劉艷 焦作市技師學(xué)院

AutoCAD在工程制圖中三維輔助教學(xué)應(yīng)用探索

劉艷 焦作市技師學(xué)院

AutoCAD是一種自動計算機輔助設(shè)計軟件，主要用來進行繪圖制作、三維設(shè)計等，目前是最主要的繪圖工具。在工程制圖的三維輔助教學(xué)中，AutoCAD的應(yīng)用主要包括正投影三維CAD輔助教學(xué)、剖面圖和斷面圖三維CAD輔助教學(xué)一級主控室三維示意圖，而改革創(chuàng)新工程制圖教學(xué)體系的具體策略，包括調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)順序并創(chuàng)新教學(xué)方法。

AutoCAD 工程制圖 三維輔助教學(xué)

工程制圖是工程界最為通用的語言之一，多數(shù)的工科專業(yè)都將工程制圖設(shè)置為基礎(chǔ)性的必修課程，對其十分重視，因此工程制圖也是培養(yǎng)具有高水平技能的工程人員的入門學(xué)科。工程制圖課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和空間邏輯思維能力，并且能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和基本的學(xué)科素養(yǎng)，其教育意義顯著。相比機械類的制圖課程而言，工程制圖課程的內(nèi)容與之相差不多，但學(xué)時較少，因此教師很難有效利用課內(nèi)時間進行模型繪圖訓(xùn)練。在此背景下，如何通過AutoCAD提升工程制圖的三維輔助教學(xué)效果，成為職業(yè)院校研究的重點內(nèi)容。

1 工程制圖教學(xué)體系存在的問題

1.1 內(nèi)容安排不符合認(rèn)知規(guī)律

傳統(tǒng)意義上的工程制圖教學(xué)注重在二維平面上的繪圖操作，以幾何思維為主要方法，基本都是通過空間物體的點線面投射到三個互相垂直的相較平面，以投影圖形作為切入點進行分析，然后將同一平面的三個投影關(guān)系展開，以建立起空間的概念。學(xué)生在日常生活中往往主要接觸二維圖形，因此在建立三維對應(yīng)關(guān)系時，需要在大腦中對信息進行處理后呈現(xiàn)出來[1]。此過程不符合從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的認(rèn)識論客觀規(guī)律，因此容易使學(xué)生產(chǎn)生疑惑，所以必須通過其它更直觀有效的輔助工具以幫助理解。

1.2 教學(xué)方法及手段單一

職業(yè)院校通常是采用三維圖形及動畫進行工程制圖輔助教學(xué)，雖然此方法能夠顯著增加課堂的信息量，以便提高教學(xué)效率，但其缺點還是十分明顯的，學(xué)生無法自己動手操作，缺乏實踐積累，因此在學(xué)習(xí)效果上并不理想。當(dāng)理論教學(xué)和指導(dǎo)教學(xué)需要占據(jù)太多的課堂教學(xué)時間時，可以提供給學(xué)生進行實際操作的課程時間就相對較少[2]。即使完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，但學(xué)生所學(xué)和實際應(yīng)用所要求掌握的技能仍存在較大差距，因此學(xué)習(xí)內(nèi)容對于日后學(xué)生工程素養(yǎng)的提升幫助不明顯。

1.3 網(wǎng)絡(luò)普及增長了學(xué)生思維的惰性

網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使許多內(nèi)容可以通過拷貝粘貼完成，學(xué)生對知識的思考少了，思維惰性逐漸增長，其理性思考能力降低，缺少思考復(fù)雜問題的信心和毅力。而工程制圖教學(xué)本身就是枯燥的，不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，多數(shù)學(xué)生不能較好的掌握繪圖和讀圖的基本方法，只是在教師講授時了解了這種方法，課后基本上就不記得了，課堂上學(xué)習(xí)的基本知識來不及消化吸收，對于繪圖的基本思想很難應(yīng)用到實際工作中去。因此，在遇到難的空間想象問題往往就會放棄，學(xué)生的這些不良思維習(xí)慣很大程度上阻礙了工程制圖課程空間想象能力的培養(yǎng)和提高。

2 AutoCAD在工程制圖三維輔助教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 正投影三維CAD輔助教學(xué)

在工程制圖中，掌握組合體三面投影及組合體識讀一直相對比較困難，學(xué)生在進行相關(guān)訓(xùn)練時，最大的障礙就在于從二維圖形轉(zhuǎn)換到三維圖形的過程。在進行課堂教學(xué)的過程中，教師可以讓學(xué)生首先想象組合體的空間實體造型，然后通過CAD所繪制完成的三維組合體將其展示出來，最后引導(dǎo)學(xué)生繪制三面投影圖，從而完成教學(xué)。

2.2 剖面圖與斷面圖中三維CAD輔助教學(xué)

如果物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在表現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，就需要利用剖面圖或者斷面圖實現(xiàn)。繪制剖面圖或者斷面圖，需要在假設(shè)的平面中剖開物體，但這對于很多學(xué)生而言并不容易理解[3]。通過三維CAD能夠?qū)⑽矬w中的剖面直接呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生能夠借此比較容易地理解物體的剖面圖或斷面圖，因此能夠取得較為理想的教學(xué)效果。

