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关键词: 整合机械制图AutoCAD教学过程考试方案
一、引言
《机械制图》是工科类专业技术平台课程中的一门基础课程,其主要目的是培养学生手工绘制工程图样和识读工程图样的能力。AutoCAD是一种具有计算机辅助设计和绘图功能的软件包,由于其绘图速度快,绘图精度更高,操作简单易上手,因此随着计算机的普及,其已成为国际上广泛使用的工程绘图工具。经过各行各业的二次开发,已经有了更简单易用的、功能更强的行业AutoCAD,因此,各行业的计算机绘图已广泛而全面地代替了传统的尺规绘图,新形势要求高等学校工科类各专业的学生必须熟练掌握计算机绘图知识,具备计算机绘图能力。
二、整合机械制图与AutoCAD的必要性和可行性
1.必要性
《机械制图》的主要内容包括制图标准和手工制图方法,通过学习《机械制图》,培养学生的手工制图和识图的能力。AutoCAD是在统一制图标准下开发出来的计算机绘图软件,通过学习AutoCAD,使学生绘图速度更快,绘出的图更精确。可以看出,掌握《机械制图》是前提,掌握AutoCAD是提高。换言之,掌握了《机械制图》而没掌握AutoCAD的学生,具有制图识图的能力,可以单独进行设计制图,但绘图效率不高;但是,掌握了AutoCAD而没掌握《机械制图》的学生,只能照仿已有的图样,由于不具备制图能力,因此不具有单独设计制图的能力。
因此,为了具有较高效率的独立设计制图能力,学生既要掌握《机械制图》,又要掌握AutoCAD,这就说明了有必要将机械制图与AutoCAD整合到一起。
2.可行性
前文提到,学生掌握《机械制图》是前提,掌握AutoCAD是提高,《机械制图》和AutoCAD绘图的工程标准是一致的,是统一的,学生掌握了《机械制图》再学习掌握AutoCAD,是更深层次的提高,不存在矛盾体,因此,将机械制图与AutoCAD整合到一起是可行的。
三、整合机械制图与AutoCAD的方案设计
工科类专业《机械制图》主要培养学生的四种能力:构形、表达、读图、绘图,三种技能:徒手绘图,尺规绘图,计算机绘图(此为近年新增加的技能)。教学内容:制图的基本知识和基本技能、投影基本知识、三视图、组合体、图样表达、零件图、装配图等。AutoCAD内容:概述、基本图形绘制命令、基本图形编辑命令、图形设置、尺寸标注等。《机械制图》教学中的各个知识点环环相扣,已经形成不容打乱的经典体系,所以我们以机械制图的内容为主线,整合后的内容如下:制图的基本知识和基本技能、投影基本知识、三视图、组合体(含计算机基本图形绘制命令、计算机基本图形编辑命令、计算机绘图图形设置、计算机绘图尺寸标注)、图样表达、零件图、装配图等。
四、整合后的考试方案
将尺规作图笔试与计算机绘图技能考核相结合,作为整合后的考核方法,原则上那些现实工作中即时用到的内容,如尺寸标注的四要素,投影的三等规律,看二视补三视,图样表达等内容可作为笔试内容,而将实际的工程图形(如零件图,装配图)作为上机考核内容,分值比例是期末考核占50%,课程作业占10%,其中考试占20%,平时课堂考核占20%,而期末考核中尺规笔试占60%,应用AutoCAD绘制大作业占40%。这一考核方式从学以致考转变为学以致用,一方面使得学生明白,学习是为了学会和掌握适应新环境下社会需求的知识和技能,另一方面能综合测验学生的手工绘图和计算机作图两项基本技能。
五、整合后教师在教学中值得注意的问题
整合的主旨是利用两门课的优势互补而把作为绘图工具及辅助读图工具贯穿于整个工程制图教学中,由于AutoCAD功能强大,命令繁多,版本每年都更新,因此教师在教学中应注意:
1.AutoCAD版本的选择
AutoCAD版本不宜用最新的,应选择社会上用得最广泛的即最流行的版本,并且是与学校硬件设备相匹配的版本。
2.理论教学与实践教学相结合
理论教学是基础,实践环节是知识再现的途径,也是加深理解理论知识的手段,所以除了课堂安排的上机操作外,课后的练习同样重要。
3.合理布置课外作业
课外作业是巩固知识的必要环节,但课外作业不宜过多,以免学生反感,从而出现抵触情绪。课余作业要讲究设计,既具有代表性,又源自工程实际。
4.把握重点内容
制图标准是本课程的重中之重,严格要求学生,逐一过关。
5.多用现代化教学手段
由于计算机技术不断更新,现代化教学手段日新月异,教师在授课过程中要用心选用,包括制作多媒体课件、制作Flas,利用投影仪、教学软件、实物模型,现场参观。
参考文献:
关键词:机械制图 教学 阅读
《机械制图》是一门实践性较强的课程。就其内容来说,没有深难懂的理论和需要死记硬背的公式。学生在课堂上听懂教师的讲课并不难,但要较好地理解和掌握本课程的内容,培养较强的空间想象能力与一定的表达能力,则需通过一定课时进行绘图、读图、切制模型和绘制轴测图等实践活动。所以教师在进行教学时,要注意培养机械制图中的阅读技能,使之有利于训练思维方法和培养空间想象能力。
一、机械制图中的阅读技巧
(1)标准的多样化
现在在我国的许多生产企业或公司,所使用的机械制图标准往往不是GB或JB,更多的是执行企业所属国家的国家标准、ISO标准或是各自企业的标准或行业标准。
(2)第三视角
国标(GB)采用的是第一视角画法,日常工作中第三视角画法的使用非常普遍。
(3)图幅分区
图幅的分区是为了便于查找、说明或标记复杂图样的细部,这在工作中讨论技术问题的时候常常用到。
(4)表达方案
传统的机械制图非常强调“完整、清晰”地表达零件的内外结构形状,今天由于计算机绘图技术的发展,零件的内外结构形状已由3D数字化设计模型详细表达,故现代的工程制图往往只表达产品的外观与重要结构,而不再去追求“完整、清晰”地表达产品的每一特征细节。除了用基本视图、剖视图、断面图、局部视图、斜视图等视图表达外,一般还提供轴测图,以方便快速、准确读图。
