劉曉衡，徐 萍

(長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410124)

高職教育是以社會需求為目標(biāo)，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)實踐技能強、具有良好職業(yè)道德的高技能、應(yīng)用型人才。［1］機械制圖教學(xué)一直是高職教育的重要課程，如何在計算機技術(shù)大量應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域的今天切實地貫徹教改思想，形成新的機械制圖教學(xué)體系，是當(dāng)前機械制圖教學(xué)中的一個重要課題。

一、改革教學(xué)體系

機械制圖是一門與工程設(shè)計和制造密切相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)課，這門課從八十年代就引入了計算機繪圖，形成了圖學(xué)課程的兩大版塊，即《機械制圖》和《計算機二維繪圖》。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的日益普及，特別是三維CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代工程設(shè)計與制造中的逐步應(yīng)用，對多年來貫穿于機械制圖課中以二維圖形為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，帶來了強烈的沖擊與嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面是企業(yè)在生產(chǎn)中逐步采用三維為主的設(shè)計制造方法，另一方面我們的教學(xué)卻仍以二維圖形為主，可見我們的教學(xué)已完全滯后于外部先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。因此，只有讓學(xué)生在學(xué)習(xí)機械制圖和AutoCAD課程的同時，逐步掌握三維CAD軟件的實體建模，才能為后續(xù)課程以及課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)，才能適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)的要求。因此機械制圖課程的改革是在機械制圖、計算機二維繪圖課程的基礎(chǔ)上再增加計算機三維繪圖，形成新的機械制圖教學(xué)體系。

在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中，三維CAD軟件應(yīng)用廣泛，種類繁多。常見的三維CAD軟件有Pro/Engineer、UG、Solidworks等，都具有強大的三維建模功能，在這里我以Pro/Engineer軟件為例進(jìn)行論述。

二、新教學(xué)體系實施的教學(xué)思路

長期以來，高職機械制圖課程教學(xué)效果并不很理想，原因之一便是中學(xué)階段對學(xué)生空間思維能力和空間想象力的訓(xùn)練較少，進(jìn)入大學(xué)后，一般在一年級第一學(xué)期就開設(shè)制圖課，學(xué)生難以快速建立起空間概念，導(dǎo)致解題作圖時難以適應(yīng)。教師可以應(yīng)用計算機三維建模軟件在課堂上現(xiàn)場造型，實時顯示，將二維到三維的空間思維視覺化，這樣就可以幫助學(xué)生盡快地樹立空間概念，提高學(xué)生的制圖能力。

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上，應(yīng)堅持以能力為重點，以職業(yè)崗位目標(biāo)需求為原則，圍繞畫圖、看圖這一總的目標(biāo)，將機械制圖和AutoCAD二維繪圖、Pro/Engineer三維繪圖融合編排，使它們互相滲透、互相促進(jìn)。編排時應(yīng)以機械制圖為主線，將Auto-CAD、Pro/Engineer分別作為二維、三維圖形繪制的工具，三者整合在一起，穿插地進(jìn)行教學(xué)，這樣可以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)《機械制圖》的興趣。

以下是我們將《機械制圖》與AutoCAD、Pro/Engineer整合教學(xué)的具體實施情況，在此提出與大家一起探討。

(一)AutoCAD在畫法幾何教學(xué)中的應(yīng)用

在學(xué)完“平面圖形的畫法”后，采用項目教學(xué)法，先讓學(xué)生針對具體的平面圖形進(jìn)行手工繪圖訓(xùn)練，然后再讓學(xué)生上機進(jìn)行計算機繪圖訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生使用AutoCAD常用繪圖命令和編輯命令繪制已經(jīng)手工繪圖訓(xùn)練的平面圖形，這樣學(xué)生能更快地接受和掌握AutoCAD的內(nèi)容，也能促進(jìn)學(xué)生理解和掌握圓弧連接的方法，并且也讓學(xué)生體會到了計算機繪圖的高效、準(zhǔn)確，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。［2］

