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機械專(zhuān)業(yè)中的CAD教育實(shí)況
眾所周知，在技校機械專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設《Auto CAD》這門(mén)課程是為了讓學(xué)生將機械制圖和CAD結合起來(lái)，實(shí)現從手工繪圖到計算機繪圖的轉變。那么小編就來(lái)闡述一下機械專(zhuān)業(yè)中的CAD教育實(shí)況
一、序言
CAD即計算機輔助設計(Computer Aided Design, CAD)，自20世紀70年代以來(lái)， 計算機輔助設計(CAD)技術(shù)發(fā)展十分迅速，這是一種以計算機圖形學(xué)為基礎，涉及工程分析、數據管理與數據交換、文檔處理、以及軟件設計等方面的綜合性新技術(shù)，成為一種用計算機系統輔助人們對產(chǎn)品或工程設計進(jìn)行顯示、修改、輸出的一種新的設計方法;80 年代初，它已發(fā)展成為工程設計界實(shí)用的工具;目前它在世界范圍內得到了相當廣泛的普及和應用。據統計，我國CAD 方面的人才在1978 年僅為5600 人。經(jīng)過(guò)這幾年的大力發(fā)展，目前大約有30 萬(wàn)人。在國外，80 年代，美國擁有CAD 方面人才30 萬(wàn)人，日本有20 萬(wàn)人。到2000 年，假如我國達到國外80 年代末的水平;則CAD 人才約需80 萬(wàn)人。這就要求我國各類(lèi)工科院校必須普及CAD 技術(shù)的基礎教育，為科研和設計戰線(xiàn)以及企業(yè)輸送新一代的設計人才，為CAD 技術(shù)在我國的普及應用及早奠定人才基礎，所以，CAD 技術(shù)教育勢在必行。隨著(zhù)計算機技術(shù)的日益普及,許多中等職業(yè)學(xué)校開(kāi)設了《Auto CAD》這門(mén)課程。特別在機械專(zhuān)業(yè)中，《Auto CAD》這門(mén)課程已相當普遍，這對于機械課程的教學(xué)起到了極大的促進(jìn)作用,徹底改變了傳統的教學(xué)方法,教學(xué)效果明顯提高,學(xué)生學(xué)習熱情高漲。
二、機械專(zhuān)業(yè)中CAD教育的現狀
眾所周知，在技校機械專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設《Auto CAD》這門(mén)課程是為了讓學(xué)生將機械制圖和CAD結合起來(lái)，實(shí)現從手工繪圖到計算機繪圖的轉變。
當前,機械制圖與《Auto CAD》是兩門(mén)獨立的課程,分別由兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的老師講授,機械專(zhuān)業(yè)老師講授機械制圖,計算機老師講授《Auto CAD》。我們職業(yè)學(xué)校的培養目標是生產(chǎn)一線(xiàn)的中,高級技術(shù)工人,要在有限的時(shí)間掌握更多的實(shí)用技術(shù)。在機械制圖與CAD教學(xué)實(shí)踐中,應該以培養學(xué)生的識圖能力和空間想象能力為主,以繪圖為手段的教學(xué)目標。以往的教學(xué)實(shí)踐中,我們是以CAD繪圖能力作為重點(diǎn)進(jìn)行培養的,結果我們并沒(méi)有多少學(xué)生以繪圖為工作,而大多數的學(xué)生是在流水線(xiàn)上的操作工,只要會(huì )看圖就行了。因此在CAD教學(xué)中，我們必須轉變觀(guān)念，探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，將AutoCAD 融入課堂教學(xué)，提高學(xué)生的空間思維能力，從而掌握扎實(shí)的制圖理論和熟練的計算機繪圖技巧。
三、機械專(zhuān)業(yè)中CAD的教學(xué)目標
首先我們知道，機械制圖課程就是研究繪制和閱讀機械圖樣的原理和方法的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課。它的目的和任務(wù)是：學(xué)習正投影的基本理論;掌握閱讀和繪制機械圖樣的基本知識,基本方法和技能;培養對空間想象的能力;好的工作作風(fēng)和工作態(tài)度。目前我校使用的《Auto CAD》是AutoDesk公司開(kāi)發(fā)的一種微機輔助設計和繪圖軟件包,是當前最流行的計算機輔助設計軟件之一，它主要研究的是如何利用各種指令繪制各種圖樣，從而實(shí)現計算機輔助作圖的目的。當然, Auto CAD里的工具還要比手工工具豐富的多了，許多手工不能繪制的圖形，計算機能繪制出來(lái)。比如CAD三維模型，它取代了手工制圖方法，但并沒(méi)有取代制圖理論和制圖的一些標準規范。相反，它是在機械制圖理論標準下開(kāi)發(fā)出來(lái)的繪圖軟件，并極大的豐富了制圖理論，而且還增加了CAD制圖標準。
