方錫武+李芳

[摘 要]改革以傳統(tǒng)的工程制圖教學大綱為主線，CAD教學為輔線的教學模式，將CAD教學內容穿插融入工程制圖教學中，科學合理地安排教學內容和教學進度，做到兩者的課堂局部獨立，授課內容交叉，使兩者的教學成為有機的整體且相互促進。鍛煉學生在制圖基礎學習中的計算機繪圖能力，盡可能“甩圖板”；利用AUTOCAD的三維造型功能，輔助學生學習制圖基礎中的截交線、相貫線和組合體構型等難點和重點內容，培養(yǎng)學生的空間想象能力和組合體構型能力，從而提高學生的繪圖、識圖技能。

[關鍵詞]融合；工程制圖；AutoCAD；視圖

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0157-02

一、引言

工程制圖是理工科高校的一門重要的技術基礎課，具有較強的理論性和實踐性，主要培養(yǎng)學生的空間想象和思維能力，培養(yǎng)學生機械繪圖和識圖技能。多數(shù)理工類院校均開設此課程，該課程主要含制圖基礎和計算機繪圖兩部分內容。一般先教學制圖基礎，之后安排10學時至24學時學習計算機繪圖。如此安排有以下兩點弊端：1.制圖基礎大作業(yè)環(huán)節(jié)需要花費學生大量的時間和精力鍛煉圖板繪圖，目前計算機基本普及，實際工作中圖板繪圖基本用不上；2.制圖基礎學習中，截交線、相貫線和組合體構型等核心內容學生掌握起來有一定難度，主要原因是學生的空間想象能力不足，難以構型出形體的形狀。借助實物模型和橡皮泥可以培養(yǎng)學生的空間想象能力和三維構型能力，但使用不便且需要成本。如果在工程制圖教學中，在保證教學內容完整的前提下，以圖學思維的教學與訓練為主導[1] [2]，將AutoCAD計算機繪圖的教學內容有機融入其中，以AutoCAD作為制圖基礎大作業(yè)環(huán)節(jié)的繪圖工具，同時借助軟件的三維造型功能，輔助學生想象和構型截交線、相貫線和組合體等，則老師的課堂講解形象直觀，學生也能自己動手將想象的模型造型出來，不僅可以鍛煉三維構型能力和計算機繪圖能力，還有助于提高學習興趣和創(chuàng)新能力，從而提高學生的綜合素質，達到培養(yǎng)應用型人才的目的。

二、內容分析

制圖基礎主要包含[3]：1.緒論、制圖的基本知識和技能；2.點、線、面的投影；3.立體的投影；4.組合體；5.軸測圖；6.機件表達；7.標準件和常用件；8.零件圖；9.裝配圖等九大部分內容。在這九個方面內容中，第1部分是關于制圖的國家標準和繪圖工具、儀器的使用；第2部分至第5部分是培養(yǎng)學生的立體想象能力和繪制三視圖能力，是本課程的基礎和核心，也是學生學習本課程的重點和難點；第6部分至第9部分是關于機械零件和部件的表達，偏向于表達應用。

AutoCAD是一款流行的計算機輔助設計軟件，界面友好，用戶可通過工具條、菜單或命令行方式繪制二維圖和三維造型。該軟件相當于傳統(tǒng)制圖的繪圖工具和儀器，學生通過4-6個課時的教學即可掌握基本操作。其基本內容包含：1.軟件界面介紹；2.繪圖、修改和輔助繪圖工具；3.文本注釋、尺寸標注；4.對象特性；5.圖層；6.塊與屬性；7.設置繪圖環(huán)境、布局與打??；8.AutoCAD三維造型等八個方面內容。這些內容中，第1部分至第4部分是基礎，學生掌握這些內容的相關知識點就可以繪制平面圖形；第5部分圖層是對圖形進行分層管理；第6部分是對常用的圖形以圖塊來組織，便于快速畫圖；第7部分是打印出圖，授課時沒有打印設備，可以簡單講授；第8部分是關于立體的三維造型。AutoCAD內容中，與制圖基礎密切相關的內容是第1至第4部分，第8部分與其他部分有關聯(lián)，但因為內容知識點不多，操作比較容易，在本項目中作為非重點內容來安排。

三、主、輔線教學內容的融合

1.在制圖基礎的“基本知識和技能、點線面投影”部分融入“AutoCAD繪圖、編輯、文本注釋、尺寸標注、圖層、對象特性”等內容；

2.在制圖基礎的“基本體、截交線和相貫線”部分融入AutoCAD三維造型相關內容；

3.在制圖基礎“組合體”部分融入組合體三維造型能力訓練；

4.在制圖基礎的“機件表達”部分進一步加強AutoCAD繪圖、三維造型能力訓練；

5.在制圖基礎的“零件圖”部分融入AutoCAD圖塊及屬性、布局與打印操作相關內容；

6.在繪圖大作業(yè)環(huán)節(jié)，除草圖訓練和第一次平面圖形畫法，均采用計算機繪圖。

學時安排如下：制圖基礎課堂講授64學時；制圖基礎圖板繪圖2學時；AutoCAD機房講授14學時；AutoCAD機房上機16學時。其中，機房講授以教師講授和演示AutoCAD操作為主，學生學習操作為輔，一般講授幾個知識點后，給學生一定時間實際操作以體會繪圖命令，課后布置代表性作業(yè)；機房上機環(huán)節(jié)教師布置作業(yè)，以學生上機操作為主，教師隨課輔導，遇共性問題則適當講解。