(5)尺寸标注
(a)尺寸的不完整标注
对于零件尺寸的标注,国标(GB)中明确强调要“完整”,但实际生产中有大量尺寸不完整标注的产品工程图,这主要是那些用模具制造的产品。对于未标注的尺寸处理,图中往往会进行类似这样的说明:“未标注的尺寸请参考3D模型”,显然这是计算机绘图技术发展的结果。
(b)重要尺寸
一些对装配和功能影响非常大的尺寸,设计者往往在图纸中用符号标记及文字强调说明,或对尺寸的重要性进行等级区分的,不同等级的尺寸分作不同的标记,以促使生产者在生产过程中采取适当措施或手段作重点监控以保证尺寸在规格之内。
(c)坐标标注与列表标注
对于机加工类零件的尺寸标注,实际中常常是采取坐标标注的方式,这是为了在加工的时候方便读图,快速而准确地获取加工时所需要的数据。对于多而杂乱的孔,一般采取列表标注。
(d)未注公差注法
对于未直接标注公差的尺寸,国标(GB)中的做法是在零件图的技术要求中作类似这样的说明:“线性尺寸的未注公差为GB/T1804-m”,但实际生产中使用的工程图会在标题栏中或者其它适当位置直接明了标出,以方便了解及检测。
(e)基准目标
当设计者为了明确、强调其产品在检测时的基准要求,就会在工程图中使用基准目标表达其意图。如标注的基准符号,则是说明A测量基准面是通过三个大小为?13的局部表面来建立的,实际当中就可以用三个直径为?13的圆柱依图中指定的位置支撑起该零件建立A测量基准面。
(f)参考尺寸
有时为了方便计算、检查、了解或判断,在避免标注成封闭尺寸链的情况下,某些尺寸以参考尺寸的形式标注。
(6)标题栏
实际生产中应用的标题栏格式不尽相同,其内容相当丰富,包含一些至关重要的信息,如图纸的版本号、设计变更履历、未注公差说明、设计所用软件及文件的格式与存放说明等。
(7)、版本号
如何发行、更改、管理工程图纸,是实际生产工作中一个非常重要的环节,特别是现代产品的制造生产往往是多个公司、多个部门在不同的国家同时协作进行的今天,一旦更改后的图纸不能及时、准确地传递到相关的部门,就会产生不可估量的损失。图纸的发行与管最根本的依据就是图纸的版本号。使用图纸的第一步就是确认图纸的版本号是否正确。
(8)、设计变更履历
当产品的设计需要进行修改,改变后的工程图纸的发行是通过工程变更通知(EngineeringChangeNotice,简称ECN)来通知及发行到各相关部门。工程变更通知中含有该产品设计变更的历史、原因,变更前后的内容等信息。如果要追溯产品的历史,则通过工程图中的设计变更履历,根据其中的版本号及工程变更通知文件的号码,追查到相应版本的图纸和工程变更通知文件便可得知。
(9)、明细表
明细表(物料清单(BillofMaterials,简称BOM))是组织生产最基本、最重要的依据!明细表一旦发生变化,往往是牵一发而动全身,许多工作就要跟随着变动,如时间、成本、材料、设备及人员配置等,甚至影响整个生产计划的成败。
二、机械制图的发展趋势
随着现代化生产及计算机技术的不断发展,现代机械工程制图发展与变化最显著的有两点:一是机械制图表达的重点及手段发生变化,二是机械制图表达的内容越来越丰富。计算机多媒体辅助教学是制图教学改革的需要和发展的必然趋势。多媒体技术使计算机实现了有声可视,并且将图形、文字、声音、动画、视频、影视等多种形式融合成一体,产生更生动、形象、逼真的表达效果,扩大了人的感知空间。目前。我国一些大中专院校已相继研制开发了《画法几何》、《零件装配图》及其他《制图》多媒体教学光盘。在教学过程中,既方便实用,又能使课堂内容更加丰富多彩。由此可见,开展计算机辅助教学既是当今时代教学上的迫切需求,同时也是教学深入改革的需要。
由于CAD/CAM技术的飞速发展,特3D数字化建模技术的发展,使得从设计到生产不再是传统的作法:从3D到2D再到3D这样一个反复而无奈的转换过程,而是直接由3D到3D的设计与生产过程。这种变化就使得工程图的表达不再局限于纸质上的平面视图,“清晰、完整”地表达产品的形状与结构也不再是工程图永恒不变的主题。除了机加工零件外,复杂曲面的零件往往不可能也没必要去“清晰、完整”地表达其内、外结构形状,如一些结构复杂的塑胶制品、自由曲面形式的冲压制品等。很多情况下工程图只是用来说明需要检测的尺寸、检验的方法与手段等,主要用来指导检验产品,进行品质控制时用的,而产品的形状与结构的表达以及制造则是依赖产品的3D数字化模型进行。其中《AutoCAD》是Autodesk公司开发的一种微机辅助设计和绘图软件包,是当前最流行的计算机辅助设计软件之一。它主要研究的是如何利用各种指令绘制各种图样。《AutoCAD》可以看做是一种绘图工具:显示器可以看做是图板和图纸。鼠标和键盘可看做是铅笔、直尺和圆规。当然,《Auto CAD》里的工具还要比手工工具丰富的多了。它极大的提高了绘图效率和绘图质量。是手工绘图效率的十至二十倍,是机械设计及制图的一场革命。还有许多手工不能绘制的图形,计算机能绘制出来,比如CAD三维模型。它取代了手工制图方法,但并没有取代制图理论和制图的一些标准、规范,相反,它是在《机械制图》理论、标准下开发出来的绘图软件,并极大的丰富了制图理论,而且,还增加了CAD制图标准。
除了表达产品的形状与结构外,现代的机械制图中往往包含了产品整个生命周期中诸多相关的信息。很多之前需要其他人员根据产品工程图纸进一步做的工作,现在的工程图中往往已直接表达,如品质控制、检测方法和手段、产品数据管理等等信息。
【关键词】应用型人才 《机械制图》 教学改革
应用型人才是相对于专门学术研究型人才提出的,以适应用人单位为实际需求,以大众化教育为取向,面向基层和生产第一线,强调实践能力和动手能力的培养。