(二)Pro/Engineer在基本體、截交線、相貫線教學(xué)中的應(yīng)用

在學(xué)習(xí)基本體時，教師可以運用Pro/Engineer軟件，用拉伸或旋轉(zhuǎn)命令，生成平面立體或回轉(zhuǎn)體，學(xué)生可以很直觀地看到這些基本體的形成過程，教師不需要課件，就可以很輕松地達(dá)到良好的教學(xué)效果。

截交線和相貫線是機械制圖教學(xué)中學(xué)生較難掌握的一個章節(jié)。［3］在傳統(tǒng)機械制圖教學(xué)中，求截交線、相貫線等內(nèi)容，都是用立體表面取點、輔助面等方法來解決此類問題，這樣講解起來學(xué)生很難理解立體之間的相互關(guān)系。如果利用Pro/Engineer的實體造型和編輯功能，對基本體進(jìn)行截切，讓學(xué)生觀察截交線的形狀，總結(jié)截交線的投影規(guī)律，增強了學(xué)生的感性認(rèn)識;而在相貫線的教學(xué)中，利用Pro/Engineer的造型方法，就可以把圓柱與圓柱相貫，孔與孔相貫，圓柱面挖孔相貫等情況直觀形象地展現(xiàn)給學(xué)生。同時，還可以通過改變實體的大小，動態(tài)地觀察到相貫線所發(fā)生的相應(yīng)改變，使學(xué)生可以很輕松的接受知識，提高了教學(xué)質(zhì)量和效率，突破了教學(xué)的難點。

在學(xué)完截交線和相貫線后，安排學(xué)生上機操作，教會學(xué)生Pro/Engineer軟件的常用命令，讓他們進(jìn)行截交線和相貫線的造型，并從不同角度觀察形體，這樣可以提高學(xué)生對形體的認(rèn)識能力，同時也架起了投影與實體之間的橋梁，增強了學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握，培養(yǎng)了學(xué)生思維、想象、創(chuàng)造構(gòu)形的能力。

(三)AutoCAD、Pro/Engineer在組合體教學(xué)中的應(yīng)用

組合體是實現(xiàn)《機械制圖》課程教學(xué)基礎(chǔ)目標(biāo)的關(guān)鍵，是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的重要保證。對于剛接觸制圖的初學(xué)者，空間想象能力較差，學(xué)習(xí)起來比較吃力。如果教師借助Pro/Engineer三維實體造型軟件進(jìn)行教學(xué)，可以把原來用大量語言闡述的內(nèi)容，如組合體的形體特點、各個基本體之間的相互位置關(guān)系、復(fù)雜組合體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，做成實體模型進(jìn)行演示，引導(dǎo)學(xué)生從不同的方位進(jìn)行觀察，不用過多的語言描述。這樣，既提高了教學(xué)效率，同時又使學(xué)生在輕松愉快中完成學(xué)習(xí)，而且能更好地幫助學(xué)生建立空間概念，提高學(xué)生的制圖能力。

學(xué)完組合體基本知識后，安排學(xué)生上機操作，首先教師用Pro/Engineer制作一些實體模型，讓學(xué)生根據(jù)模型，先手工繪制組合體三視圖草圖，然后用AutoCAD軟件繪制三視圖的工作圖，整個教學(xué)過程先簡單后復(fù)雜，實體模型畫三視圖采用形體分析法和線面分析法，一邊分析一邊對照實體模型進(jìn)行繪制。經(jīng)過幾次上機訓(xùn)練，等學(xué)生這個環(huán)節(jié)比較熟練后，教師再要求學(xué)生用Pro/Engineer軟件的拉伸、旋轉(zhuǎn)命令繪制組合體立體圖。通過這樣先三維、后二維、再三維的模式進(jìn)行教學(xué)，既可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提高他們的空間想象力，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(四)Pro/Engineer在剖視圖教學(xué)中的應(yīng)用

