基于CAD/CAM的机械制图教学研究

李晓红　 陆美文

【摘 要】将CAD/CAM技术与机械制图课程融合，以计算机绘图软件应用为主线的制图课程教学改革，对于解决制图课程的教学难题，培养适应先进制造技术发展的技能型人才具有重要意义。

【关键词】CAD/CAM 机械制图 教学研究

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）11C-0157-02

机械制图是机电类专业的一门既有理论、又偏重实践的专业基础课程，是基于典型机械零部件测绘、造型和加工过程的课程。课程所形成的“图样绘制、识读”能力，是学习专业课程和其它实践课程的基础，并在后续涉及机械设计、机械制造、加工工艺、设备操作等若干课程中持续贯穿运用与提高。

CAD/CAM技术是提高产品设计品质和制造技术、缩短产品开发周期、降低产品开发成本的强有力手段。随着计算机技术的发展和普及，计算机绘图基本替代了手工绘图，但是手工绘图是计算机绘图的基础，不能完全放弃，唯有将两者有机结合。特别是CAD/CAM技术的发展和应用对制造业产生了巨大的影响，高职院校机械制图的教学如何在发展提高的同时，适应和推动这一技术的发展，并利用CAD/CAM技术的先进性以及学生对这一技术的喜爱和接受程度，开展制图课程的教学改革，成为了一个重要的研究课题。

一、教学改革的必要性

目前，机械制图、CAD/CAM分别教学，花费的时间多，教学效果差。特别是现在的高职学生形象思维能力较差，对机械制图的学习感到非常的困难，最终的结果是学生无法掌握画图和看图的技能，难以达到既能手工作图和识读工程图，又能使用计算机软件进行绘图的培养目标。究其原因，除了学生自身学习能力下降外，主要原因是教学过程没有将制图与当今流行的三维设计软件有机地结合起来，学生无法借助外部手段促进对知识的理解。为促进确保制图课程的教学效果，必须对现有课程内容进行优化整合，对机械制图与CAD/CAM课程的教学模式进行大胆改革。

二、教学改革的思路

传统的教学模式是借助于实物模型或挂图等静态的教学工具，而很多学生缺乏对立体模型的观察能力，又看不懂挂图，久而久之难以突破教学的难点越来越多。学生真正感到学习困难的原因是空间思维能力欠缺、学不懂，逐渐就没有了学习的兴趣，而恰恰相反的是CAD/CAM课程由于软件具有强大的功能、造型的妙趣，得到学生的普遍欢迎，其三维造型的功能更是帮助学生建立空间思维能力，利用软件可实现三维立体与二维图形之间的转换，学生可以多角度观看物体三维模型，培养他们的空间想象能力，是帮助学生自主学习及提高学习效果的有效途径。因此，通过把机械制图、CAD/CAM课程优化整合，将手工绘图与计算机绘图、看图与三维造型、理论与实践相结合，课程之间融会贯通，改变以绘制二维工程图样为主线的传统教学模式。学生在三维造型的轻松学习环境中掌握机械制图的课程要领，省去了老师和学生在制图课程教学中的很多烦恼；整个教学过程设计遵循了行动导向教学法的要求，学生始终占据主体地位，将有利于提升教学效果。

三、教学改革实践

机械制图、CAD/CAM课程的优化整合，减少画法几何的内容，增加计算机几何造型理论及计算机绘图方法，适应了工程设计的需要；对教学内容、教学方法、教学手段、教材进行大胆的改革，构建适应高职机电类专业机械制图与CAD/CAM技术的教学模式，多种技术和教学手段融为一体，并根据零件的特征和表达方法将知识分块，集中若干个时间段分别开展模块化的教学活动。

（一）整合和重构课程内容，设计课程教学项目

（二）教材和教学方法改革

教学改革的实施依赖于教材的建设，现有教材内容、组织架构与教学改革不相符。因此，收集与制作有关的教学素材，编写机械制图与CAD/CAM集中教学的教材，成为了教学改革的重点。授课时，遵循由实践导出理论的原则，首先用三维软件建立三维实体，再把三维实体直接生成二维视图，然后讲解投影原理、看图方法。为便于学生对各模块内容的理解和掌握，集中精力解决学习中的难题，还需要实施“教、学、做”一体化的集中教学模式。通过该课程教材与教学模式的改革，提高机电类专业核心能力的培养。

（三）实施案例

零件实体的造型从简单到复杂，学生从中掌握草图的绘制，学会使用拉伸、旋转等剪切命令。如底板、轴套等，这类零件的草图图形简单，学生容易掌握；支撑板、弯管等形状复杂的零件，学生要学会扫描和混合扫描等，绘图时注意尺寸的关联；带有螺纹的零件，如螺杆、螺母等，主要是学会剪切材料和螺旋扫描的方法。

读图是机械制图的重点和难点之一，对学生的空间思维能力有一定要求，高职学生由于空间构型能力较薄弱，老师再细致的讲解读图方法和技巧，大部分学生还是一脸茫然，通过给学生实时制作三维模型，从各个视角对立体内外结构进行动态展示，如图2所示。还可以剖切、断面，直观而又生动地帮助学生理解看图原理，摸索看图的要领。

四、预期效果

多门课程优化整合，重组教学内容，打破以知识传授为主要特征的传统的课程教学模式。以典型的机械零件和部件为项目载体，以项目导向、任务驱动的教学模式，将知识与技能有机融入到项目任务中，“教学做”一体激发和维持了学生的学习热情。

CAD/CAM软件简单方便的造型，灵活的旋转与投影转换，大大加深了学生对投影原理的理解，便于学生建立空间概念，使学生对机械制图课程产生了耳目一新的感觉。克服了以往教学当中，老师苦口婆心、学生昏昏欲睡还怨声载道的弊端，也给机械制图课程注入了新的内涵和活力。

课程整合和一体化集中教学的模式，可使不同班级错开使用机房的时间，解决了当前课时和教学资源严重不足的难题。通过课程的整合和课程教学方法的改革，带动其他课程的教学改革，为专业课的教学探讨一种切实可行的教学模式。

把CAD/CAM技术融入到制图课堂中，把三维实体和二维工程图有机地结合起来，即把实体造型和特征造型的方法引入到传统的机械制图教学中，教学中以“体”为中心，由三维形体出发分析点、线、面或立体，画二维图形，符合了高职学生的认知规律，便于学生理解和记忆，学习兴趣和学习效果也大幅度提高，解决了机械制图课程难学、难教的矛盾，收到了事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]毛文武. 基于CAD 三维造型的制图课程教学改革与探索[J].机电技术，2011（6）

【作者简介】李晓红（1968- ），女，湖南新宁人，广西水利电力职业技术学院副教授，研究方向：水利建筑工程及机电类教学改革。

（责编 丁 梦）