在高等教育大众化、多样化的新形势下,高校应紧紧抓住学校的人才培养目标,大力且有针对性地进行课程改革,促进教学质量和教学效果的不断提升。《机械制图》是机械专业的一门既注重理论又注重实践的专业技术基础课程,它所研究的机械图样,是工程界的共同语言。学生在学习专业课和从事生产实践中,时时要涉及《机械制图》知识,要与各种图样打交道。学生掌握的情况和熟练程度,不仅关系到后续专业课程的学习,而且能够反映学生的理论水平和职业技术素质。随着高等教育人才培养模式的改革及计算机的三维设计迅猛发展,必将引发《机械制图》教学的变革。本文结合笔者的教学实践,从教学内容、教学方法、教学手段等环节,进行教学改革,以提高教学质量,培养学生较好的实践技能,满足应用型人才培养目标的需求。
一、优化教学内容
根据应用型人才培养目标,教师在授课过程中要对教学内容进行合理的优化,以“够用”和“必需”为原则,以投影理论为线索,制图国家标准规定贯穿始终,再附以各种绘图、看图所规定的表达、标注方法加以强化说明。围绕着应用型本科的人才培养目标,在《机械制图》教学内容的选择上,应坚持少而精,侧重基本概念、基本理论的讲解和实际动手能力的培养,对不适用的知识点大胆删除,舍弃一些深而难的个别知识点练习,注重知识体系的构建,强化空间思维能力和形象思维能力的培养。如,相贯线的画法,要讲简单些,降低难度。我们知道,相贯线是在加工过程中自然形成的,没必要准确画出,可用简化画法代替。对投影部分应作为制图课的重点内容讲解,帮助学生逐步建立由空间体到平面图形以及由平面图形到空间体的对应关系,培养学生的空间想象能力,而对于其中的投影变换部分可以只作简单介绍,甚至不讲。尺寸标注也是制图教学中的难点,学生没有加工实践,对标注认识不足,所以对尺寸标注的教学应该从“标注”转移到“识读”。零件图和装配图要相互配合讲解,这样可以使学生体会到零件与相邻零件之间的联系,有利于提高学生的读图能力。
二、改革教学方法
传统教育重知识的传授,轻能力的培养,把学生当作教育对象看待,没有看到学生是主体,具有能动性、创造性和自主性。“填鸭式、满堂灌”司空见惯,忽略了师生的双边交流,忽视了学生的主体地位,束缚了学生的创造性,培养出来的学生高分低能,无法适应时展的需要。因此,应转变以教师为中心的讲授为主的单一教学模式为以学生为中心的多元化教学模式,可采用启发式、问题引导式、情景导入式、分组讨论式和项目化等多种教学方法,以学生为主,教师为辅,充分发挥学生的自主能动性,提高学生的学习积极性。
三、创新教学手段
随着多媒体技术发展,计算机辅助教学成为《机械制图》教学的重要方式和手段。一要充分利用多媒体的各项功能将理论教学和实践教学有机结合起来,结合教学内容播放动画和录像资料,提高学生对事物的认知能力。二要充分利用三维造型技术,使其成为学生学习《机械制图》知识的重要工具。采用互动式教学方法,让学生进行二维图形与三维建模的转换练习,将复杂问题简单化,抽象问题直观化,提高教学效率。利用三维图进行剖切演示,使学生更容易地掌握剖视的概念,同时能激发学生的学习兴趣,提高教学质量。三要把机械制图和AutoCAD绘图有机结合起来,这是提高《机械制图》教学效率的有效方法。让学生上机用AutoCAD做绘图练习,学生兴趣高,空间构思能力得到提高。
掌握手工制图的技术仍是当今工程技术人员必备的基本功。这不仅是基本技能的训练,也是为了培养学生一丝不苟、认真负责、严谨细致的工作态度和工作作风。因此,要布置学生完成一定量的手工绘图作业。
四、加强实践教学
应用型人才培养模式要求学生具有很强的实践操作能力,因此要加强学生的实践能力训练。除了精选的作业练习之外,在课堂教学中把AutoCAD上机绘图穿插过来,还要安排三维模型三视图、机件表达方法、齿轮测绘以及一周的零部件测绘。要求学生掌握绘图工具的使用方法,能够使用计算机及手工绘制各种零件图和装配图,掌握正确的作图方法及步骤,增强标准意识,贯彻最新的机械制图标准,提高零件图、草图的绘图能力,以及标准件、常用件和一般类零件的标准结构、尺寸及公差与配合的查表能力。除此之外,还可以组织学生到实习车间或校外工厂参观、实习,加强实践性教学环节的教学,增加感性认识。
五、结束语
总之,《机械制图》的教学要结合学生实际和课程教学特点及要求,优化教学内容,转变教学观念,创新教学方法,最大可能地发挥学生的潜能,从而为社会培养出综合素质高、适应面广和技术能力强的应用型人才。
【参考文献】
[1]李澄,吴天生,闻百桥.机械制图 (第4版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
【关键词】机械制图;AutoCAD;教学改革
从培养目标出发,机械制图课教学改革,构建了宽口径、厚基础的统一的图形表达、图形思维平台。在强调画法几何和机械制图的基础知识、基本概念、基本方法的同时,融进了计算机绘图、三维造型、科学研究与工程实际中常用图形计算机处理技术、CAD发展趋势等内容,通过对这些课程的学地提高了学生学习应用计算机知识和技术的积极性,对学生综合设计能力的培养产生了深远的影响。
一、机械制图教学改革的重要性
中职学校机械制图是机械类专业的主要基础性课程,它担负着培养学生空间想象能力、绘制和阅读机械工程图样的能力的重要使命,工程图样被喻为工程界的技术语言,在机械类人才培养中起着极其重要的作用,任何关系机械类人才培养的改革都离不开机械制图教学的改革,机械制图教学改革的成败也直接关系到后续课程改革的成功和整个人才。
但空间想象力的产生和发展是与认识运动的规律相一致的,是属认知体系——即从感性到理性,从形象到抽象,从整体到局部来认识事物的。所以,现行的制图课程教学体系对于中职学校的学生就很不合适。因为中职生是大多数对学习无兴趣的所谓“差生”,他们的文化底子薄,一旦在学习过程中遇到困难,很容易“破罐子破摔”,放弃整门课程的学习。因此,如何上好机械制图课,让学生对这门重要的专业性很强的课程产生学习兴趣,进而掌握良好的学习方法,能够学得进、学得好,是中等职业学校制图课教师所要面对的课题。