剖視圖是表達(dá)機件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種方法，用剖視圖表達(dá)的形體有孔、槽等結(jié)構(gòu)，初學(xué)者對于這種機件內(nèi)部情況的表達(dá)，感覺上總是比較混亂，即使輔助實物模型也由于視覺上和感覺上的原因難以理解清晰。因此教師可以采用Pro/Engineer三維建模，用剖切平面把三維模型剖開，讓學(xué)生從各個角度觀察模型內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形狀，從而比較和選用不同的剖視方法，畫出不同的剖視圖。

(五)AutoCAD、Pro/Engineer在零件圖教學(xué)中的應(yīng)用

零件圖的識讀和繪制是實現(xiàn)課程教學(xué)核心目標(biāo)的關(guān)鍵內(nèi)容，是學(xué)生必須掌握的重點知識。［4］以往零件圖的學(xué)習(xí)，都是教師在講臺上滔滔不絕的講，學(xué)生看書跟著聽，很枯燥、也很乏味，教學(xué)效果較差?，F(xiàn)在，我們先在《機械制圖》課程里，介紹識讀和繪制零件圖的方法和步驟，讓學(xué)生進(jìn)行傳統(tǒng)的手工繪圖，然后再安排學(xué)生進(jìn)行AutoCAD的繪圖訓(xùn)練，教會學(xué)生用樣板文件調(diào)用標(biāo)題欄，尺寸標(biāo)注應(yīng)設(shè)置標(biāo)注樣式，技術(shù)要求中的表面粗糙度標(biāo)注應(yīng)設(shè)置帶有屬性的塊，形位公差用快速引線的方法進(jìn)行標(biāo)注，極限尺寸按多行文字的方法進(jìn)行注釋等等，這樣穿插的進(jìn)行教學(xué)，增加了教學(xué)的直觀性和趣味性，把枯燥乏味的內(nèi)容變?yōu)橛腥さ闹R，變要我學(xué)為我要學(xué)了，提高了教學(xué)效果，也使學(xué)生真正體會到了計算機繪圖的高效。

教師還可以利用Pro/Engineer軟件畫出零件的三維模型，再利用工程圖模塊，將三維模型自動生成視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖等二維圖形，并根據(jù)需要進(jìn)行尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求的標(biāo)注，這種操作訓(xùn)練了學(xué)生二維和三維之間的思維轉(zhuǎn)換能力，培養(yǎng)了學(xué)生讀零件圖的能力，為適應(yīng)以后工作崗位打下了較好的基礎(chǔ)。

(六)Pro/Engineer在裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用

對裝配體的教學(xué)，教師普遍感到比較困難，因為高職生在一年級的時候，實習(xí)比較單一，缺乏實際經(jīng)驗，［5］對裝配體的結(jié)構(gòu)、工作原理、零件間的裝配、連接關(guān)系及主要零件的結(jié)構(gòu)形狀都缺少感性認(rèn)識，只能是教師怎么講，他們就怎么記，不能獨立分析，而且在教學(xué)中僅靠教具、模型和掛圖是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)需要的。因此，可以利用Pro/ENGINEER的裝配模塊，將裝配體中的各零件制作成三維實體，再按照一定的約束條件或連接方式，把多個三維實體零件裝配在一起形成裝配體，然后再進(jìn)行動畫演示或形成裝配爆炸圖，這樣，學(xué)生可以非常直觀地觀察每個零件的真實結(jié)構(gòu)，了解零件之間的裝配關(guān)系和裝配方式，搞清裝配體的工作原理和傳動路線，提高了學(xué)生閱讀裝配圖的能力。這一部分的操作，以老師演示為主，對學(xué)生的實際操作可不做要求。

三、采用新教學(xué)體系的效果

機械制圖和AutoCAD、Pro/Engineer軟件有機地結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，適應(yīng)了新時期培養(yǎng)高技能人才的需要，使課程更加系統(tǒng)和完整，這種教學(xué)方法，過程緊湊，生動有趣，能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、技術(shù)應(yīng)用能力、職業(yè)實踐能力和創(chuàng)新能力，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠不斷獲得成就感，學(xué)習(xí)過程更加快樂，思維、情感、態(tài)度等因素得到和諧發(fā)展，教學(xué)效果良好。

