综合培养计算机辅助设计能力模式的研究与实践

李冬梅　张持重　石米娜

摘 要:结合现代设计方法,综合培养计算机辅助设计能力,探索出适合现代设计要求的计算机辅助设计能力综合培养模式。

关键词:计算机辅助设计;培养目标;综合培养

随着计算机应用技术的迅速普及和不断发展,把计算机引入工程设计与制造的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)已在工程界推广和应用。其发展和应用水平已成为衡量一个国家科技和工业现代化水平的重要标志之一。在现代工业中,工程图样作为工程界的语言起着非常重要的作用。传统的尺规绘制工程图样劳动量大、效率低、修改困难;计算机绘制的工程图样以其图面清晰、易于修改、便于存档的优势而备受青睐。计算机辅助设计取代传统的简单工具设计已是必然,计算机辅助设计能力成为工程技术人员必备的能力。如何适应新的形势需要,使学生在校期间具有较强的计算机辅助设计能力,是高等教育面临的一个重要课题[1]。

研究初期,为适应计算机辅助设计的要求,许多高校对计算机辅助设计能力培养模式进行了有益的探索和大胆的尝试。例如:在多学时工程图学课中增加了计算机辅助设计内容或增开计算机辅助设计选修课等,都取得较好的效果。但我校工程图学教学课时不断减少,如果设在教学内容之后,又受总学时的约束,往往是其内容讲的不深不透,因此,我们对工程图学传统的教学内容作了一定的调整,在确保工程图学教学质量的前提下,把计算机辅助设计内容与工程图学传统教学结合起来,形成适合我校特点同步教授的计算机辅助设计能力培养的模式。例如:讲到工程图学标准的图纸幅面时,我们同时介绍计算机辅助设计软件Auto CAD的图纸界限命令;讲到工程图学标准图线时,介绍计算机辅助设计软件Auto CAD的图层和线型命令。课后布置的作业将尺规作图和计算机辅助设计融合在一起,尺规作图比较容易掌握,而计算机辅助设计由于指令众多,最初几次绘图速度较慢,计算机辅助设计的优越性不能完全体现出来,学生使用计算机辅助设计的热情容易受挫,因此教师一定要积极引导学生,用心辅导,随着计算机辅助设计软件操作熟练程度的提高,绘图速度、质量均有较大的提高,学生也真正体会到了掌握计算机辅助设计能力的必要性。随着工程图学内容进行,学生的计算机辅助设计基本能力也随之培养出来。而教师备课的信息量和难度却大大增加了,这就促进了教师业务的钻研,加大了教师在计算机辅助设计教学、科研的投入,为计算机辅助设计教学、科研创造了良好的环境。

随着计算机辅助设计的广泛应用,各种设计软件的日趋完善,特别是计算机三维设计逐步在制造企业应用和推广,计算机辅助设计技术在各生产领域得到更加广泛的应用,社会对毕业生计算机辅助设计能力要求越来越高,即不再满足要求学生具有一定的计算机辅助设计基本能力,而要求学生具有较强的计算机辅助设计的应用能力。我们在原有培养模式的基础上,在不改变课程体系,不增加教学时数的情况下,加强教学管理,将计算机辅助设计能力的培养有机地融入各个教学环节中,避免各个教学环节间内容的重叠和脱节,使各教学环节构成一个有机整体,使计算机辅助设计能力的培养成为庞大的系统工程,形成了计算机辅助设计能力综合培养的模式。其理念和思路适应新的形势要求,并有一定创新,是培养计算机辅助设计能力的有效途径[2]。具体思路如下。

1 明确工程图学课程中计算机辅助设计能力的培养目标

通过几年计算机辅助设计能力培养的研究,我们深刻体会到:计算机辅助设计能力的培养是系统工程,不是工程图学课可以独自完成。传统的工程图学教学内容即是工业设计的基础,又是计算机辅助设计的基础。计算机辅助设计是人们图形思维及形体设计表达的一种工具,随着计算机技术的发展,企业的设计、生产、制造模式发生了重大的改变,计算机辅助设计方法也在日新月异的变化,因此我们在工程图学教学中计算机辅助设计基本能力培养目标的基础上,有意识加强现代计算机辅助设计意识的培养。