我们决定改变培养学生空间想象能力和空间逻辑思维能力的方式,改变以前的直观性较差的点线面及相互位置关系的定位、定量投影作图训练为主的教学模式,由于主体的直观性较好,所以既大大降低了难度,又能紧密地与绘制和阅读机械图样相联系。加强投影制图教学,既减少了学时、又降低了难度、又加强了学生空间想象能力的培养、绘制和阅读机械图样能力的培养的效果,可以说是一条捷。
二、机械制图与AutoCAD改变教学思想的必然性与必要性
以必需、够用为度,进一步精简教学内容,特别是空间几何图解等理论问题;突出实际、实用、实践和实效,注重实践训练,加强学生空间想象能力、阅读和应用图样能力,以及绘制图样的能力;提出并运用“面向对象”的“任务驱动法”教学;贯彻教育性、启发式、直观性、实践性、从学生实际出发、传授知识。
随着新的科学技术不断涌现,因此中职学校增开AutoCAD课程,并且在教学方法和教学手段上进行改革,为培养现代社会要求的新型人才创造良好的条件,就是非常必要的。特别是AutoCAD技术水平的不断提高,然而在教学实践中,能充分利用AutoCAD形象、生动的特点,将其与传统制图课程整合成若干模块后进行教学,学生就能直观、便捷地学习制图理论,就会极大地改善教学效果。所以机械制图与AutoCAD课程内容的整合已成为必然。
目前,机械制图与AutoCAD的结合主要采用以下三种模式:(1)增添式。在机械制图教材中增添AutoCAD知识。(2)另开课程式。将AutoCAD单独开设。这种方法突出了AutoCAD的重要性,但与机械制图在学习时段上是分开的,极易造成机械制图内容与AutoCAD运用脱节,教学效果不明显。(3)结合一体式。将机械制图与AutoCAD开设成一门课,模块教学,实践发现,这种方法教学效果非常好。
三、教学思想
把计算机绘图既作为教学内容又作为改革传统机械制图的手技术改革传统的机械制图收到了既压缩学时,又增加了反映现代科学技,根据基础系列课程改革的总要求,计算机绘图的内容由过去的选修变为必修,并目讲课和上机相结合。如果只从学时上看,它确实是一个负担,但我认真分析后,不仅把它作为必须掌握的内容,而且把它作为改革传统机械制图教学的一种重要手段和压缩学时的一种有利措施。机械制图学时居高不下的另一个原因是要通过大量的手工仪器绘图训练来提高绘图技能技巧和图面质量。由于有了计算机绘图这种现代推动力,把现代科学技术既作为教学内容,又作为改革传统内容和教学方法的重要措施和强有力地进行教学改革的好方法。
将教学内容结合为几大模块。学生通过每一模块学习后,充分体会到现代技术的优越性,又培养了学生自主学习、自由思考的个性化素质和独立解决实际问题的多样化创新能力,这样也就达到了机械制图与AutoCAD课程整合进行模块教学的目的。
但其教学对教材、师资、设备、教法等多方面提出的新要求,我们可以组织编写教材,将AutoCAD与机械制图有机融合为一体。教材中要有与教学内容相符的AutoCAD上机练习内容。对教师进行AutoCAD和图学理论知识的培训。要改善电脑绘图环境,硬件环境是基础。根据学生自身情况开展个性化实验,对培养学生的创新能力很有必要。
四、教学优势
1、制图标准可以直接纳入计算机绘图中。例如,计算机绘图可以直接调出我们需要的字体和需要的线型、线宽,而无需学生慢慢按规范写字,按规范画线,这样可以使学生把更多的时间用于图形的绘制。
2、各种实物计算快速准确。无需人为计算,只需要按照正确的操作命令便可既快速又准确的实现,免去了学生来进行繁琐而复杂的计算,这样也可以增强学生的学习兴趣。
3、更加直观地培养学生的空间想象能力。传统的模型,用计算机绘图更为灵活,能够更加直观地培养学生的空间想象能力。
4、方便快捷地对立体图形进行编辑。也可以非常方便快捷地标注尺寸,丈量图形的尺寸,减少了学生用于尺寸标注的时间,让学生有更多的时间来读图和识图。
5、促进教师提高业务素质
一、课程整合的原则
课程的整合绝不是几门课程的简单相加或混合,而是以能力为主线,遵循整体优化的原则,改变原有知识体系,对教材内容进行有必要的取舍,重组知识体系,通过“项目”或“任务”,以完成专业技术工作的过程、行为为导向,将所涉及的专业理论知识与专业技能结合在一起,浑然一体,形成一门新的课程。课程在形式上,要体现循序渐进、由浅入深的原则,根据实际工作任务为引领,逐步培养工作能力;在内容上,必须涵盖相关课程的重要知识点和基本技能;在教学的组织、教学方法和手段运用上,要创新教学组织模式和教学方法、编写新教材。从而提高职业教育的教学水平,培养出高素质的技能型人才。
二、整合方案
(一)整合的依据
课题组走访了唐山北车集团、小型机加工厂、民营焦化厂等单位,并对近几年从事机械技术操作工作的毕业生进行了问卷调查,重新修订了课程标准,明确了本门课程的教学目标:即通过本课的学习,使学生熟悉国家制图标准并能正确使用国家制图标准绘制机械图样和进行尺寸标注;掌握正投影规律并能用于解决“由物画图”和“由图想物”的问题;掌握零件基本的测绘方法和测量工具的使用;熟练掌握AutoCAD机械绘图软件的使用。学生通过本门课程学习应具备的能力:(1)使用绘图工具并按国家标准正确绘制机械图样的能力;(1)正确阅读机械图样的能力;(3)根据零件图拆装装配图的能力;(4)熟练使用计算机绘图软件CAD绘制机械图样的能力。
(二)整合方案
以《机械制图》课程为主,将三门课程的学习内容系统的划分为三大知识模块、六个学习情境;将计算机绘图与所学制图理论相结合;公差配合知识与零件图绘图理论相结合,从而实现三门课的知识相互融入,自然衔接,使理论教学和实践实训教学完美结合。
