上海 莊瑋

采用先進(jìn)繪圖工具 提高制圖教學(xué)成效

上海 莊瑋

機(jī)械制圖是機(jī)械專業(yè)的主干課程，面對從初中進(jìn)入中職的學(xué)生，以往的機(jī)械制圖教學(xué)常顯得費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、難懂（學(xué)生難以形成圖形與實(shí)物之間的空間聯(lián)系），致使不少學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低下，進(jìn)而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，甚至棄學(xué)。如何在教學(xué)過程中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)提高機(jī)械制圖的教學(xué)質(zhì)量，這是機(jī)械制圖教學(xué)改革面臨的難題。在繪圖工具發(fā)生根本改變的形勢下，我們制圖教學(xué)與練習(xí)的方式，也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)繪圖的優(yōu)勢，改革機(jī)械制圖教學(xué)方式，將學(xué)、練結(jié)合，這是獲得教、學(xué)雙贏，達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的最佳途徑。

CAD；機(jī)械制圖；教學(xué)融合

一、CAD在機(jī)械制圖中應(yīng)用的必要性及教學(xué)的現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)在制圖中的應(yīng)用，CAD（Auto-CAD）作為當(dāng)前最為流行的繪圖軟件之一，由于它的繪圖操作簡單，繪圖的準(zhǔn)確度高，用該軟件繪制圖形其圖線型式、尺寸標(biāo)注符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。我國大小型企業(yè)中的主要繪圖工作完全采用計(jì)算機(jī)輔助繪圖，計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)在機(jī)械及其他領(lǐng)域中已成為不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，機(jī)械產(chǎn)品已進(jìn)入數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析與制造時(shí)代，制圖、設(shè)計(jì)及產(chǎn)品等數(shù)據(jù)已趨向一體化管理。先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)和數(shù)控加工技術(shù)，在越來越多的企業(yè)得到應(yīng)用。因此，在機(jī)械制圖課程中的培養(yǎng)學(xué)生的三維實(shí)體理解能力，是現(xiàn)代制圖學(xué)發(fā)展的必然趨勢，也是數(shù)字化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造對機(jī)械制圖教學(xué)提出的新要求。

在后繼的專業(yè)課教學(xué)中，有些課程的內(nèi)容涉及到零件的圖形識讀與加工、零件的計(jì)算機(jī)造型設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)繪圖等，這些內(nèi)容需要有機(jī)械制圖基本知識和識圖、讀圖、制圖的能力，如果在機(jī)械制圖的教學(xué)過程中學(xué)生沒有建立圖與形的聯(lián)系，將會給后繼的專業(yè)課學(xué)習(xí)帶來極大的困難。因此，機(jī)械制圖是培養(yǎng)學(xué)生掌握制圖規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生樹立三維圖形思維能力，訓(xùn)練學(xué)生識圖和制圖能力，為后繼專業(yè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)的重要課程，也是CAD技術(shù)中必不可少的重要基礎(chǔ)。

目前，大多數(shù)中職學(xué)校的機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)仍處于割裂的狀態(tài)，即先進(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)，然后再學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖技能。

在機(jī)械制圖教學(xué)中有些教師雖輔以多媒體課件教學(xué)，收到了一定的教學(xué)效果，但課件制作費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且應(yīng)用不靈活。而學(xué)生練習(xí)大多仍以傳統(tǒng)的手工繪圖為主，同樣費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，學(xué)習(xí)效率低下，許多學(xué)生為完成制圖練習(xí)而草草了事，根本不會去思考圖與形的關(guān)聯(lián)。這種練習(xí)方式，既不能提高繪圖技能，還影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性。

在計(jì)算機(jī)繪圖的教學(xué)中又僅以繪圖操作為主，而不是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖的過程中，結(jié)合機(jī)械制圖的投影概念來進(jìn)行繪圖、識圖，反復(fù)在頭腦中建立起三維立體圖形與平面圖形的聯(lián)系。這樣，即使會使用CAD，也僅僅是一個(gè)會使用CAD的描圖員。

二、基于CAD技術(shù)輔助的機(jī)械制圖教學(xué)

基于CAD技術(shù)輔助《機(jī)械制圖》的教學(xué)，是以《機(jī)械制圖》課程為基礎(chǔ)，以應(yīng)用課題為任務(wù)，以《AutoCAD》繪圖技能為主線，強(qiáng)化識圖、繪圖能力，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性及規(guī)范性，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。作為中等職業(yè)教育，制圖教學(xué)的目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生能夠識讀中等復(fù)雜程度的零件圖、裝配圖,掌握CAD繪圖的技能。

1.應(yīng)用CAD技術(shù)，提高制圖教學(xué)效率

從目前制圖課程教與學(xué)的模式和效果來看，動(dòng)態(tài)的教與學(xué)仍顯不足，學(xué)生的識圖能力仍是學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程的瓶頸。隨著計(jì)算機(jī)和AutoCAD繪圖軟件的普及，制圖課程也應(yīng)跳出粉筆、掛圖加黑板，鉛筆、橡皮加圖板的教與學(xué)模式。

AutoCAD繪圖軟件的不僅僅是一種繪圖工具，利用CAD繪圖軟件輔助教學(xué)可以從根本上改變課件應(yīng)用時(shí)的刻板現(xiàn)象和課件制作的困難。

例如，在教學(xué)中，講述視圖的形成時(shí)，應(yīng)用CAD繪圖軟件，可以根據(jù)課題，一步一步地現(xiàn)場畫出物體的三維模型，同時(shí)講解三維模型的組成。在講述投影關(guān)系時(shí)，可以在三維模型中渲染投影成平面圖形的點(diǎn)、線、面。通過教師的邊做邊講能夠有效的吸引學(xué)生的注意力，也便于加深學(xué)生對三維模型和平面投影關(guān)系的分析和理解。