在现代产品设计中,产品设计方法和设计手段都有很大变化,计算机辅助设计(三维造型为主)成为主流。很多企业已利用三维设计软件进行产品的开发与设计,部分产品已实现了三维CAD模型直接到NC数据指令的生成,这中间已不需要三维到二维的转换;我们在为企业开发设计新产品时,许多企业要求首先提供三维参数化造型设计,在设计中直接三维设计和二维工程绘图设计并用的设计方法的应用和普及,对传统的计算机辅助设计能力培养模式带来巨大的冲击,因此,在工程图学课程中科学融入现代计算机辅助设计意识的培养是社会的需求。

我们在工程图学教学中,改革传统单一的二维表达手段,引入三维造型技术作为教学手段,在多媒体的教学平台上与教学内容全面融合,既丰富了学生三维空间表象,又培养了学生先进设计思想和表达意识。如:在组合体教学中,通过三维建模软件如UgNX建立简单体三维模型,并通过布尔运算、拉伸、旋转等造型方法得到组合体的不同构型。通过上述过程,学生不但轻松掌握组合体形体分析方法,同时还了解了三维造型的基本方法,激发了学生的学习热情,培养了学生用先进设计理念进行计算机辅助设计的意识,为计算机辅助设计能力的形成奠定坚实的基础。

2 将计算机辅助设计能力的培养融入各个教学环节、合理调整教学环节的内容

工程图学的测绘是检验学生在学习工程图学课程后,总结和运用所学知识的重要教学环节,也是计算机辅助设计能力初步形成的重要时期,我们对其内容和要求进行了相应的改革。以机械自动化专业为例,以往测绘内容为一级减速器,时间为二周,内容和后续的机械基础课程设计有重叠部分,因此,我们把测绘内容改革为更贴近其专业的齿轮泵测绘。为适应现代产品设计方法和设计手段,我们将计算机辅助设计融入测绘实践中,改变了以往要求学生在徒手草图的基础上用尺规作图,只重视工程图学教学内容的总结和运用,却忽视了计算机辅助设计能力的培养,计算机辅助设计能力综合培养环节脱节的状况。要求学生用计算机绘制部分零件工作图及装配工作图,并适当引入三维设计手段,即提高了学生计算机辅助设计能力,又提高了测绘的质量。

机械基础课程设计是工程图学测绘后,机械自动化专业又一较为重要的实践环节,同为二周,任务为设计2级减速器并给出工作图,其重点为设计环节。但以往由于尺规作图效率低,学生把大部分时间用于尺规作图上,指导教师只能给学生比较明确的设计任务,学生的设计发挥空间很小,不利于学生创新能力的培养。将计算机辅助设计引入到机械基础课程设计中,合理调整了其绘图环节的内容,提高了绘图效率,节省了绘图时间。使机械基础课程设计改革成为可能,教师根据现代设计的要求,给学生以较大的设计空间,有利于培养学生创新能力,同时也提高了机械基础课程设计的档次和质量。

毕业设计是学生步入社会前的最后一次综合设计过程,也是计算机辅助设计能力综合形成和应用的重要环节。因此在毕业设计的选题方面,应根据社会的最新需要,增加计算机辅助设计、制造、分析内容,由于计算机辅助设计能力与各教学环节的有机结合,学生已具有一定的计算机辅助设计能力,因此,毕业设计的绘图质量和速度明显提高。我们根据目前高校学生大多具有良好的计算机基础、头脑灵活、反应快、思路新、愿意接受新事物、尤其对计算机辅助设计软件的学习、使用、开发感兴趣的特点,引导学生在绘图软件Auto CAD的基础上,开设选修课,学习较领先、建模功能强大的软件,如:Solid works、Unigraphics NX 、ADAMS等。先进软件的引入,大大开阔了学生的视野,使毕业设计的技术较领先、水平较高。计算机辅助设计引入到毕业设计的同时也将工程图学教师融入到其中,工程图学教师丰富了专业知识,为有针对性地搞好工程图学教学打下了坚实的基础。同时专业教师也丰富了计算机辅助设计知识,使其指导设计水平上了一个台阶。

结束语

通过几年的改革、研究、实践,我校计算机辅助设计能力综合培养的思路,已融入各个教学环节,受到各教学部门的重视,学生的计算机辅助设计能力突出,受到用人单位的好评。此项研究在院领导的支持和关心下已取得阶段性的成果,具有一定的推广和应用价值。

参考文献

[1]董国耀.跨入21世纪的中国图学教育[A].图学教育研究2002[C].北京:机械工业出版社,2002.

[2]贾志欣.面向CAD/CAM/CAE的机械制图教学研究与实践[J].学术前沿.2005.

作者简介:李冬梅(1966-),女,吉林省吉林市人,副教授,主要研究方向:工程图学、计算机辅助设计。