張 晶，徐德愛(ài)，馬貴飛

（鎮(zhèn)江高等專(zhuān)科學(xué)校 機(jī)械系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)方法和手段發(fā)生了很大的變化。工程圖學(xué)課程指導(dǎo)委員會(huì)在其新修訂的教學(xué)基本要求中，已將“應(yīng)用繪圖軟件繪制工程圖樣及進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)的能力”并行地列入工程圖學(xué)課程任務(wù)中［1］。當(dāng)前，各高校都已嘗試將計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)融入到“工程圖學(xué)”的教學(xué)中，并取得了一定的成果［2-4］。鎮(zhèn)江高等專(zhuān)科學(xué)校的“計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)”以教材《AutoCAD技術(shù)》為主，主要有兩種教學(xué)模式，一種是融合式的非機(jī)械類(lèi)的“工程制圖及CAD”，即工程制圖與Au toCAD合并講授，但僅僅是初步融合，以AutoCAD二維功能為主。另一種則是分段式教學(xué)，即“AutoCAD技術(shù)”在“機(jī)械制圖”課程講授完后開(kāi)設(shè)。后一種模式學(xué)習(xí)的理論、命令較多，但忽視了二者之間的內(nèi)在聯(lián)系。如果將AutoCAD技術(shù)與制圖內(nèi)容融合在一起，利用AutoCAD強(qiáng)大的二維和三維功能，不僅使制圖課的講解形象、直觀，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力，提高繪圖質(zhì)量，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下良好的計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ)。

1 教學(xué)改革的基本思路、內(nèi)容

1.1 課程改革的基本思路

融合式教學(xué)體系的建立必須以“工程圖學(xué)”教學(xué)體系的完整性為前提，以“工程圖學(xué)”教育既定的能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以圖學(xué)思維的教學(xué)與訓(xùn)練為主導(dǎo)，以AutoCAD的三維建模思想為輔助手段。即主體教學(xué)內(nèi)容不變，學(xué)時(shí)不重復(fù)，圍繞幾大基本知識(shí)點(diǎn)，將AutoCAD技術(shù)作為圖形思維及圖形轉(zhuǎn)換的工具，有機(jī)地貫穿全課程。

1.2 課程改革的基本內(nèi)容

1.2.1 與制圖基本知識(shí)和技能的融合

制圖基本知識(shí)中的“圖紙的幅面和格式”，“各種圖線的應(yīng)用”等，可以與Au toCAD中的“圖紙的布局、打印”，“圖層”的設(shè)置結(jié)合起來(lái)講解。讓學(xué)生利用AutoCAD制作一個(gè)A 4樣板圖，按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置圖紙的圖幅、圖層、邊框、繪制標(biāo)題欄，在練習(xí)中掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，熟悉制圖的一些基本要求和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 與畫(huà)法幾何投影理論的融合

畫(huà)法幾何是工程制圖的理論基礎(chǔ)，它應(yīng)用正投影原理，將三維研究對(duì)象抽象為二維平面上的圖示、圖解問(wèn)題。如點(diǎn)、線、面的投影、投影變換等，題型較多，學(xué)生普遍感到困難。因此，目前的教學(xué)內(nèi)容都有不同程度的刪減，使畫(huà)法幾何體系處于不完整狀況［5］。我們可以利用AutoCAD中“繪圖”中的“建模”來(lái)創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方體模型，再利用三維“實(shí)體編輯”中的“著色邊”、“著色面”選取三維模型中相應(yīng)的點(diǎn)、線和面，通過(guò)分析不同位置的線、面投影特性，使學(xué)生理解正投影的基本知識(shí)點(diǎn)。這種講解方法符合學(xué)生的思維規(guī)律，可以幫助學(xué)生建立“體”的概念，促進(jìn)學(xué)生對(duì)后續(xù)物體投影的學(xué)習(xí)。利用AutoCAD軟件的三維及其它功能可以幫助學(xué)生進(jìn)行空間分析，直接求解某些幾何問(wèn)題，使作圖更為簡(jiǎn)便，學(xué)生更容易理解［6］。

