AutoCAD三维功能在高职“机械制图”教学中的应用

摘要：目前高职院校“机械制图”教学中对AutoCAD的应用存在一些误区，使教学难以获得理想效果。文章阐述了“机械制图”教学中进行的探索――利用AutoCAD绘图软件提高高职学生的学习兴趣、加强机械制图原理的教学，培养高职学生的空间想象力。教学效果表明，通过这些途径，最终能提高学生读图和绘图的技能。

关键词：AutoCAD；机械制图；空间想象力；三维功能

作者简介：邓铭瑶（1953-），男，广西宜州人，广西电力职业技术学院，讲师。（广西南宁530007）

中图分类号：G712     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0083-02

一、机械制图在现代社会的重要地位和作用

图样是工程技术界的共同语言，是生产的指令。而“机械制图”则是工程图样中的一个分支，是专门研究机械图样绘制、表达和阅读的一门应用学科，是工科院校中机械制造类专业和近机类专业的一门重要技术基础课。在机械制造业中，从机器的设计到零件的加工、装配以及机器的使用和维修，都必须以图样作为指令和依据。机械制图作为技术交流的文件和语言，凡从事生产管理的人员、技术人员和技术工人都必须掌握“机械制图”的知识和技能。“机械制图”课不仅要培养学生的空间想象能力、掌握制图和识图的知识，而且还需要培养他们严肃认真的工作作风、精益求精的工作态度、一丝不苟和耐心细致的工作方法及严格遵守国家标准的品质。本课程教学质量的好坏直接影响到学生后续课程的学习，甚至影响到学生就业面的选择和实际工作的能力。由此可见，熟练掌握该课程专业知识和制图技能，对学生以后在社会上的发展至关重要，是在激烈的竞争中寻求生存和发展的基础和保证。

二、“机械制图”课程教学现状

近几年来，由于教学改革的需要，高职院校各门课的教学时数在不断缩减。造成的不良后果是该减的减了，不该减的也减了，专业技术基础课也受到了很大的冲击，“机械制图”课程的教学质量尤为令人担忧。笔者所讲授的“机械制图”是热能动力设备与应用专业的一门基础课，该课程的学时数由原来的120多课时缩减到现在的不足48课时。这种情况在高职院校里不是个案。“机械制图”课的学习特点是通过大量的练习来训练学生的读图能力、绘图技能和技巧，而由于课时数的严重不足，学生得不到充分的课堂训练而导致读图能力、绘图技能很难达到课程目标的要求。在高等职业技术院校中，热能动力设备与应用等专业学生读图能力、绘图技能存在普遍下降的现象。“机械制图”教学质量的下降不仅仅是高职高专学生单方面的问题，生产企业要求毕业生具有一定读图和绘图能力的呼声也日趋高涨，同时，教学质量的下降也不符合“十二五”教育发展纲要中提出的“提升高等教育质量，把提高质量作为重点”的要求。高职学生能力下降与企业要求毕业生能力提高之间的矛盾越来越严重，这一现状应该引起各院校教学管理部门乃至工程图学界的高度重视。

三、误把AutoCAD当机械制图原理教是主因

就目前国内CAD发展状况而言，绝大多数设计院所和厂矿基本“甩掉图板”，完成了计算机绘制二维设计图纸第一阶段转变。现在急切需要掌握三维实体造型技术，使整个设计过程实现可视化和自动化。更快捷地设计、生产出质优价廉的产品是企业获得竞争优势的法宝，快捷与低廉意味着生产力水平的提高，优质的产品与技术创新紧密相关。

