三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革探索与实践
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摘 要：基于三维CAD软件的《机械制图》是工科类课程教学的重要内容，对提升工科类学生的职业技能有着十分重要的作用。将CAD三维软件应用到机械制图教学改革中不仅能够更好的调动学生学习积极性，而且还能够更好的扩散学生的空间想象力、绘图能力和读图能力。为此，文章在阐述《机械制图》和CAD技术关系的基础上，结合基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革背景，从教学环境、教学内容、教学评价三个方面具体分析基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革策略，旨在能够为工科类课程教学提供更多支持。
关键词：CAD软件;机械制图;课程教学;改革
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.194
机械制图是一门自然学科，是工学类专业学生所必须学习的一门基础课程。机械制图的主要研究内容是点、线、面的投影，基本体、组合体、机件形状、零件图画等。机械制图专业课学习的主要目的和任务是掌握更多三维立体和平面制图之间的投影规律，培养学生的空间想象能力和形象分析能力。CAD是美国公司所开发的一种计算机辅助设计软件，在本质上是一种新的绘图工具，被人们广泛的应用到工程领域的绘图软件中，也是工科类学生学习过程中所需要应用到的一种绘图工具。CAD课程主要内容包含图层的设计和管理、绘图指令的安排、图形尺寸标注、图块的创新、三维实体模型打造等。与机械制图教学一样，通过对CAD软件学习也能够培养学生的思维能力和想象能力。为此，文章结合社会发展对工科类学生的学习需求，就怎样优化基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革进行策略分析。
1 三维CAD软件和《机械制图》之间的关系
CAD在本质上是一种新的绘图工具，显示器能够向人们展现出绘制的图纸、鼠标和键盘，CAD技术的出现和应用能够在以往的基础上提升绘图效率和质量，将绘图人员头脑中的想象生动形象的展现出来。同时，CAD还能够实现对图纸的重复利用，显示出和传统手工绘图相比更多的优势。
基于CAD技术的计算机绘图虽然能够替代以往的手工绘图，但是从实际应用情况来看，它本身无法取代机械制图理论。在引入CAD辅助计算机软件之后能够借助计算机来替代手工图板，从而缩短以往手工绘图的时间，提升绘图质量。另外，教师还可以通过二维和三维图形的转换来帮助学生更好的掌握机械制图理论，提升学生的空间分析能力。
2 基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革背景
机械制图是工科学生所必须学习的课程，对后续课程机械设计、机械原理等课程会产生深刻的影响。机械制图教学的目标是培养学生的思维能力和想象能力，并引导学生将空间思维转变为形象思维，提升学生建模能力。三维CAD技术的发展能够为机械制图提供三维立体图画，为机械制图学习打造数字化的三维几何模型，为立体化三维产品的打造提供重要支持。在现代科技的发展支持下，计算机绘图和加工软件强大的二维造型逐渐弱化了二维图纸在机械制图中的作用，促进了三维制图的发展。
在教育改革的深化发展下，职业院校敏锐地觉察到了CAD技术对机械制图课程教学改革的重要作用，并进行了积极探索。比如一些职业院校在仔细研究机械工程图学的基础上对以往的机械制图课程内涵、外延等进行了改造，具体体现在教学思想、教学内容、教学手段、教学质量等方面。
3 基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革策略
3.1 教学环境的创设