因此，對我們職業(yè)學(xué)校來(lái)講，CAD課程就是要培養學(xué)生運用Auto CAD進(jìn)行機械制圖的能力。我們將Auto CAD可以看作是一種繪圖工具：顯示器可以看作是圖板和圖紙;鼠標和鍵盤(pán)可看作是鉛筆，直尺和圓規。
四、機械專(zhuān)業(yè)中CAD的教改初步探索
分析和了解CAD這門(mén)課程在機械專(zhuān)業(yè)中的地位和作用之后，我們結合學(xué)生的實(shí)際情況和培養目標,制定合理的教學(xué)內容和計劃，采用科學(xué)的教學(xué)手段和方法，讓學(xué)生將CAD這門(mén)技術(shù)有機的運用于機械制圖中。
(1)機械專(zhuān)業(yè)中CAD的教育要注重機械制圖和CAD技術(shù)的相結合
機械制圖是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)傳統課程，為了更好的利用計算機系統，組織實(shí)施好整個(gè)教學(xué)過(guò)程，許多有經(jīng)驗的教師都認為將機械制圖和CAD兩者內容相互滲透，緊密結合。在機械制圖中利用 CAD 進(jìn)行觀(guān)察--想象，--分析，使學(xué)生具有表達機械部件和零件結構形狀，識讀和分析各種圖樣(核心是零件圖和裝配圖)的能力，是這兩門(mén)課的最終學(xué)習目標。要實(shí)現這個(gè)目標，學(xué)生必須具備較強的空間想象能力和空間分析能力。在零部件的表達方法中使用 CAD，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的讀圖能力。剖視圖是表達復雜機件的一種方法，學(xué)生很難想出實(shí)體形狀。因此利用 AutoCAD 三維建模，觀(guān)察零件，用剖切平面把零件模型剖開(kāi)，觀(guān)察內部的結構形狀，從而可以比較和選用不同的剖視方法，畫(huà)出不同的剖視圖，避免了學(xué)生學(xué)完剖視后各種剖視方法不能靈活使用的弊端，提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在采用 CAD 繪制二維零件圖的練習過(guò)程中，學(xué)生不可避免地會(huì )發(fā)生由于讀不懂圖而造成的繪圖困難，而此時(shí)正是提高學(xué)生識圖能力和空間想象能力的絕好時(shí)機。教師可先利用形體分析法和線(xiàn)面分析法進(jìn)行形體分析，而后展示三維模型，如此的反復訓練，學(xué)生的空間想象能力和形體分析能力得到大幅提升，基于 AutoCAD 的機械制圖教學(xué)目標最終達到，實(shí)現了雙贏(yíng)。
(2)機械專(zhuān)業(yè)中CAD 教育的教學(xué)手段要多樣化
CAD 教學(xué)手段和方法是保證教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)十分重要的因素，CAD 教學(xué)不同于一般理論課的教學(xué)，它具有較強的實(shí)踐性。教師如果按照常規的方式照本宣科，很難收到良好的教學(xué)效果。特別是計算機繪圖等一類(lèi)技能性培養的課程，如果不結合軟件設計的自身特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，難免會(huì )使師生雙方對教學(xué)內容感到枯燥和乏味，直接影響到最終的教學(xué)效果。因此改革傳統的教學(xué)方式是提高CAD 教學(xué)水平的有效手段。
CAD 是一門(mén)應用性較強的課程，它涉及到手工制圖與計算機繪圖。在軟件應用教學(xué)中，應突破傳統理論教學(xué)的模式，結合軟件設計的自身特點(diǎn)組織教學(xué)。具體來(lái)說(shuō)可以用以下幾種方式：
第一，理論與實(shí)際相結合的方法。要以學(xué)生為主體，注重實(shí)際的操作能力的培養，在理論與操作地講述中要結合實(shí)際的例子，使學(xué)生可以在較短的時(shí)間內"即學(xué)即用，即查即用";
第二， 由淺入深的方法。這種方法是將每項任務(wù)都以簡(jiǎn)單的操作步驟和圖例方式講述，學(xué)生可以"照葫蘆畫(huà)瓢"做好手中的事情;當學(xué)生具備了基本理論和基本操作能力之后，再進(jìn)行較復雜的訓練。例如，三維作圖是Auto CAD中重要且相對較難的一部分，它要求一方面培養學(xué)生的空間想象力，另一方面也要學(xué)生熟練地使用用戶(hù)坐標系和三維繪圖命令。因此，采取由淺入深的方法的教學(xué)，以簡(jiǎn)單的三維形體為教學(xué)切入點(diǎn)，在三維空間中直接去認識和感知空間幾何元素，直觀(guān)、形象，易于學(xué)生接納。在制起始教學(xué)中可畫(huà)一些立體圖供學(xué)生觀(guān)看，并讓學(xué)生模擬著(zhù)畫(huà)一些簡(jiǎn)單的比較接近正等測的草圖。這樣，通過(guò)示范，學(xué)生能很快畫(huà)出棱柱、圓柱、 圓錐等基本幾體的軸測圖。通過(guò)練習，學(xué)生對各種基本體的輪廓有了了解，初步樹(shù)立了空間概念。然后再畫(huà)一些組合體，將各種基本形體合理運用。真正行之有效地提高和發(fā)展學(xué)生的空間想象力和創(chuàng )造力，促進(jìn)課程教學(xué)核心目標的實(shí)現，這樣學(xué)生利用Auto CAD進(jìn)行計算機三維繪圖的熱情被調動(dòng)起來(lái)，
