采用先进绘图工具 提高制图教学成效

上海 庄玮

采用先进绘图工具 提高制图教学成效

上海 庄玮

机械制图是机械专业的主干课程，面对从初中进入中职的学生，以往的机械制图教学常显得费时、费力、难懂（学生难以形成图形与实物之间的空间联系），致使不少学生学习积极性低下，进而产生厌学情绪，甚至弃学。如何在教学过程中提高学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，在有限的学时内提高机械制图的教学质量，这是机械制图教学改革面临的难题。在绘图工具发生根本改变的形势下，我们制图教学与练习的方式，也应该与时俱进，充分发挥计算机绘图的优势，改革机械制图教学方式，将学、练结合，这是获得教、学双赢，达到预期教学目标的最佳途径。

CAD；机械制图；教学融合

一、CAD在机械制图中应用的必要性及教学的现状

随着计算机在制图中的应用，CAD（Auto-CAD）作为当前最为流行的绘图软件之一，由于它的绘图操作简单，绘图的准确度高，用该软件绘制图形其图线型式、尺寸标注符合国家制图标准。我国大小型企业中的主要绘图工作完全采用计算机辅助绘图，计算机绘图技术在机械及其他领域中已成为不可缺少的技术基础。目前，机械产品已进入数字化设计、分析与制造时代，制图、设计及产品等数据已趋向一体化管理。先进的三维设计和数控加工技术，在越来越多的企业得到应用。因此，在机械制图课程中的培养学生的三维实体理解能力，是现代制图学发展的必然趋势，也是数字化机械产品设计和制造对机械制图教学提出的新要求。

在后继的专业课教学中，有些课程的内容涉及到零件的图形识读与加工、零件的计算机造型设计和计算机绘图等，这些内容需要有机械制图基本知识和识图、读图、制图的能力，如果在机械制图的教学过程中学生没有建立图与形的联系，将会给后继的专业课学习带来极大的困难。因此，机械制图是培养学生掌握制图规范，培养学生树立三维图形思维能力，训练学生识图和制图能力，为后继专业学习与应用奠定基础的重要课程，也是CAD技术中必不可少的重要基础。

目前，大多数中职学校的机械制图和计算机绘图教学仍处于割裂的状态，即先进行机械制图教学，然后再学习计算机绘图技能。

在机械制图教学中有些教师虽辅以多媒体课件教学，收到了一定的教学效果，但课件制作费时、费力，且应用不灵活。而学生练习大多仍以传统的手工绘图为主，同样费时、费力，学习效率低下，许多学生为完成制图练习而草草了事，根本不会去思考图与形的关联。这种练习方式，既不能提高绘图技能，还影响学生的学习效果和学习积极性。

在计算机绘图的教学中又仅以绘图操作为主，而不是让学生在学习计算机绘图的过程中，结合机械制图的投影概念来进行绘图、识图，反复在头脑中建立起三维立体图形与平面图形的联系。这样，即使会使用CAD，也仅仅是一个会使用CAD的描图员。

二、基于CAD技术辅助的机械制图教学

基于CAD技术辅助《机械制图》的教学，是以《机械制图》课程为基础，以应用课题为任务，以《AutoCAD》绘图技能为主线，强化识图、绘图能力，强调实用性及规范性，提高教学质量和效率，培养学生的实际应用能力。作为中等职业教育，制图教学的目标，是培养学生能够识读中等复杂程度的零件图、装配图,掌握CAD绘图的技能。

1.应用CAD技术，提高制图教学效率

从目前制图课程教与学的模式和效果来看，动态的教与学仍显不足，学生的识图能力仍是学习后继专业课程的瓶颈。随着计算机和AutoCAD绘图软件的普及，制图课程也应跳出粉笔、挂图加黑板，铅笔、橡皮加图板的教与学模式。

AutoCAD绘图软件的不仅仅是一种绘图工具，利用CAD绘图软件辅助教学可以从根本上改变课件应用时的刻板现象和课件制作的困难。

例如，在教学中，讲述视图的形成时，应用CAD绘图软件，可以根据课题，一步一步地现场画出物体的三维模型，同时讲解三维模型的组成。在讲述投影关系时，可以在三维模型中渲染投影成平面图形的点、线、面。通过教师的边做边讲能够有效的吸引学生的注意力，也便于加深学生对三维模型和平面投影关系的分析和理解。

