CAD/CAM技术在电大开放教育“机械制图”课程教学中的应用探讨

黎璐琳

摘 要：针对当前机械领域普及的CAD/CAM技术，结合电大目前机械制图课程的现状，提出了引入CAD/CAM教学，并从教学内容及模式提出了措施和建议。

关键词：CAD/CAM 机械制图教学 应用探讨

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（a）-0203-02

在科技高速发展的今天，CAD/CAM技术在机械领域的到了迅速普及，并取代了传统制图。最初绘制二维平面图的出发点是将多视图投影表达三维空间实体，以图纸为媒介进行技术交流，其思维模式是由三维实体到二维视图和从二维图样到三维实体空间转换，整个过程间接抽象，对设计者和加工者要求较高。随着计算机的普及和发展，计算机绘图替代了传统的手工绘图。紧随着造型技术、数据库技术以及人工智能技术的发展促进了CAD/CAM技术的发展。CAD/CAM系统实现了二维、三维图形的相互转换，在生产中抛开了二维平面绘图，生产商可直接设计三维实体，利用产品的数字信息进行生产，缩短了生产周期，提高了效率。在高等教育的改革中，很多高校也紧随科技发展的步伐，为培养适应时代发展的新型人才，对机械制图课程进行了改革，重心从二维绘图转移到了计算机三维实体绘图。目前市面上用的较多三维绘图软件有UG、PROE、CATIA、SOLIDWORKS等，很多设计院和大中型企业已普遍使用，各大高校也根据教学的侧重点将相关的三维绘图软件学习引入课堂。

1 电大《机械制图》课程现状

《机械制图》是电大机械专科的一门专业基础课，该课程主要用投影法培养学生对机械零部件二维绘图与读图的能力，目的是拓展学生的空间想象能力。电大《机械制图》课程在教学内容上注重绘图方法的讲授，通常利用挂图并辅以教具（三角板、圆规等）绘图进行演示，内容较为冗繁复杂，学生需要通过大量徒手绘图的练习来掌握绘图方法。电大目前的学生多为参加社会工作的成年人，他们通常对传统的课程模式兴趣不高，对理论知识较为厌倦，工作之余的学习时间很少，加之机械制图面授课时少，内容多，知识结构抽象，他们对课程的掌握程度不乐观。因此如何做好《机械制图》课程教学，对教师提出了更高的要求。

对历届电大机械专业学生的调查，发现95%的学生来自美克化工、西姆莱斯等加工制造类企业，并且这些学生大部分从事机械类岗位。他们普遍学历低，没有系统的机械领域的知识储备，实际工作中一般是凭借他人经验以及实践的摸索完成生产任务，单方面的技能较纯熟。在时代的背景与竞争压力下，迫切要求拓展自身专业素养和提升学历。机械制图作为“工程界的技术语言”，是机械类岗位的基础技能，贯穿于机械制造业各个环节中，是工程技术人员必须要掌握的一项基本技能。对一个从事该行业的人员来说，必须要紧随时代的发展，掌握好这项基础技能。所以学好机械制图，对于电大机械专业的学生非常重要。随着计算机绘图技术的发展，CAD/CAM技术将机械制图由二维视图转换为三维视图，方便了制图与读图的环节，教学中引入CAD/CAM技术可简化了学习过程中较难环节的空间思维转换问题，解决课程教学中的矛盾，并教授新技术，培养适合机械行业发展的新型人才。

2 引入CAD/CAM技术课程学习优势

（1）在教学方法上，将现代计算机技术与传统模型相结合。解决学生立体思维空间想象能力差的问题。利用三维CAD技术，可以有效的解决学生的绘图、识图所带来的困难。三维造型技术是通过绘制平面草图，经过拉伸、放樣、旋转、扫描等创建立体模型，直观的反映了平面视图与三维视图的关系，有利于提高学生的想象能力和设计思路。

（2）对于《机械制图》中复杂零件的学习，可以利用CAD软件展示剖切面或生成爆炸图。还可对复杂装配体进行运动仿真，直观地展示装配体中各零件之间的联结和装配关系，方便学生进行观察与分析，进一步了解装配体的工作原理，使教学内容清晰、生动，大大地缩短了学生感知、认知的过程，发挥多媒体教学设备为教学服务的功能。