(三)具体做法
1、对原有《机械制图》、《互换性与技术测量》、《计算机绘图》三门课程的教学内容进行综合改革,简化投影法、三视图及点线面的理论内容,重点培养学生绘制和识读机械图样的能力。2、由传统手工制图、徒手绘制草图逐步过渡到计算机绘图,对学生进行制图技能的三重训练,重点强化学生熟练使用计算机绘图。3、以模型、实物为依托,将抽象的图样与手中可测量的模型、零件实物联系起来,熟练掌握各种测量工具的使用,提高学生的基本测量技能,为机械加工实训奠定了必要的基础,并培养了学生空间想象力。4、以装配图或实际的零部件为样本,掌握表面粗糙度、形状公差、位置公差、符号及标注方法,将抽象的概念转变成可摸、可见的具体实物。
三、教学方法手段改革
机械制图是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成,是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件,常被称为工程界的语言。另外机械制图也是工科高等院校机械类及相关专业开设的一门基础必修课程之一。
CATIA是法国达索公司创造的CAD/CAM绘图软件。它包含了机械产品制造的整个过程,可以通过建模帮助制造厂商设计他们未来的产品,并通过具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程,不仅缩短产品的开发周期,还提高设计质量,从而降低开发经费。目前在很多领域都有应用,如航空、航天、机械、电子、汽车、船舶、电器等。
2 机械制图与CATIA实验教学现状
机械制图与CATIA实验是两门相对独立的课程,机械制图是专业基础理论课,一般在大一为机械专业学生开设,这门课的教学任务是培养学生快速读取与绘制机械图纸的能力、分析与讲解简单三维建模实体的能力及对产品装配体和部件位置关系的逻辑思维和空间想象的能力。在常规的机械制图理论教学中,教师需要使用多媒体课件、教学实物模型边演示边教学,来帮助学生理解所学内容。整节课程中缺乏师生互动,甚至有些学生因为枯燥乏味而玩手机或者睡觉,难以集中精力听课学习,更无法建立空间思维达到课堂教学应有的目的。
CATIA实验教学,开设的时间在大三,该实验课依托于机械CAD/CAM理论课而开设的。从表面看,这两门课是相对独立的,分别由不同的教师讲授,且开课的时间相隔一年,以至于把两门关系密切的课程分割开来,其教学效果不甚理想。要想改?这一现状,关键在于课程的整合,在理论教学的同时加入实践元素,将二者有效结合。
3 机械制图教学与CATIA实验教学的整合
教师在机械制图课堂上除了运用模型演示,还可以在多媒体上安装CATIA软件,并在课堂教学中逐步渗入三维建模的理念,引导学生把虚拟实体通过三维模式多角度、多方位展示出来。另外在机械制图理论教学中增加对CATIA实验的学习,其零件设计功能、产品装配功能、运动仿真功能,能帮助学生快速地熟识三维空间形体,不仅丰富了教学内容,激发了学生的学习兴趣,还培养学生的空间想象能力。
增加CATIA实验的好处:
(1)学生在学习CATIA软件并熟练运用命令图标后,就可自行在课后学习,同时在操作使用的过程中,通过课堂知识学习与实验中创建不同的三维实体来增强对制图知识的理解和运用,使理论和实验相辅相成,为今后制作工程文件打下良好的基础。
(2)对于大一学生来说,CATIA软件中学习零件设计模块、产品设计及工程图模块是非常有用的,这些模块可将二维视图通过拉伸的方式生成实体进行三维建模,同时还可将三维实体通过生成工程图的方式获得我们所需的多个二维视图,学习者能直观地看到二维平面和三维实体的相互转换过程,对提高课程学习效果起很大的作用。
(3)CATIA软件中有部件装配和曲线曲面设计的功能,学生可以自行创新,设计出不同的产品,提高机械制图的学习兴趣。
4 CATIA软件在机械制图教学中的应用
4.1 零件的三维建模
机械制图这门课程需要建立一定的抽象思维,而对于刚入门的大一学生来说,这种思维的建立就会比较困难,常规教学方法都是教师上课带着很多制图模型,边演示边讲解,以此来帮助学生学习理解,但模型教学有些死板,学生容易注意力不集中,如果借助三维软件辅助讲解,学生就会很感兴趣。
CATIA软件是以草图为基础,建立基本的特征,以修饰特征的方式创建形体。`这些特征命令有的是增加材料,如拉伸、旋转体、加强筋等,有的是从已有的材料中去除部分材料,如挖槽、打孔等。还可在此基础上进行修饰和形体的变换,如倒圆角、切角、平移、对称、镜像等这些命令能够快速地创建三维实体,也就是零件。同时通过对零件的放大、缩小、翻转等演示,增强学生从二维到三维空间转换的意识,强化对课本知识的理解。
4.2 部件装配
部件装配是CATIA最基本的、也是区别于其他绘图软件使其处于领先地位的功能模块。具有新建装配体、将特定装配部件或多个零件装配到装配体内、制定每个部件之间的装配关系等主要功能。产品(装配体)是由不同的零件按一定的顺序组装而成,结构复杂,其装配图也很难读懂,如结合CATIA的知识可提高教学效果。
CATIA有创建部件、改变部件的位置及创建约束的功能,通过改变部件的位置,对每个零件进行智能移动、面与面重合、面与面接触、两个平面偏移、两表面角度约束等功能,按照装配图的装配顺序和部件之间的位置关系进行装配,同时也可运用分解命令将装配体分解,使学生有更深刻的理解。
4.3 生成工程图
根据已经建好的三维模型,CATIA软件可以将创建的三维形体映射为二维的各种视图,可对图形进行尺寸标注、公差标注,可填加表面粗糙度符号、焊接符号等,还可在右下角添加零件编号、标题栏、文本注释及明细表,保存特有的图形文件。这样生成的工程图可以帮助大一学生尽快理解三维建模与二维工程图的相互变换,也可检测自己所画视图是否正确。