CAD技术现已成为企业提高创新能力、提高产品开发能力、增强企业竞争能力的一项关键技术，也是工程技术人员和设计师必备的一项技能。高职高专院校作为科学技术推广的重要阵地之一，非常重视对学生进行这方面的教育，以使学生走出校门之后能很快适应现代社会环境，提高竞争力，这是非常可喜的现象。然而，也正是因为计算机绘图在各设计行业中的普遍应用，各种项目、工程的招投标设计图纸都是运用计算机绘制而成，使多数教师和学生存在误区：只要学会使用AutoCAD绘图软件，就可以进行机械设计，“机械制图”课程教学主要就是培养学生对AutoCAD软件的使用技能，其他制图基础知识、投影表达、零件图、装配图的识读等的学习内容都是次要的。这种不符合实际的认识最终导致教师教学内容偏重AutoCAD，忽略了其他教学内容。学生在思想认识方面将AutoCAD与“机械制图”混为一谈，实际学习中重AutoCAD而轻机械制图的基础知识。

要分清AutoCAD与“机械制图”的本质区别，从思想上正确认识这两门不同性质的课程。“机械制图”是工科专业的技术基础课程，要求学生通过“机械制图”课程的学习，必须具有能够正确使用各种绘图工具绘制机械工程图样的能力，形成一定的空间思维能力和正确识读机械图样的能力。而AutoCAD是一种计算机绘图软件，它可以替代手工绘图，有着不言而喻的优越性，表现在便于设计图纸的修改、保存和传递，避免了各种重复性的工作，提高了工作效率，是机械类和近机类专业学生必须掌握的一种技能，是实现快速制图的工具之一。只有在完全熟悉和掌握机械制图的基本知识以后，才能够熟练运用AutoCAD等绘图软件完成各种工程图纸的绘制。

四、巧用AutoCAD的三维功能加强“机械制图”教学，训练学生读图和绘图的技能

1.教学过程中受到的制约及解决思路

“机械制图”内容枯燥、抽象，对空间想象力要求很高。而高职院校学生无论是在空间想象力还是在学习积极性等方面，都不如本科生。空间想象能力的欠缺使很大一部分学生觉得制图课程难学，从而失去学习兴趣与信心。因此，培养高职学生的空间想象能力，是帮助学生学好制图课程必须解决的一个关键问题。如果继续用传统的教学方式来进行“机械制图”课程的教学，会使相当一部分高职学生产生畏难情绪，更容易陷入恶性循环的困境。所以，“机械制图”课的教学方式必须改革。

在传统教学中，教师授课时都会准备一些实体模型，带到教室以供学生参考和观摩，但这些实体模型一般是一些常规模型，并且数量非常有限。在教室中演示模型时，受各种因素干扰，实际只有部分学生能观察清楚，不利于学生全面了解空间型体的结构。对于大型的零件与装配体，教师不可能在课堂上进行演示，即使在车间参观实物也不可能随意进行反转、拆卸、剖切，学生无法观察到内部结构及装配关系。利用AutoCAD软件制作模型能很好地解决这个问题，教师在课堂上就可以随意对组合体进行叠加、切割、剖切、拆卸、旋转和放大CAD三维立体模型。生动的画面形象直观地表述现实中的各种组合体和切割体，抽象的空间立体投影与平面图形在学生的头脑中形成清晰的映像，加深学生对各种组合体和切割体空间形状及组成的理解，使学生建立起良好的感性认识。这有利于调动学生的学习积极性，提高空间想象力。适时利用AutoCAD辅助“机械制图”课的教学，将会达到事半功倍的教学效果。

2.具体实施案例

（1）利用AutoCAD帮助学生提高空间想象力，提高学习效率。大一新生学习制图课程的困难主要是空间想象能力的缺乏，大部分学生反映在做“知2求3”练习的时候，如何按照投影规律、形体分析法以及线面分析法解题并不是难点，而难点却在于如何综合想象组合体、切割体的三维形状。现在教学中未必能提供与习题册上配套的实体模型，但是可以利用AutoCAD的三维建模按照习题册上提供的二维图形进行实体建模。

金大鹰所编《机械制图习题集》如4-17（4）所示，已知组合体的主、俯视图，补画左视图。这是一道有一定难度的“知2求3”练习，教师作习题讲评时，如果没有一定的手段也是很难讲清楚的。利用AutoCAD把主视图分解成为表示组合体前面部分的实线图形和表示组合体中间部分的虚线图形，分别对两个图形进行拉伸，则得到形状不同的两个实体。

