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《黑龙江教育(高教研究与评估)》杂志

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基于CAD技术的工程图学课程教学改革研究
发布时间:2022-11-27        浏览次数:121        返回列表

毛欣,马永财,张波

(黑龙江八一农垦大学,黑龙江大庆163319)摘要:CAD技术在制图课程多媒体课件中的应用已成为普遍现象,但如何应用才能达到最佳效果目前尚没有定论。本文在充分考察应用现状的基础上,提出了一套将二维和三维CAD技术分别在工程图学课程教学中进行应用的方法,可替代黑板作图、挂图和模型等传统教具,并可全面优化工程图学课程的教学过程。经课堂实践,效果较好,可供借鉴。

关键词:工程图学;教学改革;CAD技术

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2012)02-0028-02

工程图样被喻为工程界的“语言”,是工程技术人员进行技术交流的重要技术文件。工程图学课程是所有工科院校必开的一门重要的专业基础课,它对培养学生绘图和读图能力、建立工程意识、培养严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度起着重要的作用。

近年来,多媒体课件的兴起已将工程图学课程从传统的板书绘图授课和挂图、模型演示中逐步脱离。加上静态的板书、挂图教育技术和手段无法展示三维实体和二维投影图形之间转换的动态过程,初学者不易理解和掌握,行之有效的制图课程教学改革势在必行。当今计算机图学高度发展,现代工程界已将三维图样作为主流的信息载体。从20世纪50年代CAD技术诞生以来.CAD技术经历了二维平面图形设计、交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自有曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。目前CAD技术仍在不断发展,CAD技术在多媒体课件中的应用已成为普遍现象,但如何应用才能使多媒体授课达到最佳效果,仍需我们在教学中不断研究和探索。本研究将CAD技术融人工程图学课程具有一定的创新性,可实践性强,可为其他院校的制图课程改革提供可借鉴的参考,并具有一定的推广应用价值。

一、CAD技术在制图教学中的应用现状

多年来,工程图学课程作为工科院校的一门专业基础课,日益受到各高校教师和学生的重视。面对当前教育形势的发展和就业形势的需要,为了培养高素质人才,国内各大高校一直在对该课程进行各种各样的教学改革尝试,CAD技术的融人是主要思路,并取得了一定成果。

欧阳立新根据工程、产品的设计和制造发展趋势,利用CAD技术,提出了以计算机三维造型绘图为主线的工程制图教学模式,为工程制图的改革提供了新的思路和可行的实施方案,促进工程制图教学和学习的现代化。董晓英顺应现代制造业信息化潮流,渐进地进行工程制图改革。运用课程综合化思想,实施工程制图与AutoCAD融合式教学模式;在运用现代教育技术时趋利去弊;贯彻积件思想和自主学习理论,建立积件库,开发网络课件;将三维设计思想引入工程制图教学中;实施机械制图教学四年不断线|21。戴立玲提出近年来在工程图学课程建设与改革中产生各种误区的原因之一,在于忽略了工程图学中的思维性教育内涵。论文在归纳工程图学体系所具备的“思维性”和“语言性”两大基本内涵的基础上,提出了“穿插对比式”和“过程亲验式”两种主要的融入方法,解决了新体系内容与现行课时限制的矛盾。武晓丽面对三维CAD/CAM技术引起的设计、制造领域的重大变革,探讨工程图学的教学应如何定位,如何体现其课程特点及传统价值。康兰提出在工程图学的教学中,将CAI课件与三维CAD软件相结合,一方面培养学生发散性和创造性思维的能力,另一方面以设计为主线将各部分教学内容紧密联系在一起,在潜移默化中启发学生从设计的角度来分析问题和解决问题。贺庆强认为机械类学科工程制图课程要求学生初步掌握画法几何和工程制图的基本思想,由于其课时限制,必须考虑如何实现上述教学目标。首先分析了该课程各教学环节的具体分工及其作用,以及如何在实际的教学过程中进行落实,并进一步提出了在教学过程中借助虚拟三维实体模型技术,可以起到营造良好的教学环境、激发学生学习兴趣的作用,从而顺利实现教学目标。