关键词 机械制图 教学改革 CAXA电子图板 制图测绘
机械制图是工科院校机械类专业必修的一门具有较强理论性、实践性、趣味性的技术基础课。突出能力,注重实用是高职制图课教学的特色。随着科学技术的迅猛发展和计算机的广泛应用,时代对机械制图教学提出了强有力地挑战,传统的教学内容体系、教学方法、教学手段的改革势在必行。
1教学内容的改革
(1)淡化点、线、面,强化体的训练。画法几何过于抽象,而片面的追求教材的全面、系统,却给学生造成了艰深晦涩的感觉,在教学过程中我大胆放弃点、线面的投影内容 ,从第一堂课开始,简单讲完绪论后,直接 从立体 的三视图讲起,把教室里的黑板面、墙面和地面比作三面投影体系的三个投影面,结合具体的模型,利用光线照射物体表现出的特性:(积聚性、显实性、类似性),和学生一起边观察边讨论边绘图,画图时用正、齐、等三个字去要求规范,这样学生接受很快,很容易建立起完整的空间概念,没有感到困难。同时学生兴趣也非常浓厚,教学活动始终处在愉快、活泼的环境下,提高了教学效率和效果。
(2)立体表面交线的教学。立体表面交线是整个制图的难点。学生最憷头的就是这部分。但在工程实际中,遇到这类交线(比如相贯线)往往采用近似的画法。因而我在教学中讲授回转体截交线时,只重点介绍圆柱体截交线的画法,回转体相贯线在实际零件中,出现较多的只是圆柱与圆柱正交的情况。出于应用的考虑,重点讲解相贯线的近似画法及应用。
(3)穿插讲授机械制图图标。制图上的标准较多也很繁琐,集中讲的太多容易使学生厌烦,在教学过程中可变集中为分散,逐渐穿插介绍,并及时应用。
(4)将CAXA电子图板引入制图教学。按照国家要求工程技术人员尽快“甩图板”的指示精神,制图教学必须纳入计算机绘图,计算机绘图是时代的要求,由于学时少,因而怎样使学生在较短的时间内掌握这一技能,成为大家关心的问题。我校选择了国产软CAXA电子图板,CAXA电子图板其全中文界面、操作简便、易学、智能化、标注方便、和三视图动态导航等功能,能满足对计算机绘图的要求。因而,我在讲完三视图之后逐渐引入,一般学生经过3-5小时的听课和上机实习,就可以达到“入门”和“动手”的程度,很容易的就能在计算机上绘制出工程图,学生都有一种成就感,这样又极大地提高了学生学习制图的积极性。
2教学体系的改革
《机械制图》课以往的教学体系一直是:制图基础、画法几何、机械制图三大内容顺序讲授,但引入了CAXA电子图板内容后,如何讲这一部分内容融入到教学体系中呢?电子图板作为一个商品化的绘图软件,已经自成体系。它内容丰富、功能齐全,集中学习是最佳方式,但纳入制图课程中,又必须按制图课的特点安排,否则会影制图课的正常进行。因此在教学过程中,笔者采用将CAXA电子图板化整为零分散到原体系之中,分段讲授。先讲制图知识,再讲用CAXA绘图,重点是应用,这样既系统又有针对性,教学效果较好。
3教学方法和教学手段的改革
制图课的授课特点就是挂图多模型多,这一教学过程方法单一,段落后,缺乏三位动态表达,效果也不理想。为了能简化教学还要取得生动、形象直观的良好教学效果,可采取如下教学手段:
(1)用CAI课件进行教学,CAI使课堂的教学有声可视,并且将图、文、声、动画、视频、影视等多种形式融为一体,产生更生动、形象、逼真的表达效果,扩大了人的感知空间。使传统教学手段无法讲清或难于讲清或虽然讲清但教学效率低下的内容,化难为易,化抽象为直观,使课堂教学获得了最大效率,教学效果明显提高了。
(2)充分利用网上制图模型素材资源,丰富学生的感性储备,优化课堂教学教学。
(3)播放录像片,让学生了解机械零件加工的整个工艺过程,为后续课程的学习奠定基础。
(4)运用教材配套光盘,通过大量的动画使课堂教学内容变得更加丰富、直观。
(5)有效利用互联网,搭建网络教学平台,开放学习环境。
在互联网时代,多元化的信息沟通机制改变着每个人的生活,更加改变着我们的教育形态和教育理念。在这样的时代背景下,互联网在教学中扮演了一个不可缺少的助力者角色。互联网+教学模式能使学生主动求知,激发创新。课堂上,学生能聆听智能化多媒体教学课堂,分组讨论、演示,收获团队合作的成果;课堂下,学生能利用网络学习工具进行学前诊断,主动掌握自己的弱项;有的放矢地选择适合的网络课程精准地定位,及时地巩固提高。在生活中,云教育更加延伸到学生的智能手机和平板电脑,能随时随地捕捉学习碎片,提高学习兴趣。我们利用学校开放的校园网,把精心设计的课件、图片、思考题和自测题传到网上,学生可以在我们的专题网站上自主学习,甚至答疑,培养学生的自学能力。
4制图测绘的改革
制图测绘是检验制图教学效果的最好手段,之前的制图课我们是用两周左右的时间手工完成一个一级斜齿轮减速器的测绘,效率低、图面质量也不是太好。
自从2004年始,我要求学生在测绘中,用手工绘制草图,在CAXA电子图板上绘制相应的零件图和装配图。从几届学员反馈的信息表明,引入计算机绘图后的测绘既综合运用了所学的知识,又提高了计算机的应用能力。
以上是本人几年来机械制图教学实践的几点体会。机械制图的教学改革是一个系统工程,任重而道远,紧跟时代,坚持改革的方向 ,才能培养出适应社会需要的具有较强实际技能的高素质劳动者。
作者简介:赵晓山(1968.10-),男,汉族,天津市人,现为天津市农学院工程技术学院副教授。
参考文献
关键词:技工院校 机械图样 AutoCAD 教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)01(a)-0166-01
AutoCAD作为计算机辅助设计绘图软件之一,被广泛应用于机械、机电等不同领域,许多技工院校已经将CAD作为机械类专业的一门主要基础课,目的是培养学生应用该软件绘制各种机械图样。该课程包含的内容多、容量大,并且具有很强的实践性和应用性,学生接触软件初期因为好奇兴致很高,但是在学习过程中遇到困难就会产生畏难情绪,极大地影响了教学质量。本文就在教学过程中所作过的一些尝试,与同行交流。
