论文部分内容阅读
【摘 要】随着计算机科学技术的高速发展，计算机辅助设计技术（Computer aided design，CAD）在装备制造业中的应用日益广泛。因此，将CAD技术融入工程制图教学过程中，是制图教学改革的必然趋势。以AutoCAD和UG为例，介绍CAD技术在工程制图教学过程中的具体应用，以帮助学生高效实现三维形体和二维视图的转换，提高空间想象能力和学习兴趣，降低学习难度。
【关键词】CAD技术；工程制图；教学改革；AutoCAD软件；UG软件
工程制图课程是以正投影原理为理论基础，用二维图形和符号来表达三维空间物体的一门学科[1]，它是高等工科院校的一门既有理论又有实践的重要技术基础课，以培养学生绘制和阅读工程图样为目标，为学生后续专业课程的学习奠定工程语言基础。
随着计算机软硬件技术的普及和飞速发展，CAD技术在设计制造业中的广泛使用，工程设计已进入数字化时代[2]。在工程制图教学中有效地融入二维绘图以及三维造型设计技术，能更快捷有效地帮助学生实现三维的形与二维的图之间互相转换，提高学生的空间想象能力、读图和绘图能力。本文二维绘图软件以AutoCAD为例、三维造型设计软件以UG为例，分别讲述它们在工程制图教学过程中的具体应用。
1 二维设计软件在工程制图教学过程中的应用
在工程制图学习的初始阶段，理解完课程内基本概念和基本理论后，大量高质量的习题作业是提高空间想象能力的关键。教师可根据工程制图课程教学内容，利用AutoCAD软件设计制作一整套针对各知识点的数字化习题集，整洁清晰，可以重复使用、随时更新。教师可以将制图的规范、练习的知识點以最高效的方式传递给学生。使用时，教师用AutoCAD软件直接打开习题，如图1（a）题目所示；学生练习完后点开AutoCAD中答案图层，即可比较作答效果，如图1（b）答案所示，快捷高效。教师也可以根据所讲解的知识点和学生理解情况，设置针对性的题型。如在讲读图、识图时，可设置如图2所示题型，以拓展学生做题的思路，锻炼空间想象能力。
2 三维设计软件在工程制图教学过程中的应用
三维设计软件的造型模块在工程制图教学过程中的应用 画图和读图是工程制图教学过程中的两大主要任务。画图是由三维的形到二维的图的一个过程，在绘图的过程中如果有了三维模型的帮助，就会更容易建立起二维图和三维形的对应关系，从而大大降低教师讲课和学生制图的难度[2]。图3是利用UG的造型模块，根据AutoCAD绘制的习题库（如图1、图2）绘制的一整套数字化三维模型。
三维设计软件工程图模块在机械制图教学过程中的应用 三维设计软件的工程图模块可以将已经建好的三维模型、装配部件自动生成用户需要的各种视图，如工程图样上常用的6个基本视图、各种剖切视图及断面图等。运用UG软件的工程图模块，可以更生动、全面地讲解工程制图课程中的基本概念和基本原理。如图4所示，为讲剖视图时，利用UG工程图模块中的剖视图功能，尝试用不同的剖切位置、不同的方向和不同的剖切方式进行比较，帮助学生理解剖视图的原理，找到绘制剖视图的方法。图中，左边为全剖视图，右边为局部剖视图。
三维设计软件装配模块在机械制图教学过程中的应用 装配图是表达机器或部件的图样，主要用来表达机器或部件的工作原理、零件间的装配关系和零件的主要结构形状及技术要求。装配图的学习是对前面所学知识的应用，传统教学在讲授装配图时，由于条件所限，只能“纸上谈兵”，以图论图，教师教得吃力，学生学得辛苦，还难以理解。三维设计软件中的装配模块可以将已经形成的零件，组装成部件或产品模型，直观、生动、形象地展示机器三维图形，使学生更容易理解什么是装配图、装配图的内容、装配图的表达方案等基本知识。运用UG软件的爆炸视图功能，可分析装配体各组成零件的结构特征，如图5所示；也可以通过创建新序列或者利用屏幕录像，制作装配和拆卸的动画视频，把各个部件的装配和拆卸过程以更直观、多角度的动画形式展示给学生，教师教得轻松，学生学得有兴趣。
3 结论
把CAD技术应用到工程制图的教学过程中，既丰富了工程制图的教学内容，又能节省大量的人力财力。形象直观的教学方式、丰富的教学内容，不仅有利于学生理解制图中的重点和难点问题，而且有利于学生空间想象能力和空间分析能力的提高。并且彻底改变了传统的枯燥的教学方法，学生的学习兴趣和学习热情都得到很大的提高，有效地增强了课堂教学效果，提高了学生的创造性思维能力。
参考文献：
[1]陈彩萍，谭建荣.制图CAI课件中学习情境的设计[J].程图学学报，2011（1）：138-142.
[2]张京英，罗会甫，张彤，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010（6）：151-154.
[3]杨国亮.应用型人才创新能力培养[J].理工高教研究，2004（23）：93-95.
[4]王宗彦，冯敬华，暴建岗.从三维设计出发改革传统机械制图教学[J].华北工学院学报：社科版，2004，20（2）：70-72.
