中职CAD软件应用教学初探

黄流水

摘要：CAD软件应用课程是中职学校一门较新的学科。本文结合教学实践，从CAD软件的功能及其在机械行业中的作用、CAD软件与机械设计的关系、CAD软件在机械行业中的正确使用等几方面，对中职学校机械类专业CAD软件应用教学中的有关问题进行了较为深入的探讨。

关键词：CAD；设计；数字化

现代社会的不断发展对于职业人才的需求不断加大，这对于我们职业教育的发展来说是难得的机遇。而在学校的发展中，教学是学校的生命线，如何在现有条件下不断提升教学水平是我们每位教师都在思考的问题。CAD软件应用课程是随着现代电子计算机和网络技术的发展而新发展起来的一门学科，而正是因为它发展起来的时间较短，在这门学科的教学过程中，因为不够熟悉，再加上职中的学生文化课薄弱，学习能力较弱，使很多学生在学习这门学科的过程中遇到了不少的困惑。笔者从事中职学校CAD软件教学工作十几年，现就CAD软件的一些基本问题，谈谈自己的认识。

一、CAD软件的功能及其在机械行业中的用途

CAD我们又称之为计算机辅助设计，是英文Computer Aided Design的缩写，它是指在我们设计的过程中，充分利用计算机及相关的软件和图形设备来完成我们的设计工作。在设计的过程中，我们利用计算机对一些设计或者方案进行模拟、分析和比较，从而对日后的实际工作提供借鉴、指导和参考。相对于传统的制图，使用CAD程序制图解决了运算量大、耗时长，以及容易出现失误的问题，同时经过比较和验证，我们往往能够找到最优方案，这对于设计者来说都是非常有帮助的。

对于在机械行业的应用来看，CAD技术可以广泛地应用到机械设计、制造和应用的各个方面，如机械的模型设计、工作过程的模拟、动画设计、外观色彩和造型效果评价等诸多环节，大大方便了机械制造的整个流程。

二、CAD软件与机械设计的关系

（一）CAD软件对机械设计的辅助作用

我们常说的机械设计是指根据生产的需要，为了保证产品能够符合最终的生产、使用的需求，在设计出具体的产品之前，就构思产品的构造、材料、运动方式、能量转换形式，甚至产品外观、造型等各环节，然后利用CAD技术通过二维或者三维绘图、数据分析、文档处理等环节实现模拟化设计。或者说，机械设计就是模拟加工、模拟装配、模拟运行，实际上就是工程师在自己脑子里模拟设计未成形产品的思路。可见，一个不懂相关的工艺、测量、装配、调试技术的工程师，无法进行真正的机械设计，而CAD软件利用其应用程序进行工程计算分析，并对设计进行模拟、优化、确定产品主要参数，利用图形处理和动画技术对模型进行仿真检验、自动绘图并输出图纸、数据等各种形式的设计结果的强大功能，正好弥补设计者的这一不足。

CAD软件广泛应用于机械、电子、轻工、建筑等各个产业领域，它是提高产品与工程技术水平、降低消耗、缩短产品开发周期、大幅提高劳动生产率和产品质量的重要手段。CAD技术及其应用程度已成为衡量一个国家科技现代化和产业现代化水平的重要标志。而能不能很好地支持自顶向下的创成设计构思，是评价CAD软件能力的主要指标。可以这么说，CAD软件能够完整地再现工程师的思维过程，并利用计算机完成过去必须在生产现场才能完成的过程。因此，人们都说，CAD软件是机械设计者最实用、最有效率的辅助者。

（二）机械产品设计规则对CAD软件应用的影响

一般来说，机械产品设计规则是：设计人员在充分考虑用户对产品功能需求的基础上，结合自己企业的设备配置、技术水平等客观条件。首先构思并表现出产品的总体结构即机械装配体，并进行必要的力学性能、结构合理性等等分析认证；接下来才是产品中具体零部件的设计和表现，并进一步细化到零件加工和机械装配等工艺以及产品外观造型的完善。在这一过程中，每一个零部件作为整台机器的组成部分，在具备自身的特定功能的同时，也都必须与其它零部件建立紧密而正确的联系，才有可能共同完成好整个产品所需完成的功能。这样的规则决定了：零件是不可能被单独设计出来的，任何零件被设计出来的唯一目的就是“与相关结构一起被使用”。也就是说，每一个零件在其设计的过程中，是要根据自身在整台机器中的装配关联性，不断地与其它相关结构进行数据交流的。

总之，设计的全过程必须是、也总是以“装配中的关联关系”为基础进行的。

那么，CAD软件作为一种计算机辅助设计手段，其作用就是在整个设计过程中，辅助设计师们更高效能、高质量地体现这种规则。因此，我们在使用CAD软件时，要设法在现有的软件功能基础上，尽可能多地实现这种“再现”。无论使用什么样的CAD系统，使用中都必须始终把握“基于装配的关联设计”这样一种基础的数据结构和流程。

另外，一个产品设计，其包含的数据是相当庞大的，这么多的设计数据必定需要一个“库”来存放。传统的手工设计中，这个“库”就是大量设计图纸和技术文件。这种“库”里的数据不论是从保存、管理，还是查阅、使用的哪一方面来说，必然都是十分费事、烦人的。

