计算机辅助技术与机械制图融合的教学改革探索与实践

摘 要 分析当前社会应用型创新人才需求背景下，计算机辅助技术与机械制图相融合的教学改革，探究计算机三维设计技术、多媒体辅助教学在教学内容、教学手段等方面的改革。实践表明，计算机辅助技术与机械制图的融合教学资源丰富、教学质量提高，通过技能竞赛、产品设计等实践活动，增强学生工程实践能力、团队协作与创新能力。

关键词 计算机辅助技术；三维设计；机械制图；多媒体

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）33-0129-02

机械制图是机械工程师必备的技术语言，是表达思想和行业交流的重要工具。在机械产品设计、制造、安装中都离不开机械制图。它是机械设计制造及其自动化专业必修的一门关键性专业基础课程，主要研究运用正投影原理绘制、阅读机械图样和解决空间几何问题，培养学生识图与读图能力、逻辑思维能力以及空间想象能力等专业技能；也是机械专业学生学习后续的机械原理、计算机辅助设计、机械设计和互换性与技术测量以及课程设计、毕业设计等课程的基础。

随着现代设计制造技术的发展与社会应用型人才的需求趋势不断扩大，机械制图课程教学面临着重大改革与改进，融合了计算机辅助技术的机械制图课程教学方法应运而生。计算机辅助技术是以计算机作为辅助工具，将计算机应用于产品的研发设计、工艺制造和测试等过程的技术，包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）等领域。针对机械工程专业的人才定位，对课程教学内容、教学方法与教学手段进行逐一完善，以三维建模表达为主，三维设计和工程图并重的教学知识改革体系不断深入，机械制图课程改革取得良好的教学效果。

1 基于应用型创新人才培养目标的教学内容改革

现阶段各高校教学课程体系课程逐渐增加，导致机械制图课程教学学时数明显压缩。先进制造技术飞速发展，制图技术与方法不断演变，如何在保证教学质量的前提下，激发学生兴趣，提高学生绘图、识图能力，是机械制图教学亟待解决的突出问题。众多从事机械制图教学的专家、学者进行了大量科学探索与实践，并取得一定成效。

经过广泛调研与借鉴，结合本校学生实际情况，逐步进行教学内容实质性改革，体现了教学内容改革的实用性、有效性、针对性与先进性。在学生掌握扎实绘图基本功前提下，为学生提供拓展空间，掌握计算机辅助设计，提高就业竞争力。将课程教学内容模块化划分为四大模块：专业基础模块、投影绘图模块、计算机辅助绘图模块和专业制图模块。针对本课程各章节内容进行精简化。首先，保留了机械制图课程的基础性知识，如制图国标、制图基本技能、几何体的基本投影、立体表面间相互位置关系、组合体、机件常用表达方法、标准件与常用件画法、零件图与装配图等，精简了换面法投影、立体表面的展开等使用频率低、理论性强的内容。其次，增加机械制造企业常用的焊接图等内容。再对课程具体内容划分重、难点，把握课堂教学循序渐进。

如图1所示，专业基础模块学习国家标准，重点学习基本作图、绘图工具使用等基本技能训练；投影绘图模块是机械制图课程的核心内容，也是难点之所在，主要学习制图与读图的基本方法，掌握空间实体模型与投影之间的相互转换；计算机辅助绘图模块着重训练采用计算机绘图软件制图的能力，提高制图效率；专业制图模块重点考察投影模块与计算机辅助绘图模块相结合，机械制图知识和互换性与技术测量专业知识熟练运用的综合能力。

2 嵌入计算机辅助技术的教学手段

根据企业对人才需求，以提高机械专业学生空间形体意识与计算机绘图能力为出发点，将计算机辅助技术引入机械制图课程教学中，有效提高学生观察能力、形体分析能力、空间思维能力，激发了学习的主观能动性，解决了学习该课程的最大障碍。