2.3 主控室三維示意圖

如果學(xué)生在完成了工程制圖的學(xué)習(xí)后，能夠?qū)⑸鐣男Ч麍D繪制出來，就能夠與客戶進行良好溝通，展示物品細(xì)節(jié)，便于客戶理解。

3 工程制圖教學(xué)體系的改革創(chuàng)新

3.1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)在很多機械類教材在制圖方面已經(jīng)進行了比較大的調(diào)整，很多教材都開始引入AutoCAD與三維CAD軟件，有些教材也開始引入三維CAD和Solid Edge軟件。這些教材的改動具有共同特點，就是均增添了計算機的造型及繪圖方面的內(nèi)容，實現(xiàn)了對二維與三維的完美融合，從而加強形體構(gòu)思的能力和空間思維的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。而對于非機械類的教材來說，普遍具有簡明、新穎和實用特點，對于內(nèi)容的安排，通常在投影部分貫徹了以“體”為主線的內(nèi)容，在組合體部分探討了截交和相貫[4]。以AutoCAD為計算機的繪圖軟件，將教學(xué)內(nèi)容安排到獨立的章節(jié)當(dāng)中，對AutoCAD的三維實體建模進行了簡要介紹。通過引入AutoCAD為計算機的輔助繪圖教學(xué)軟件，是當(dāng)前很多職業(yè)院校都普遍采用的做法。對于非機械專業(yè)的學(xué)生而言，基本做不到在短時間內(nèi)學(xué)會CAD三維制圖軟件，當(dāng)然也完全沒有這個必要。目前的AutoCAD版本已經(jīng)在不斷地完善過程中，它的三維實體建模功能也基本上達到了各相關(guān)專業(yè)對其的要求。三維建模通常以平面繪圖為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生是比較容易借助多種方法實現(xiàn)功能操作和編輯的。以AutoCAD制圖為輔助教材，在教學(xué)中將工程制圖與計算機制圖結(jié)合在一起，能夠有效提升工程制圖的實踐操作能力。課程的總學(xué)時為64，一半的學(xué)時在學(xué)校的多媒體教室中進行，另一半學(xué)時則在專業(yè)所需的機房中進行。

3.2 安排教學(xué)順序

對于教學(xué)順序而言，安排時不應(yīng)過于拘謹(jǐn)，雖然總體結(jié)構(gòu)上以主教材為基礎(chǔ)，但也需要在此基礎(chǔ)上穿插必要的CAD教學(xué)內(nèi)容。例如工程圖的基本規(guī)范、圖紙的格式、字體要求、尺寸要求等等。在理論課程中，對基本操作進行簡單介紹，而在計算機的繪圖課程中進行實操講解。學(xué)生在學(xué)習(xí)直線和投影面相對位置時，如果按照過去的教材，采用的是首先介紹投影面平行線，然后介紹投影面平行面，這樣一來容易使學(xué)生產(chǎn)生先入為主的意識[5]。如果改變這兩者的順序，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，就能夠更好地區(qū)分其不同之處。完成對CAD基本操作的講解后，提前教學(xué)三維實體的造型方法，介紹基本立體的形成，就能夠進行基本立體的投影理論基礎(chǔ)教學(xué)奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 創(chuàng)新教學(xué)方法

結(jié)合工程制圖和計算機繪圖理念，重要的在于實現(xiàn)教學(xué)上的合理結(jié)合。如果僅將CAD當(dāng)做制圖課程的獨立附加內(nèi)容進行教學(xué)，或者干脆在制圖課程之外單獨開設(shè)計算機的繪圖課程，則不太現(xiàn)實。一方面，課程學(xué)習(xí)的時間有限，無法再擠出更多的時間進行計算機繪圖教學(xué)；另一方面，學(xué)生很難將工程制圖和計算機繪圖教學(xué)合理地聯(lián)系在一起。所以在實際教學(xué)中，都是將計算機繪圖融入到工程制圖教學(xué)當(dāng)中，由一名教師進行教學(xué)，這樣一來，在時間的安排上也比較合理，教師能夠很好地控制教學(xué)的進度，學(xué)生理解并應(yīng)用起來也會更加得心應(yīng)手。經(jīng)過實踐研究，發(fā)現(xiàn)這一新穎的教學(xué)方式完全可行。

4 結(jié)束語

通過三維AutoCAD輔助工程制圖教學(xué)內(nèi)容，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的獨立自主性，也在一定程度上節(jié)省了成本和精力，避免了購買實體模型的麻煩。此外，通過這一輔助教學(xué)方式，學(xué)生也能夠更好地學(xué)會制作效果圖的技巧，這也有助于其今后工作的順利開展。

[1]賈平平.基于三維構(gòu)形的工程制圖教學(xué)方法創(chuàng)新與實踐研究[J].渭南師范學(xué)院學(xué)報，2017，32(10):31-37.

[2]賈平平.《工程制圖》教學(xué)方法創(chuàng)新與實踐[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，(10):225.

[3]方錫武，李芳.以CAD軟件使用為輔線的工程制圖教學(xué)改革[J].大學(xué)教育，2016，(8):157-158.

[4]張世海.AutoCAD三維實體造型技術(shù)在道路工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用[J].價值工程，2014，(4):247-248，249.

[5]黃萬亮，文廣，王文健等.《工程制圖》輔助教學(xué)軟件設(shè)計[J].機械，2014，41(7):38-42.