在基本體的投影、截交線、相貫線的形成、三視圖與立體圖的轉(zhuǎn)換等方面引入AutoCAD軟件的三維功能，可達(dá)到事半功倍的效果。相貫線的畫(huà)法是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，在三維AutoCAD中，只要相貫的形體及其相對(duì)位置確定后，相貫線可以自然形成，通過(guò)三維AutoCAD直接演示，可以降低難度，提高效率。截交線的學(xué)習(xí)，可通過(guò)形體切割的功能將物體分離，然后借助旋轉(zhuǎn)、縮放等功能從不同角度觀察。組合體疊加、切割的形成過(guò)程，可以直接應(yīng)用AutoCAD軟件的三維建模及布爾運(yùn)算，得到所需的幾何模型。融入AutoCAD可以有效地輔助思維，幫助學(xué)生提高構(gòu)形、圖形分析以及圖形的二、三維空間轉(zhuǎn)換能力。

1.2.3 與機(jī)械制圖的融合

對(duì)機(jī)件表達(dá)方法的選擇，可以借助AutoCAD將立體機(jī)件直接轉(zhuǎn)換成所需要的投影，進(jìn)行比較、篩選。在講解剖視圖時(shí)，由于剖視圖是用假想的剖切面剖切形體后得到的視圖，學(xué)生很難想象出實(shí)體剖切后的形狀，特別是對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表達(dá)上不是漏線就是多線，剖面線也經(jīng)常畫(huà)錯(cuò)，對(duì)于一些復(fù)雜的形體需要復(fù)合剖時(shí)，更不清楚如何選剖切平面、剖切位置。為此，可以通過(guò)AutoCAD建立零件模型后，用“三維操作”中的“剖切”的功能，剖出零件，多方位、多角度展示剖切后的形體，還可以用不同位置的剖切平面對(duì)形體進(jìn)行剖切，分析剖切位置對(duì)剖視圖畫(huà)法的影響，從而加深對(duì)剖視圖畫(huà)法的認(rèn)識(shí)，掌握剖切平面位置的選用原則：即必須讓剖切平面通過(guò)更多的孔和槽。我們還可以建立零件模型后利用AutoCAD直接生成斷面圖或剖視圖。講授常用件、標(biāo)準(zhǔn)件部分時(shí)，要求學(xué)生熟練掌握它們特定的表達(dá)方法，并利用AutoCAD中的“塊”命令制作成相應(yīng)圖庫(kù)，以便于畫(huà)零件圖時(shí)調(diào)用。

裝配體的教學(xué)，歷來(lái)是難點(diǎn)，學(xué)生對(duì)裝配體的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、零件間的裝配關(guān)系等缺少感性認(rèn)識(shí)。僅靠幾個(gè)教具模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)需要。可以利用AutoCAD中的“塊”功能，把多個(gè)零件的三維模型先制成相應(yīng)的“塊”，再通過(guò)插入“塊”的方法將各個(gè)零件裝配在一起形成裝配體，并對(duì)裝配體進(jìn)行模擬裝配。學(xué)生可以通過(guò)零件模型看到主要零件的結(jié)構(gòu)，通過(guò)模擬裝配理解裝配體的工作原理、傳動(dòng)路線以及各零件之間的連接關(guān)系，從而分析出各個(gè)零件在裝配體中的作用。

2 教學(xué)改革的實(shí)施

在總課時(shí)不變的前提下，課時(shí)安排見(jiàn)表1，表2。

表1 “工程制圖”課程融合式教學(xué)安排（非機(jī)械類(lèi)54學(xué)時(shí)，其中上機(jī)28學(xué)時(shí)）

表2 “工程制圖”課程融合式教學(xué)安排（機(jī)械類(lèi)126學(xué)時(shí)，其中上機(jī)36學(xué)時(shí)）

3 結(jié)語(yǔ)

將CAD三維的思維方法融入圖學(xué)教學(xué)中，可使學(xué)生更好地理解投影、造型理論，并形成三維的而不是局限于二維的思維方式，使學(xué)生逐步培養(yǎng)起現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)意識(shí)。

［1］童秉樞，易素君，徐曉慧，等.工程圖學(xué)中引入三維幾何建模的情況綜述與思考［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2005（4）：130-135.

［2］林清夫.引入三維幾何建模的工程圖學(xué)教學(xué)模式分析與比較［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2006（6）：148-152.

［3］王飛.以三維設(shè)計(jì)為中心的圖學(xué)課程改革［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2004（10）：57-61.

［4］李迎春，李華.融入三維建模的工程圖學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2007（8）：38-41.

［5］戴立玲，盧章平.工程圖學(xué)與基本CAD應(yīng)用技術(shù)融入式教學(xué)體系的研究探討［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2006（6）：116-120.

［6］戴立玲，盧章平.基于CAD—3D技術(shù)的畫(huà)法幾何圖解法研究［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）：20-24.