四、CAD輔線教學的實施

1.傳統(tǒng)與現(xiàn)代方法并存，鍛煉繪圖能力

制圖基礎的“基本知識和技能、點線面投影”內容講授之后，安排一次圖板繪圖，讓學生體會傳統(tǒng)制圖方法。隨后在CAD基本繪圖操作講授之后，安排兩次AutoCAD平面圖形畫法，使學生盡快掌握AutoCAD繪圖命令、精確繪制平面圖形。

2.三維造型與二維視圖相結合，培養(yǎng)構型能力和視圖形成意識

AutoCAD有“建?！惫ぞ邫冢峁┗倔w三維造型功能，可根據(jù)輸入的尺寸快速生成基本體。教師可代表性講授棱錐體和圓錐體的生成操作技巧，然后讓學生自己體會其他立體的生成方法。同時利用AutoCAD的“視圖”工具欄，讓學生從主、俯、左視圖和軸測圖看立體的投影形狀，培養(yǎng)學生的投影概念和視圖形成意識；基本體還可以由平面圖形經(jīng)過“拉伸（extrude）”和“旋轉（revolve）”命令來構型，通過這兩個命令構型一些簡單立體，培養(yǎng)學生的學習興趣；基本體之間還可以進行布爾運算，AutoCAD“建?！惫ぞ邫谔峁嶓w之間的“并、交、差”等布爾運算，可得到基本體的截交線和相貫線（截交線和相貫線是制圖基礎中比較難的內容，學生借助CAD軟件三維造型功能，可直接觀察線的形狀，有助于理解截交線和相貫線的形成）。

3.團體協(xié)作畫裝配圖，提高學習效率

在AutoCAD繪制裝配圖環(huán)節(jié)，要畫多個零件圖，在給定的4個課時內難以個人完成。因此，將學生按4-6人分組，每組分配不同的裝配圖繪圖任務，組員只需畫1-2個零件圖，然后按組集中零件圖，再分發(fā)給個人畫裝配圖。這樣，個人與團體相結合，提高學習效率。

通過以上個幾個環(huán)節(jié)的教學實施，基本把CAD繪圖內容融入制圖基礎教學中，以軟件使用促進制圖基礎學習，在制圖基礎的繪圖練習中又加強了軟件繪圖鍛煉，做到了相互促進，相得益彰。

五、教學效果

為了測試本項改革的教學效果，我們給出如下習題，如圖1所示：

例題：已知主、俯視圖，畫出軸測圖和左視圖。

要求：1.A組在計算機上完成，B組在圖紙上完成；

2.畫軸測圖B組可以徒手，畫左視圖A、B組必須都要規(guī)范；

3.要求學生自己畫完立體圖，完成左視圖，均寫出所用時間。

這道題主要考察學生的空間想象能力和繪圖能力。測試時，我們將80個學生分成A、B兩組，每組40人，我們統(tǒng)計兩組學生的完成情況。表1是兩組學生在相應時段內完成立體圖的人數(shù)對比，完成時間太長者沒有列入對比；表2是在相應時段內完成左視圖的時間對比；表3是對完成的左視圖進行打分，相應分數(shù)段的人數(shù)對比。從對比情況看，A組在完成立體圖的時間上和左視圖得分上占有較大優(yōu)勢，在完成左視圖的時間上A組也有優(yōu)勢但不明顯，主要在于客觀因素，CAD畫左視圖時對寬度方向尺寸測量不便，作圖時要畫一些額外的輔助線，而B組可直接量取寬度方向尺寸直接畫圖，不需畫輔助線。

六、總結

在教學過程中有收獲但也有問題，收獲表現(xiàn)在：1.較大地提高了學生的計算機繪圖能力和三維造型能力；2.提高了學生學習制圖基礎的興趣和能力；3.豐富了制圖基礎的教和學的手段。問題表現(xiàn)在：1.教師機房授課難以監(jiān)控所有學生，有學生上網(wǎng)或玩計算機，以致學習效果不好；2.學生上交作業(yè)時有少量同學相互復制，目前還沒有良策抑制。但無論如何，從學生掌握新知識和技能的角度看，此項教學改革應該利大于弊。

[ 注 釋 ]

[1] 胡宜鳴，孟淑華，王丹虹.機械制圖課程內容、體系改革的研究與實踐[J].工程圖學學報，2003（1）：123-127.

[2] 童秉樞，高樹峰.談工程圖學教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].工程圖學學報，2008（8）：1-6.

[3] 何銘新，錢可強，徐祖茂.機械制圖[M].高等教育出版社，2010（6）.

[責任編輯：鐘 嵐]