1 教学计划
按专业需求、培养目标制定教学计划、选择适合的教学内容是教学成功的一个重要因素。制定教学计划要明确以下两点:首先,CAD绘制功能强大,有广泛的适应性,不同专业的学生对CAD的要求也不一样,我们不能也没有必要要求学生掌握CAD的所有功能,要有所选择;其次,要考虑好通过这门课程的学习,要求学生们掌握到怎么的绘图程度,是简单的二维平面图,还是复杂的三维透视图;是只进行CAD绘图学习,还是要涉及到二次开发等问题。对于技工院校机械类学生来说,学习CAD课程目的是绘制机械图样,因此,教学计划重点要在二维平面图形绘制,弱化三维透视图,这样才能够让学生在短学时内学会机械图样的绘制。
2 教学内容
AutoCAD课程是一门交叉性很强的课程,它是计算机技术与机械制图等知识相结合的课程,这就要求在进行CAD教学中不仅是讲述二维平面绘图命令、编辑命令、图层、标注、文本、图块以及高级绘图技巧,还要注意与《机械制图》课程的融会贯通。《机械制图》课程中介绍了国家标准各项规定,如:线型、比例、字体,及尺规作图、画法几何等内容,这些都是CAD课程教学中必须遵循的。在《机械制图》课程中,通过手工绘制图样来掌握机械零件空间结构的表达方法,而在CAD课程中,绘图只是将手绘改成了机绘,同样也要依据制图标准和投影原理。二者的目的相同只是途径不同,这样就可以将二门课程贯通教学,达到更好的教学效果。另外,在CAD课程教学中,标注、文本、图块等内容是非常重要的一部分,如果学生不了解尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等知识的内涵,就只能对设置要求进行简单的模仿和死记硬背,而《公差与配合》课程很好地解决了这个问题,这样在学习这一部分内容时,回顾一下《公差与配合》所学有关知识,只要简单介绍设置与注写方法,学生很轻松的就能够掌握了。
3 教材选择
介绍AutoCAD软件的教材非常多,有的侧重理论知识、有的注重实践技能,有的大而全、有的小而精;如何选择一本合适的教材,对于保障学生的学习效果非常重要。根据中职教育突出实践与技能训练的培养目标,笔者为学生选择了以案例教学方式编写的教材,并将教材中的有关知识与《机械制图》习题册中的三视图、零件图、装配图,以及从企业中收集典型图样融合在一起,编写了教学讲义发放给学生,讲义突出了易懂和实用原则,简化了复杂和繁琐的理论知识,另外结合了学生熟悉的机械制图课程上手工已经绘制过的图形,极大地提高了学生的学习兴趣,符合技工教育和学生的实际需求。
4 教学组织
4.1 教学地点
传统的CAD课程是在多媒体教室上课,教师在上面演示,学生在下面观看,一堂课下来学生只是在观看,没有机会上机练习,实践证明这样的教学形式效果并不好。教师所讲授的内容如果不能及时上机巩固的话,学生就会很快淡忘。因此笔者在教学过程中,将上课地点放在机房,学生每人一机,教师将绘制内容分解为若干小模块,讲完一个小模块让学生立刻进行练习,学生练习过程中教师注意检查学生掌握的程度,并根据此调整进度。这样的教学方式,学生们可以跟得上教学内容,有问题也能迅速解决。
4.2 教学方法
为了有效组织教学,提高课堂效率,笔者在AutoCAD教学实践中采用了以下几种方法,教学效果很好。
(1)案例教学法。
采用浓缩理论、案例引导、实践中学理论的教学方法,每一堂课中都面对一个具体的案例,使学生从一开始就对本次课的学习目标有了一个整体的认识,明确学习相关知识的作用,然后再以案例为主,学习相关命令。在整个教学过程中始终以学生为主体,以案例实际训练为主导。学生在练习过程中熟悉各个命令的操作,积累绘图的经验,最终达到灵活应用CAD软件,提高实际绘图能力的目标。
(2)分层教学法。
通过前一两次的上机操作练习,观察每位学生的学习基础、运用知识的能力、实践操作能力等情况,在以后的教学中对不同认知层次的学生制定不同的教学目标,使每位学生都能通过自身的努力取得成功。比如对程度比较高的学生,要求其不仅熟练掌握各种操作命令,能灵活地使用各种快捷命令绘制各种复杂的零件图和装配图,并且在上机操作时能给其他同学做辅导;对于接受能力比较差的同学,则要求能绘制简单的三视图和零件图。这样可以使不同层次的学生都能较轻松理解、掌握知识点,提高每一位学生的自信心,使认知水平各异的学生在CAD技能水平方面都能得到逐步提高。
4.3 考试环节
考试对于教学是非常重要的环节,在CAD课程考试的问题上,笔者是将机试和笔试结合进行综合评定的,机试所占比例要比笔试高。由于CAD课程目标是操作能力,所以最后的成绩主要由学生的操作水平决定,为了防止学生只会绘图,而忽略必要的理论知识,考试设置了笔试环节,由于理论内容要求是“了解”,因此采用了开卷的形式。
5 结语
AutoCDA是一门实践性与应用性非常强的课程,因此教学要始终坚持以行业需求为导向,从行业对CAD人才的技能要求出发,围绕提高学生绘图能力的目标,采用各种创新的教学方法,充分发挥学生的主体作用,才能不断提高CDA的教学质量。
参考文献
Abstract: Based on the author's practical experience for many years, this paper introduces the application skills of AutoCAD in mining equipment maintenance from two aspects. It provides help for the efficient and rapid work and has certain practical value.