四、教學(xué)中應(yīng)注意的問題

(一)手工繪圖和計算機繪圖并重

在機械制圖教學(xué)中，雖然應(yīng)重視計算機繪圖，但不提倡完全甩掉圖板繪圖，還應(yīng)適當(dāng)?shù)貜娬{(diào)按照實際的機械零部件，訓(xùn)練學(xué)生的手工繪圖能力。對此，我們一般采用先手工繪圖，后計算機繪圖的方式，這樣既提高了學(xué)生動手和構(gòu)圖的能力，又加強了計算機繪制二維和三維圖樣的能力。

(二)采用項目教學(xué)法

無論是機械制圖還是計算機繪圖都應(yīng)采用項目教學(xué)法進(jìn)行授課，課程內(nèi)容以具體化的工作項目或任務(wù)為載體，突出工作任務(wù)與知識的聯(lián)系，將掌握知識、培養(yǎng)技能落實到每一個教學(xué)環(huán)節(jié)中，帶動學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成，提高學(xué)生的就業(yè)能力。［6］

(三)考證與專項訓(xùn)練相結(jié)合

對于高職教育來說，將職業(yè)資格考證與畢業(yè)證結(jié)合起來，不僅能提高學(xué)生的就業(yè)能力，而且也使職業(yè)教育真正融入學(xué)歷教育中，保證了培養(yǎng)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位。我們在教學(xué)實施過程中，把AutoCAD和制圖員職業(yè)技能鑒定與教學(xué)緊密的聯(lián)系起來，強化學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和應(yīng)用技能，為學(xué)生就業(yè)上崗創(chuàng)造良好的條件。

(四)創(chuàng)建虛擬實體模型庫與圖庫

傳統(tǒng)制圖教學(xué)中，要用到大量模型、掛圖，但總難以滿足教學(xué)的需要，結(jié)合《機械制圖》教材和習(xí)題冊中的習(xí)題，利用Pro/Engineer三維實體建模的技術(shù)建立模型庫，并將其上傳到校園網(wǎng)上。建立模型庫有兩個好處，第一，模型庫有利于提高教學(xué)效率。模型庫不但減輕了教師工作量，克服了實物模型教學(xué)的諸多不足，而且大幅度擴(kuò)大了課堂的知識容量，有助于突破教學(xué)上的難點與重點，提高教學(xué)效率。第二，模型庫有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。當(dāng)學(xué)生在課后自學(xué)過程中遇到困難，可通過校園網(wǎng)進(jìn)入虛擬模型庫，找到習(xí)題對應(yīng)模型，進(jìn)行三維觀察，輔助完成課后練習(xí)，從而方便學(xué)生課后自學(xué)。

五、結(jié)束語

采用新的機械制圖教學(xué)體系，讓二維和三維CAD繪圖技術(shù)成為了機械制圖課的一項重要內(nèi)容，促進(jìn)了學(xué)生計算機繪圖能力的提高，這不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的空間思維能力、自學(xué)能力及創(chuàng)新能力，而且使傳統(tǒng)的機械制圖課程顯示出極大的活力。這樣的改革有利于學(xué)生對相關(guān)課程的理解和掌握，有利于提高學(xué)生就業(yè)的競爭能力，這對職業(yè)院校培養(yǎng)實用型人才具有重要的意義。

［1］姜大源.職業(yè)教育學(xué)新論［M］.北京:教育科學(xué)出版社，2007.

［2］陳龍.淺談《機械制圖》與《AutoCAD》教學(xué)的有機結(jié)合［J］.中國新手藝新產(chǎn)品，2009，(5).

［3］金大鷹.機械制圖［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2007.

［4］姜軍.機械制圖應(yīng)用與實例教程［M］.北京:人民郵電出版社，2008.

［5］郭紀(jì)林.Pro/Engineer Wildfire2.0基礎(chǔ)教程［M］.北京:人民郵電出版社，2007.

［6］譚國榮.談《機械制圖》課程采用的教學(xué)方法［J］.中國教育發(fā)展研究，2008，(7).