在講述疊加式組合的體時(shí)，利用CAD軟件，以基本體為單位，一部分一部分像搭積木（繪制）一樣組合起來，最終完成組合式零件的三維模型，而切割式組合體可以從一個(gè)基本體一部分一部分切割，最終形成我們所需要的零件模型。便于學(xué)生加深對形體組成的理解。利用CAD繪圖軟件教學(xué)最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，在教師上課的時(shí)候，可以根據(jù)具體的情況，任意選擇不同的零件進(jìn)行形狀分析，這是其他傳統(tǒng)教學(xué)方式和多課件教學(xué)方式所不能比擬的。這種教學(xué)方式充分體現(xiàn)了現(xiàn)代三維設(shè)計(jì)思想，既遵循認(rèn)識規(guī)律，也有利于學(xué)生對組合體形成的認(rèn)識，同時(shí)也使學(xué)生能快速掌握形體分析法。

同樣，在講述剖視、斷面時(shí)，也可以對三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)切割，并對切割后物體的點(diǎn)、線、面進(jìn)行渲染或形成剖面線。利用CAD繪圖軟件繪制的圖形，可以進(jìn)行任意的放大、旋轉(zhuǎn)，可以讓學(xué)生從不同方向觀察它，有助于吸引學(xué)生的注意力、有助于學(xué)生對圖與形的理解，有助于增強(qiáng)學(xué)生的空間想象力和學(xué)習(xí)自信心，可以取得事半功倍的效果。這在黑板和掛圖上是不可能實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)然，這樣的教學(xué)方法對教師也提出了比較高的要求，它要求教師具有相當(dāng)?shù)腃AD操作熟練程度，要能在短短的幾分鐘內(nèi)，就可以完成一個(gè)中等復(fù)雜的零件模型，邊講解邊演示，直至完成零件模型的投影圖，在講解零件圖的形成過程以后，立即就可以讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，如在教室內(nèi)講課，則以手工繪制草圖為主，以提高學(xué)習(xí)效率，從而在課內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)、解決學(xué)生繪圖存在的問題，并可有針對性的布置課后練習(xí)（以CAD繪圖為主）。

2.應(yīng)用CAD技術(shù)，提高制圖學(xué)習(xí)效率

作為職業(yè)教育，制圖教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，是使學(xué)生具有能夠識讀中等復(fù)雜程度的零件圖、裝配圖和相應(yīng)的制圖能力，這些能力往往需要通過反復(fù)實(shí)踐練習(xí)才能得以掌握和鞏固。而目前學(xué)生的制圖練習(xí)大多仍以傳統(tǒng)的、效率低下的手工繪圖為主，占據(jù)了學(xué)生大量的時(shí)間，有些教師對學(xué)生繪圖的字體、線條還有很高的要求，更使學(xué)生疲于應(yīng)付制圖練習(xí)而草草了事，學(xué)習(xí)效果很差。在繪圖工具發(fā)生根本改變的形勢下，我們首先應(yīng)教會學(xué)生CAD的基本操作方法和直線、圓，刪除、修剪等基本命令，以替代傳統(tǒng)的繪圖工具，并在制圖教學(xué)過程中，根據(jù)需要不斷穿插相應(yīng)的CAD命令操作。學(xué)生每次學(xué)習(xí)的CAD命令不多，也容易掌握。在實(shí)踐中我們采用機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖相互交融的教學(xué)方式，既能滿足課程的繪圖需要，又可把學(xué)生回家不做作業(yè)以及應(yīng)付作業(yè)的情況降低到最底限度。

我們力爭在課堂里面把教學(xué)的內(nèi)容消化、吸收。課內(nèi)邊講邊練，（在教室內(nèi)）學(xué)生以手工繪制草圖為主（零件的平面以及軸測圖），以便教師能迅速掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容。（在機(jī)房內(nèi)）講課則利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪圖，突出繪圖時(shí)的規(guī)范性，避免了學(xué)生在手工制圖中一些不規(guī)范的行為發(fā)生，這樣的學(xué)習(xí)方式，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，課內(nèi)的教學(xué)效率也有了明顯的提高。這樣反復(fù)的訓(xùn)練，既鍛煉了學(xué)生的草圖表達(dá)能力，也加強(qiáng)計(jì)算機(jī)繪圖的應(yīng)用能力，采用這種教學(xué)模式的班級，學(xué)生的制圖學(xué)習(xí)成效和計(jì)算機(jī)繪圖的熟練程度都有了相當(dāng)明顯的提高。我們從中選拔出學(xué)生，參加上海市星光計(jì)劃“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”項(xiàng)目（含機(jī)械制圖）的比賽，連續(xù)三屆比賽都獲得了一等獎(jiǎng)，為學(xué)校爭了光，同時(shí)也是對機(jī)械制圖教學(xué)改革的最好檢驗(yàn)。

我們采用把工程制圖和計(jì)算機(jī)繪圖緊密融合起來的教學(xué)方式，使課堂教學(xué)的組織更為靈活，使學(xué)生對圖與形的聯(lián)系更容易理解，能更自覺地完成制圖練習(xí)。并突出了教學(xué)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，激發(fā)了教師的教學(xué)積極性和學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生對機(jī)械制圖知識的學(xué)習(xí)更有自信心，對CAD技能的掌握更加牢固，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

（作者單位：上海市工業(yè)學(xué)校）

（編輯 王旸）