而数据处理本来就是计算机的强项。既然CAD是计算机辅助的设计过程，所有设计数据，就可以很方便地用磁盘这个“库”来存放。而且这个“库”就不仅仅是海样存储量那么简单了，更重要的是这个“库”中的数据，几乎可以毫无限制地被调阅、重复使用和非常方便地修改、完善。

三、提高学生能力的策略

由上文可见，要真正掌握好CAD软件的应用，使其更好地服务于我们的专业，并不是一件十分轻易的事情。那么，有什么方法能够帮助我们的中职学生，切实掌握CAD软件的操作技能和专业应用能力呢？

（一）关注学情，从实际出发

现代教育的不断发展，对于教育教学的研究越来越深入，其研究显示，学校教学的第一出发点不是教材而是学生，这是因为教学的目的就是要使学生通过学校科学的教学设计和安排，最终能够学有所得、学有所获。

我们职业学校，面对的学生大多数是在中、高考中成绩不太理想的学生，他们中的大多数学习习惯不太好，学习能力较弱，综合起来就是基础知识较差，而要真正用好CAD软件，无论是对使用者的专业理论知识，还是计算机的操作技能，都有较高的要求。因此在CAD软件应用教学过程中，我们一定要对学生的实际水平进行充分的调研，然后结合学生的实际和教材的要求，来安排教学环节和教学进度，力争使学生在起始阶段能够融入学科的学习中去，这样才能做到学科教学的时效性。

（二）教师自身一定要加强学习，丰富自身技能

当今社会是信息时代，知识的更新速度是非常快的，无论是CAD学科的专业知识，还是教育教学的理论知识都需要我们不断地去领悟、学习。从我们教师自身来说，由于应用软件的商业化运作，目前CAD软件几乎是每年升级一个版本，作为信息技术领域的一项成果，其功能不断扩展，性能不断完善，使用方法也在不断更新。因此作为这样一门学科的教师，一定要紧跟专业领域的发展方向，不断巩固并提高自身的应用能力。

（三）教学方面的技能我们也不能忽视

社会上经常说，看一位教师教得好不好，关键就是看他的学生怎么样。我们身边不乏这样的教师——自身专业理论过硬、文凭也很“硬”，但是学生不喜欢上他的课，师生关系紧张，导致教学质量也很差。究其原因，往往就是因为教师自身教学技能不够。据此，我们每位教师都要有终身学习的意识，在努力提升自身专业知识的同时要注意提升自己的教学技能，多看书、多听课、勤学习，争取走出去，不断开拓自身视野，丰富自身技能。

（四）夯实基础、打造过硬的基本功

CAD技术作为工程设计的辅助手段，要求我们在应用过程中，每一个操作环节都要准确到位，绝对不能出现丝毫差错。这就需要我们在学校教学环节一定要对学生高标准、严要求，这就需要我们一定要做好学生的基本功的功课，夯实学生的基础，为将来的发展打下雄厚的根基。

1.培养学生从绘图入手，掌握图形绘制与编辑的技能。图形绘制和编辑是CAD软件的应用入门，也是最基本的环节，而相应的识图能力是掌握好这两项技能的前提。因此我们要重视基本技能的训练，平时在上机练习的过程中，都尽可能地根据本专业的特点来安排相应的训练课题。让学生在练习软件操作技能的同时，进一步培养其利用软件解决专业问题的能力。

2.图形的标准化和规范化。工程图作为重要的技术资料，不但用来表达设计者的设计意图，更是用来指导整个产品从设计到生产乃至使用、维护全过程的重要技术文件。简单地说，我们的图纸，不管它是用手工或者计算机绘制出来的，其目的都是给别人看的，而且相关人员也必须能从我们的图纸中准确而完整地读懂其所需的信息。因此，我们在使用CAD软件作图的过程中，一定要严格执行国家标准，按照行业规范，准确、完整地表达出生产过程中所需的信息和内容。

综上所述，笔者认为，CAD软件应用课程不仅是在讲CAD的应用知识，更重要的是要讨论如何将设计思维在CAD软件中更好地表达出来、如何用CAD软件进行真正的设计辅助。学习软件在设计中的使用，要解决的核心问题是，怎样正确地将自己的专业设计需要，与软件的功能整合在一起，以便借助软件更好地完成专业设计。当然，也要完整地了解软件的功能，但更主要的是“从专业设计的需求出发了解软件功能”。只有达到这样的目标，才能说是真正掌握了CAD软件的专业应用。

参考文献：

1.陈秀宁、陈宗农、叶宗兴、林世雄，《机械设计基础》，浙江大学出版社，2006.3

2.詹友刚，《AutoCAD机械设计实例精解2012中文版》，机械工业出版社，201l.10

3.宁涛、余强，《Pro/E机械设计基础教程》，清华大学出版社，2006.6

4.单岩、吴立军、蔡娥，《三维造型技术基础（UG NX版）》，清华大学出版社，2008.11

【责编 金 东】