職機械制圖與CAD課程教學改革與實踐[J].建材與裝飾， 2017（52）.

[3]陳含.簡析中職校機械制圖與CAD課程教學改革的探索與實踐[J]. 科技展望，2017（02）.

[4]付友.高職《機械制圖及CAD基礎》課程信息化教學設計及實踐——以“兩正交圓柱相貫線的畫法”教學設計為例[J].時代農機， 2017（01）.

[5]張鳳敏.翻轉課堂模式下三維CAD軟件在機械制圖中的教學研究[J].教育教學論壇，2017（07）：204-205.

[6]張斌，宇曉明，焦洪宇.《機械制圖與CAD》教學實踐與教學改革探索[J].教育教學論壇，2017（47）：97-98.