总之,大家普遍认为把三维CAD技术、构形设计、计算机图形学等新内容融人工程图学教学中,可加强对学生空间思维和构形能力、创新能力、工程意识的培养。但如何将它们融合在一起,采取什么样的方法和手段,什么样的比例才能取得最佳授课效果,还需进一步研究和探讨。

二、基于CAD技术的工程图学课程教学改革

本研究是将二维和三维CAD技术在工程图学课程中合理应用,全面优化制图课程的教学过程。

黑龙江八一农垦大学本科机械类专业制图课程分为画法几何、机械制图和计算机绘图三个阶段,并分三个学期进行。第一阶段主要培养学生图示及图解空间几何问题的能力,打下投影的理论基础;第二阶段主要培养学生绘制和阅读工程图样的方法和能力,使学生掌握尺规绘图和徒手绘图的技能;第三阶段培养学生使用AutoCAD软件绘制工程图样的能力和使用UG进行三维实体造型、零件装配和绘制工程图的能力。本研究主要是在前两个阶段的教学过程中引入CAD技术,增强授课效果,提高教学质量,并为第三阶段埋下伏笔。

(一)二维CAD技术的应用

传统教学模式方法呆板,教学内容显得枯燥,局限性也很多,因此,利用课件进行多媒体教学已成为各大院校的首选。AutoCAD软件在处理二维图形时功能强大,具有完善的绘图、文字输入、尺寸标注等功能,教师可用其替代黑板、粉笔、圆规等工具。在画法几何课程中可事先将预讲授的题目图形用AutoCAD软件画好,用超链接的方式插入到多媒体课件当中,上课时可直接调用(注意:超链接CAD文件与PPT文件要在同一文件夹下,建议采用AutoCAD2004版本,调用较快)。如图1中的三视图为PPT中插入的超链接AutoCAD图形,图2为放映时调出的AutoCAD文件。在AutoCAD软件中直接边讲解边画线完成求解的全过程,这种方法替代了黑板绘图,既节省了时间,又保证了作图质量,避免了黑板绘图有误差、图形偏小后面学生看不清等缺点。

这种方法在制图课程后期尤为可行,因机件或零部件图形更加复杂,课上时间有限,大量的黑板绘图是无法实现的。若将大部分图形用AutoCAD软件先画好,课上只演示关键部分的绘制过程,将大大节省时间,增加课堂信息量。同时使学生对AutoCAD软件的使用有了更直接更真实的认识,激发学生后期学习的兴趣。

(二)三维CAD技术的应用

在传统教学中,对于机械制图部分复杂的投影图形,学生很难想象机件的空间形状,也很难快速实现从空间三维实物到实物二维投影的转化,在一定程度上影响了教学质量。笨重的教学模型虽然直观却很难带到课堂,数量、形状又有限,只能集中参观、学习,效果不好。将三维实体造型技术和三维动画技术应用到多媒体课件中,可使教学内容由静态变动态,由二维变三维。例如,三维CAD软件做出的部件、机器的整体效果(可做成旋转动画)如图3所示,部件、机器的安装和拆卸动画和爆炸图等立体图片形象逼真、一目了然,使以往呆板的教学形式变得丰富多彩,大大调动了学生的学习积极性,降低了学习的难度

行之有效的教学方法,能够提高和保证教学质量,优化制图课程的教学过程。CAD技术在工程图学课程中的应用,将使教师的授课内容编排灵活自如,课堂生动有趣,可大大激发学生的学习热情和主动性,使学生更愿意参与到教学中来,增强了师生互动,提高了教学质量和学习效率。同时也激发了学生对CAD软件的兴趣,为后续计算机绘图课程中的AutoCAD软件和UC软件教学埋下了伏笔。