在讲述叠加式组合的体时，利用CAD软件，以基本体为单位，一部分一部分像搭积木（绘制）一样组合起来，最终完成组合式零件的三维模型，而切割式组合体可以从一个基本体一部分一部分切割，最终形成我们所需要的零件模型。便于学生加深对形体组成的理解。利用CAD绘图软件教学最大的一个优点就是，在教师上课的时候，可以根据具体的情况，任意选择不同的零件进行形状分析，这是其他传统教学方式和多课件教学方式所不能比拟的。这种教学方式充分体现了现代三维设计思想，既遵循认识规律，也有利于学生对组合体形成的认识，同时也使学生能快速掌握形体分析法。

同样，在讲述剖视、断面时，也可以对三维模型进行实时切割，并对切割后物体的点、线、面进行渲染或形成剖面线。利用CAD绘图软件绘制的图形，可以进行任意的放大、旋转，可以让学生从不同方向观察它，有助于吸引学生的注意力、有助于学生对图与形的理解，有助于增强学生的空间想象力和学习自信心，可以取得事半功倍的效果。这在黑板和挂图上是不可能实现的。

当然，这样的教学方法对教师也提出了比较高的要求，它要求教师具有相当的CAD操作熟练程度，要能在短短的几分钟内，就可以完成一个中等复杂的零件模型，边讲解边演示，直至完成零件模型的投影图，在讲解零件图的形成过程以后，立即就可以让学生进行练习，如在教室内讲课，则以手工绘制草图为主，以提高学习效率，从而在课内就可以发现、解决学生绘图存在的问题，并可有针对性的布置课后练习（以CAD绘图为主）。

2.应用CAD技术，提高制图学习效率

作为职业教育，制图教学的培养目标，是使学生具有能够识读中等复杂程度的零件图、装配图和相应的制图能力，这些能力往往需要通过反复实践练习才能得以掌握和巩固。而目前学生的制图练习大多仍以传统的、效率低下的手工绘图为主，占据了学生大量的时间，有些教师对学生绘图的字体、线条还有很高的要求，更使学生疲于应付制图练习而草草了事，学习效果很差。在绘图工具发生根本改变的形势下，我们首先应教会学生CAD的基本操作方法和直线、圆，删除、修剪等基本命令，以替代传统的绘图工具，并在制图教学过程中，根据需要不断穿插相应的CAD命令操作。学生每次学习的CAD命令不多，也容易掌握。在实践中我们采用机械制图与计算机绘图相互交融的教学方式，既能满足课程的绘图需要，又可把学生回家不做作业以及应付作业的情况降低到最底限度。

我们力争在课堂里面把教学的内容消化、吸收。课内边讲边练，（在教室内）学生以手工绘制草图为主（零件的平面以及轴测图），以便教师能迅速掌握学生的学习状况，及时调整教学进度和内容。（在机房内）讲课则利用计算机绘图软件绘图，突出绘图时的规范性，避免了学生在手工制图中一些不规范的行为发生，这样的学习方式，极大地激发了学生学习的兴趣和积极性，课内的教学效率也有了明显的提高。这样反复的训练，既锻炼了学生的草图表达能力，也加强计算机绘图的应用能力，采用这种教学模式的班级，学生的制图学习成效和计算机绘图的熟练程度都有了相当明显的提高。我们从中选拔出学生，参加上海市星光计划“计算机辅助设计”项目（含机械制图）的比赛，连续三届比赛都获得了一等奖，为学校争了光，同时也是对机械制图教学改革的最好检验。

我们采用把工程制图和计算机绘图紧密融合起来的教学方式，使课堂教学的组织更为灵活，使学生对图与形的联系更容易理解，能更自觉地完成制图练习。并突出了教学的实践性和应用性，激发了教师的教学积极性和学生学习的主观能动性，使学生对机械制图知识的学习更有自信心，对CAD技能的掌握更加牢固，从而达到最佳的教学效果。

（作者单位：上海市工业学校）

（编辑 王旸）