关键词: AutoCAD;设备维修;应用
Key words: AutoCAD;equipment maintenance;application
中图分类号:TD178 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)32-0113-02
0 引言
随着CAD技术的发展,其应用领域日益广泛,在矿山设备维修中应用CAD技术是必然趋势。在矿山设备维修中,作为专业的矿山技术人员,如何正确高效地利用AutoCAD软件为工作服务,除了熟悉AutoCAD的基本操作功能外,还需要特别掌握以下几个方面,这样才能得心应手,有效提高工作效率。
1 矿山设备CAD制图
与传统手工图样相比,CAD图样有着显著的优势:美观准确、易修改、高效。利用AutoCAD绘制矿山设备图样,笔者以为可按以下几步高效完成。
1.1 设置个性实用的机械制图环境,实现作图标准化 矿山设备图样主要为机械图,其表达有着严格的规定――机械制图国家标准,随着CAD/CAM技术的发展,国家技术监督局又颁布了《GB-T 14665-1998机械工程 CAD 制图规则》,对AutoCAD中机械图样的内容、格式、尺寸注法和表达方法等都做了统一规定。为此我们要先建立一个符合GB的制图环境,如表1。
注意:在实际操作中,如果每次画图前都进行以上的设置,太繁琐,故通常将以上设置保存为图形样板文件(.dwt),以备使用。
1.2 绘制视图
1.2.1 零件图视图的绘制 在AutoCAD中可用“平面直接作图法”(顾名思义就是利用绘图命令和编辑命令直接作图,绘制时注意利用对象捕捉追踪功能并结合极轴、正交等绘图辅助工具,保证图形的准确性)和“立体转换作图法”(利用AutoCAD提供的直接由三维图形转换为平面图形的方法,如“平面摄影法flatshot”和“视口作图法solprof和solview、soldraw”。但前提条件是先得建立3D模型)两种方法实现。
1.2.2 装配视图的绘制 对于一些比较简单的装配图,可采用“直接绘制法”(利用AutoCAD的二维绘图及编辑命令,按照手工绘制装配图的画图步骤将其绘制出来。这在方法上与绘制零件图并无质的区别);对于较复杂的装配图,则可采用“拼装法”(利用现有的图形资源进行组合拼装来得到装配图,具体又可分两种情况:一种是先绘制各相关零件图,然后在装配干线上插入进行拼装;另一种是利用块与设计中心的方式。块与设计中心是AutoCAD为提高作图的效率和质量而提供的模块化制图工具)。
1.3 标注尺寸 众所周知,机械图样的复杂性主要在其标注,特别公差标注。机械图样中的公差分为尺寸公差和形位公差两种。
1.4 缩放视图 在矿山设备图样中,往往出现同一图样中不同比例的视图,如局部放大图,可按“先画图,后缩放”的顺序进行。具体步骤如下:①先利用上述设置好的样板图新建文件,按1:1比例绘制所有图并保存;②另存文件,删除其他图形,用缩放命令把所画的局部放大图放大为要求比例(如原图的2倍);③修改所使用的尺寸样式(名称加后缀2x),将比例因子设置为0.5,全局比例因子为2;④复制局部放大图,粘贴到原文件,删除其中原有局部放大图,适当调整零件的各个视图的放置位置,使得各视图布局合理,并修改相应项,保存。
2 矿山设备维修日常工作中的CAD――图纸矢量
日常的矿山设备维修工作中的图纸多采用磅纸作载体,采用铅笔绘制。时间一长,图纸会受潮而变形,且易磨损,笔迹也会变淡。这时,一般要对图纸进行翻新。所谓的翻新就是先用透明纸描绘原图纸,再透到新的磅纸上。多次的描绘过程中必然会产生误差。同时笔迹的粗细不同也同样产生误差。现有的测量器材的精度不同的厂家各不相同,从而产生器材的误差。这些误差虽然是比较小,有时这些小误差积累起来,在特定的环境中就会变成不可避免的错误。另一方面,日常矿山设备维修工作存在大量重复的图纸制作工作,无谓地增加了技术人员的工作量。这些工作只是在不停地重复描图,其实是一种资源浪费,同时加快图纸的老化,中间过程越多产生的误差也就越多。
为了提高资料的精度,延长资料的有效保存时间,减少技术人员的不必要工作量,也为技术人员提供更方便快捷的工作方法,就需要将图纸矢量化。
图纸矢量化的方法很简单――描图法,即把图纸扫描到计算机,通过AutoCAD进行处理的图形,对比原图应用AutoCAD进行编辑和修改。显然这种方法可达到事半功倍的效果。
AutoCAD应用于矿山设备维修工作后,所带来的好处是显而易见的:维修工作变得简单、方便、快捷,基本上只需做少量的调整、修正,原本复杂的设计工作就能轻松完成。维修技术人员不必再去作大量的重复工作,工作效率明显提高。
参考文献:
[1]陈玉莲.AutoCAD实用教程[M].中国矿业大学出版社,2009.