由俯视图可知，组合体前、面两组成部分是对称的。利用AutoCAD的复制功能将表示前半部的组合进行复制，得到表示组合体的前、面两组成部分，利用移动功能将三个实体组合移到一起，利用AutoCAD的并集功能将三个组成部分融合在一起，即得到表示组合体外的立体。捕捉立体的中心点并建立新的坐标，在新坐标原点拉一个圆柱体，再利用差集功能从立体中减去新拉伸的圆柱体，则得到表示组合体中间的钻孔部分和最终的表示组合体的立体图。从组合体的立体图形成过程可知，学生对该组合体各组成部分之间的相对位置、切割方法等已经了解得较为清楚了，完成练习也就水到渠成了。

（2）利用AutoCAD的三维建模功能，纠正剖视图中常出现的错误画法。如金大鹰所编《机械制图习题集》5-4（3）、（4）所示的练习，是学生画全剖和半剖视图时常见的两种错误画法。若教师上课时利用AutoCAD的三维建模功能，先将平面图拉伸出它的立体形状，然后再用差集减去立体的一半和四分之一，则学生理解起来要轻松得多。显而易见，学生画图时可避免出现如5-4（3）、（4）所提出的漏画线和多画线问题。

（3）适时灵活应用AutoCAD的三维建模功能。在课堂上讲解习题的时候，比如由组合体两视图求画第三视图的习题，首先并不让学生直接看习题所对应的三维模型，而是引导学生利用投影规律、形体分析法和线面分析法想象出物体的形状，并在看懂图的基础上补画第三视图；然后再利AutoCAD软件从各个不同角度和方向演示组合体的形成过程以及基本体的形成过程，授课教师从而可以十分方便灵活地向学生展示立体的不同部位或内、外形状，并可及时纠正学生空间想象的误区，增强空间感的建立，提高了学生的读图与补画第三视图的速度。

（4）利用计算机网络资源和AutoCAD的三维功能进一步强化学生的读图和绘图能力。学生读图和绘图能力的形成不是一招一式就能解决的，必须通过反复的训练方能达到这一目的。而从目前大一学生的教学安排来看，反复的训练是很难做到的。为此，教师可以把习题册上相关练习的组合体全部制作成AutoCAD三维图形，并通过网络等手段发送给学生，以便学生碰到问题时能随时查阅。因为，形象思维必须依赖于在头脑中已储存的事物表象，表象储存得越多，就能组合出越多的新形象，想象力的水平就越高。笔者认为，这是在有限的学习时间内反复训练的一种方法，能有效提高学生读图和绘图的能力。

五、结束语

综上所述，在“机械制图”课程教学中，首先是要正确认识机械制图在现代社会的重要地位和作用――是技术交流的语言。AutoCAD只是一种绘图软件，它不能代替“机械制图”原理，不能把AutoCAD和“机械制图”混为一谈。为了提高“机械制图”课程的教学质量，把制图教学与AutoCAD教学进行整合，在教学中开发新的复合式教学手段，引入AutoCAD绘图软件，减少了单调乏味的重复练习，给学生大脑以新的刺激，激发了学生的学习兴趣，较好地培养和锻炼了学生的空间想象力，提高了教学质量。

参考文献：

[1]金大鹰.机械制图(第一版)[M].北京:机械工业出版社,2009．

[2]任春红,刘永勋.农业院校机械制图课程教学创新策略探究[J].安徽农业科学,2011,(18):11307-11308．

[3]周瑞丽,李晓敏.机械制图课程一体化工作室的建设[J].实验室研究与探索,2010,(9):192-194．

[4]郑德超,卢红阳.机械制图课教学改革探讨[J].价值工程,2010,(30):169．

[5]杨东超,王玉坤,李学志.机械制图课教学改革探讨[J].工程图学学报,2007,(2):183-186．