（3）可以根据教学内容的需要，利用CAD三维软件修改和新建各类三维模型。这种方式降低了课堂展示的实物型式或数量的限制，消除教学受限的影响。

（4）在教学过程中引入机械业界广泛使用的CAD/CAM技术，使学生能够及时了解并认识到机械行业的设计趋势，并且普及新知识新技能，满足社会、企业对新型人才的需求。

通过对学生小范围内引入了CAD/CAM的教学，经调查研究，学生的学习积极性和满意度有了很大的提升，实践证明了教学方向的正确性。

3 机械制图与CAD/CAM技术相结合的教学方案

在机械制图的授课中，首先还是要以理论基础为支撑。在具备机械制图的相关理论知识后，使用CAD软件实现图形编辑、图形设计、机构的运动分析，加工仿真等的功能，使学生深入了解制图的精髓。CAD软件的应用弥补了传统制图缺陷，在实际教学中对相关课程内容进行调整和改革，将对课程的教学起到事倍功半的作用。机械制图课程的改革主要就体现在将CAD/CAM软件的教学融入到机械制图课中，从而实现一体化教学。

3.1 教学内容的改革

在教学安排的内容上，将重心逐渐从传统的知识点讲授转换到以绘图为核心的实践中。结合课程大纲和教材内容的要求，将机械制图中的点线面以传统讲授为主，立体投影以及组合体等重点内容以三维模型实例进行演示，为学生直观反应零件及组合体投影，快速转换学生的思维与思考模式。复杂机构的装配以及加工通过CAD/CAM软件进行讲授，使学生达到对知识的融会贯通。大量增加实践课程的课时，实践课程的能力培养重点从学生的二维手工绘图转换到计算机三维绘图，实现真正意义上的设计思想现代化，使我们的教育真正赶得上技术发展的脚步。课程教学安排的调整如表1，与传统教学相比，学生的兴趣与接受能力得到了大幅提升。

课程实践部分可分三个项目：第一个项目主要是手工绘图，通过基础的点线面绘制平面轮廓图，让学生掌握基本简单的平面绘图；第二个项目是在学生掌握的基本平面制图的基础下，在计算机三维软件中通过对零件的平面经过拉伸、旋转、扫描等功能绘制三维模型；第三个项目是训练学生绘制装配图的能力。每个项目在实际训练中又有很多的子项目，比如零件的绘制就有盘类零件、轴套类零件、箱体类零件、支架类零件的绘制，绘制装配图时，就要将这些零件按一定的方式装配。endprint

3.2 教学模式的改革

将理论与实践结合，开设学生上机学习的内容。学生利用已掌握的平面理论知识，在计算机上进行实践，激发学生兴趣，培养独立思考以及实践操作能力。讲授三维造型与二维平面投影相转化时，配合三维实体模型让学生观察模型的细节及各个部分的装配零件，然后在机械CAD软件进行三维建模，并进行各部分的装配与分析。此过程可把学生进行分组，每个小组独立完成一个从设计、制作到装配的项目。小组里的每一个成员分配一定的任务，可以是部分零件的绘制，也可以是机构的装配，也可以是仿真分析，这样不但有效激发了学生自主学习与解决问题的能力，更增加了学生的成就感与相互协作配合的能力。

3.3 微课的使用

配合功能性微课，解决电大机械制图课时短的弊端。微课有学习时间短、课程内容选择灵活、课程之间相对独立的特点，每一集课的主题性强，有利于学生课后知识重温和巩固。微课的易于扩充、资源构成多样等性质，应用情境真实，学生可在工作之余，自定步调，充分发挥个人主观能动性，弥补面授课时间上的不足。目前的企事业单位都响应了自治区的维稳安保措施，致使很多的成人学生无法抽时间参加电大面授课，微课形式可使学生利用较短时间及时学习相关课程知识，工作学习两不误。

4 机械制图与CAD/CAM技术相结合的实施方案

巴州电大对该课程非常重视，在资金、设备等提供全方位的支持，对机械专业2016秋的学生进行了教改方案的实施，取得了较好的效果。

在2016秋的学生面授课中，将一半的课程改为上机课，教师在进行讲授與演示后，学生立即动手操作。教师根据学生的掌握程度提出设计项目，由学生分组进行设计制作。集中上机完成设计项目，激发了学生的热情与分工协作的能力，增加了学生的实践水平，也让学生掌握了CAD/CAM软件如何设计制造零部件，培养了适应机械领域发展的人才。

5 结语

机械制图作为电大机械设计制造及其自动化专业学生必备的一门基础专业课，课程的教学改革已在实施阶段，针对电大教学过程中出现的不足，在今后的教学中在课程模式、实践模式和教学内容等方面需要进一步改革与探索，努力实现学生对机械制图方法的掌握，并应用到实践中，在工作中能够以纯熟的技术满足工作需求，适应这个时代企业、社会的发展。

参考文献

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