利用计算机三维设计技术提升课程质量 在机械制图教学过程中，利用三维设计技术制作大量教学模型，特别是在组合体章节中，通过基本体叠加与挖切的方式构建组合体，是读图、绘图的基础，同时也是本课程的教学难点之一。主要依靠每个人的空间形体意识，使学生准确迅速地对图形做出判断。简单形体一般都能够读懂，而对于复杂形体，对于大一新生，理解力与想象力仍停留于高中阶段，严重缺乏对形体的认识与理解。教师仅仅根据展示的组合体二维图纸作详尽讲解，效果不佳，学生不能理解透彻。由此，采用计算机三维设计技术，根据视图尺寸快速建立实体模型，与组合体二维图形对比，可清晰地表达出组合体各基本体之间关系、各表面间连接关系。

如图2所示组合体读图，根据三视图构想空间实体结构，运用投影规律与特性分析，采用三维软件建立实体模型，有助于学生对视图理解。通过计算机三维设计基本操作功能，可旋转、剖切，使得组合体内外表面更直观化、立体化，帮助学生轻松学习机械制图，不再留困惑。三维设计技术创建的实体模型经后期制作渲染效果，色彩鲜明，更贴近工程实际，更加真实形象。

在后续零件图与装配图等章节，图形结构逐渐复杂化，运用计算机三维设计技术分别建立零件模型，通过分解动画、装配动画、运动仿真视频等教学手段，便于学生理解。通过图3伸缩式螺旋千斤顶实体模型的分解动画，零件颜色迥异，其形状以及之间连接关系一目了然。期间有意识强化零件图与装配图如何表达，尺寸标注、公差配合等基本知识，通过教师潜移默化的引导，教学效果显著增强。

课程融入技能考证、产品设计与技能竞赛 课程教学过程中，鼓励学生积极参与国家相关职业技能鉴定与竞赛，通过自学或者参加培训班的形式进行训练。如可参加CAD技能鉴定及其他三维软件如Solidwork技能鉴定等，培养职业技能，提高自身就业竞争力。动员学生踊跃参加机械工程实践活动进行产品设计与创新，注重培养学生实践应用能力与创新思维能力。或可参加全国性制图大赛与三维设计大赛，促进学习主动性，以赛促教。掌握二维绘图、三维建模技术，在课程学习中遇到难题，自己动手画，课前解决疑问，提高自学能力。

有机融合多媒体计算机辅助教学 多媒体计算机辅助教学是将授课内容文本、图片、动画、声音等多媒体信息经过计算机数字化采集、压缩、编辑等加工处理，再以合成或单独形式表现出来的一体化教学技术，具有人机交互、即时反馈等特点。

多媒体计算机辅助教学在教学方面有以下优势。

1）教学设计优势。机械制图教学内容视觉、听觉信息通过多媒体与计算机有机结合与处理，调动学生的感官协同作用，以学生为主体，有序展开教学活动。

2）教学资源优势。制图课程教学过程中不再局限于传统生硬的挂图、模型，教学资源更丰富，图文并茂、静动结合、形象直观、形式多样，教学过程因材施教，激发学习动机，气氛活跃，学生易于接受。

3）双向互动优势。教学信息传递与接受，强化人机双向交流，以交互式学习方式学习，锻炼学生的逻辑思维能力。

4）教学改革优势。从传统单一徒手绘图教学模式过渡到协调统一的现代多媒体计算机辅助教学模式，由教师“填鸭式”教学转向学生为主体、师生合作模式，这一转折性的改革提高了教学效率、教学质量。

3 小结

在机械制图教学改革探索与实践中，有效融合计算机三维设计与多媒体技术的教学资源与优势，重视实践教学，鼓励参与竞赛、实践创新活动，充分发挥学生的主体作用，提高学生自学、动手能力与协作精神。同时教师应注重自身引导作用，丰富教学手段，提升教学质量。

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