第三，全程導航方法，在短課時(shí)內，要把軟件的所有內容一一講透是十分困難的，因此在任何時(shí)候為學(xué)生提供學(xué)習建議和在線(xiàn)幫助，特別是教會(huì )學(xué)生使用Auto CAD軟件自帶的幫助信息，讓學(xué)生"先見(jiàn)森林，再識樹(shù)木"，亦不失為一種好的教學(xué)方式。
另外，在改進(jìn)教學(xué)方式的同時(shí)，盡量采用多媒體和電腦形象化教學(xué)，多演示，多互動(dòng)，這樣可以更加充分地引導學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，使教學(xué)內容更為直觀(guān)生動(dòng)。
(3) 機械專(zhuān)業(yè)中CAD 教育要加強實(shí)踐環(huán)節
上機實(shí)踐是學(xué)生CAD 技能的重要環(huán)節。CAD 教學(xué)如果讓學(xué)生只學(xué)不練，那只能是紙上談兵，很難培養學(xué)生的實(shí)際工作能力。因此CAD 課程的課時(shí)安排中，應充分考慮上機的實(shí)踐環(huán)節，保證學(xué)生有一定的時(shí)間去實(shí)踐所學(xué)的內容，使課堂上學(xué)過(guò)的東西得以充分地吸收，從而達到學(xué)以致用的目的。
五、機械制圖和CAD兩門(mén)課程的整合
由于A(yíng)utoCAD和機械制圖的關(guān)系，開(kāi)展機械專(zhuān)業(yè)中CAD的教學(xué)改革，對學(xué)生進(jìn)行手工繪圖和計算機繪圖的雙重訓練，計算機繪圖的學(xué)習與制圖的學(xué)習同步，學(xué)一部分，練一部分，真正做到兩者訓練并重。我們知道，機械制圖是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)傳統課程，CAD這門(mén)課程相對較年輕。為了更好的利用計算機系統，組織實(shí)施好整個(gè)教學(xué)過(guò)程，我們將機械制圖和CAD 基礎兩門(mén)課程合二為一，兩者內容相互滲透，緊密結合。在教學(xué)中，平面圖形的繪制(扳手)、零件圖(模型測繪)、裝配圖、連接件設計等都可采用先手工繪圖，后計算機繪圖的方式。對CAD這門(mén)課程的教學(xué)內容、教學(xué)時(shí)數、課程體系、課程結構等進(jìn)行綜合改革，把這兩門(mén)課進(jìn)行整合，合二為一，互相滲透，可運用于機械制圖的各個(gè)教學(xué)環(huán)節。
基于如上分析，我們認為這兩門(mén)課程整合應該作如下創(chuàng )新，以適應當前教學(xué)改革的需要，具體做法如下：
用CAD基礎有關(guān)內容取代機械制圖的相應部分相結合。如："AUTO CAD的繪圖工具"與"繪圖工具使用";"三維實(shí)體造型"與"軸測圖";"拼畫(huà)裝配圖"也由計算機繪圖取代手工繪圖。把CAD的有關(guān)內容插入機械制圖的相應部分，使其融為一體。如"圖樣畫(huà)法"中插入"畫(huà)剖視圖的有關(guān)命令";"零件圖"中插入"使用AUTO CAD 進(jìn)行尺寸標注";"標準件、常用件"中插入"圖塊"等等。這樣一來(lái)，既保證了該課程體系的相對完整性，又突出了計算機繪圖的優(yōu)點(diǎn)，并調整了一些重復或不必要的內容。
當然用計算機繪圖取代原來(lái)的圖板、丁字尺手工繪圖，可以逐步提高了學(xué)生的計算機繪圖能力，提高繪圖效率。但對習題集的常規練習，仍由手工完成。將建立三維實(shí)體造型作為一種教學(xué)的輔助手段，嘗試讓學(xué)生用三維實(shí)體造型的方法自制實(shí)體模型，為分析形體，想象形體，培養空間思維能力開(kāi)辟一條新途徑。
六、總結
CAD 是一門(mén)實(shí)時(shí)性和應用性很強的課程，要開(kāi)展CAD 教學(xué)工作，首先必須明確CAD的教學(xué)目的和任務(wù)。CAD 教學(xué)組織中，注重課程設置的系統性、完整性和連貫性，加強對學(xué)生計算機基礎技能的培養，重視學(xué)生對CAD 基礎理論和基本技能的掌握，同時(shí)與機械制圖有機的結合起來(lái)，將CAD作為一門(mén)技術(shù)運用到實(shí)踐中去。
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