结合职业院校现有的教学条件和教学环境来创设基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学环境。从实际应用情况来看，基于三维的CAD软件被人们广泛的应用到现代工业中，常见的三维CAD软件包含Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等。这些三维CAD软件具备强大的三维建模功能，在该功能的作用下能够改变以往的实物模型教学模式，在这个过程中不仅节省了模型成本，而且提升了机械制图课程教学成效。
在开展基于三维CAD软件的《机械制图》课程教学改革的过程中环境等创设表现为三维模型库的打造。从教学情况来看，《机械制图》是机械类的重要课程，在开展的时候需要应用大量的教学模型，透过这些模型能够激发学生的制图积极性，培养学生的思维能力。借助三维CAD软件能够打造出三维立体化模型，从而实现对各个教育资源的有效利用。
3.2 教学内容的调整
第一，调整传统先投影、后三维的教学顺序。传统的制图教学是从投影法开始引入三视图画法，再到反向三维想象能力的培养。这种教学顺序不适合自学能力较差、空间概念淡薄的学生应用。基于CAD的三维软件则是提供了从三维到投影的全新解决方案，从组合体开展的教学能够更好的培养学生三维空间能力。第二，确立组合体视图识读作为教学的次重点。零件图为重点的识图教学能够有效提升学生的空间想象力和思维能力。组合体视读是机械制图课程教学的难点。但是由于以往模型数量不多、种类缺乏，学生的想象力得不到开发，而借助三维CAD平台则是能够打造出完整的模型库，使得教师能够将所需要教学的内容以直观视频的方式展现给学生，从而更好的提升学生的空间想象力和思维能力。第三，实现模块化教学。职业院校教学的指导思想是培养学生的岗位能力。计算机绘图是现代企业发展所需要的技能，通过计算机绘图能力的培养和训练能够使得工科学生的素质更好的符合时代发展需要。职业院校的制图课程采取模块化的教学方式，能够将机械制图和多维CAD技术充分结合在一起，从绘图环境、绘图学习内容、学习方法等方面来引导学生的课堂学习。
3.3 教学思路的革新
第一，实现直观化教学。在基于三维CAD软件《机械制图》课程教学的过程中本着让学生更好的看清组合体、零部件特征结构的原则，仔细梳理二维图样和三维模型之间的对应关系。在机械制图课程教学中教师要借助三维CAD软件来实现对零部件的加工转换，通过投影转换来打造一种三视图，在三视图的作用下培养学生将自己的学习能力从二维转变为三维，不断提升学生的读图能力。第二，合理分配学生观察和动手实践教学的时间。制图课程教学要最终回归到课堂，一切的计算机辅助课堂教学软件不能够占据整个课程教学的主导地位。因而，在制图教学中教师需要将软件演示时间控制在25min以内，为学生的动手实践操作留够时间。第三，将传统教学方式和现代化的教学手段充分结合在一起。在现代媒体的支持下， 教师在制图软件教学中存在忽视板书、提问等传统教学手段的现象，使得多媒体手段的应用比较盲目。基于此，在制图教学中教师要将各个多媒体软件的应用放在一种从属地位，借助多媒体辅助课堂教学。
3.4 教学评价体系的革新
基于CAD技术的《机械制图》课程是一门实践性很强的技术基础课，具体包含理论知识和实践操作。因而，在教学过程中通过单纯的考试往往不能够充分衡量学生的学习情况，也无法对学生的学习情况进行科学的反馈。为此，在现代科学技术的发展支持下，未来的《机械制图》教学需要加强对教学过程的关注，在教学完成之后需要应用科学的考核方式来客观评价学生的学习质量，从而促使学生的工程素质全面发展。
在三维CAD技术引入到制图教学之后，考核应去除几何绘图部分内容，降低组合体部分的分值比例，偏重对零件图、装配图和平时作业的考核。通过开放化的考核能够更好的激发学生学习的想象力和创造力。从实践操作情况来看，通过开放考核能够在以往的基础上更好的激发学生的学习想象力和创造力。
4 结束语
综上所述，三维CAD技术的广泛应用对职校制图课程改革发展来讲是一个全新的机遇和挑战，也是职业院校制图教育改革的重要体现。经过实践证明，将CAD软件技术应用到机械制图教学中符合职业院校教育改革的发展趋势，在CAD技术和制图软件教学结合的过程中能够更好的发挥出彼此的优势作用，从而帮助学生更好的学习制图知识，在职业院校范围内打造全新的机械制图课程教学模式。
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