[5]童秉枢，易素君，徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J].工程图学学报，2005，26（4）：130-135.
[6]陈锦昌.论本科工程图学课程教学基本要求的修定[J].工程图学学报，2004，25（3）：101-105.
[7]戴立玲，卢章平.基于CAD-3D技术的画法几何图解法研究[J].工程图学学报，2004，25（1）：20-24.
[8]江洪，吉维峰.运用三维绘图软件SolidWorks改革工程图学教学的实践[J].工程图学学报，2004，25（1）：109-113.
【关键词】CAD技术；工程制图；教学改革；AutoCAD软件；UG软件
工程制图课程是以正投影原理为理论基础，用二维图形和符号来表达三维空间物体的一门学科[1]，它是高等工科院校的一门既有理论又有实践的重要技术基础课，以培养学生绘制和阅读工程图样为目标，为学生后续专业课程的学习奠定工程语言基础。
随着计算机软硬件技术的普及和飞速发展，CAD技术在设计制造业中的广泛使用，工程设计已进入数字化时代[2]。在工程制图教学中有效地融入二维绘图以及三维造型设计技术，能更快捷有效地帮助学生实现三维的形与二维的图之间互相转换，提高学生的空间想象能力、读图和绘图能力。本文二维绘图软件以AutoCAD为例、三维造型设计软件以UG为例，分别讲述它们在工程制图教学过程中的具体应用。
1 二维设计软件在工程制图教学过程中的应用
在工程制图学习的初始阶段，理解完课程内基本概念和基本理论后，大量高质量的习题作业是提高空间想象能力的关键。教师可根据工程制图课程教学内容，利用AutoCAD软件设计制作一整套针对各知识点的数字化习题集，整洁清晰，可以重复使用、随时更新。教师可以将制图的规范、练习的知识點以最高效的方式传递给学生。使用时，教师用AutoCAD软件直接打开习题，如图1（a）题目所示；学生练习完后点开AutoCAD中答案图层，即可比较作答效果，如图1（b）答案所示，快捷高效。教师也可以根据所讲解的知识点和学生理解情况，设置针对性的题型。如在讲读图、识图时，可设置如图2所示题型，以拓展学生做题的思路，锻炼空间想象能力。
2 三维设计软件在工程制图教学过程中的应用
三维设计软件的造型模块在工程制图教学过程中的应用 画图和读图是工程制图教学过程中的两大主要任务。画图是由三维的形到二维的图的一个过程，在绘图的过程中如果有了三维模型的帮助，就会更容易建立起二维图和三维形的对应关系，从而大大降低教师讲课和学生制图的难度[2]。图3是利用UG的造型模块，根据AutoCAD绘制的习题库（如图1、图2）绘制的一整套数字化三维模型。
三维设计软件工程图模块在机械制图教学过程中的应用 三维设计软件的工程图模块可以将已经建好的三维模型、装配部件自动生成用户需要的各种视图，如工程图样上常用的6个基本视图、各种剖切视图及断面图等。运用UG软件的工程图模块，可以更生动、全面地讲解工程制图课程中的基本概念和基本原理。如图4所示，为讲剖视图时，利用UG工程图模块中的剖视图功能，尝试用不同的剖切位置、不同的方向和不同的剖切方式进行比较，帮助学生理解剖视图的原理，找到绘制剖视图的方法。图中，左边为全剖视图，右边为局部剖视图。
三维设计软件装配模块在机械制图教学过程中的应用 装配图是表达机器或部件的图样，主要用来表达机器或部件的工作原理、零件间的装配关系和零件的主要结构形状及技术要求。装配图的学习是对前面所学知识的应用，传统教学在讲授装配图时，由于条件所限，只能“纸上谈兵”，以图论图，教师教得吃力，学生学得辛苦，还难以理解。三维设计软件中的装配模块可以将已经形成的零件，组装成部件或产品模型，直观、生动、形象地展示机器三维图形，使学生更容易理解什么是装配图、装配图的内容、装配图的表达方案等基本知识。运用UG软件的爆炸视图功能，可分析装配体各组成零件的结构特征，如图5所示；也可以通过创建新序列或者利用屏幕录像，制作装配和拆卸的动画视频，把各个部件的装配和拆卸过程以更直观、多角度的动画形式展示给学生，教师教得轻松，学生学得有兴趣。
3 结论
把CAD技术应用到工程制图的教学过程中，既丰富了工程制图的教学内容，又能节省大量的人力财力。形象直观的教学方式、丰富的教学内容，不仅有利于学生理解制图中的重点和难点问题，而且有利于学生空间想象能力和空间分析能力的提高。并且彻底改变了传统的枯燥的教学方法，学生的学习兴趣和学习热情都得到很大的提高，有效地增强了课堂教学效果，提高了学生的创造性思维能力。
参考文献：
[1]陈彩萍，谭建荣.制图CAI课件中学习情境的设计[J].程图学学报，2011（1）：138-142.
[2]张京英，罗会甫，张彤，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010（6）：151-154.
[3]杨国亮.应用型人才创新能力培养[J].理工高教研究，2004（23）：93-95.
[4]王宗彦，冯敬华，暴建岗.从三维设计出发改革传统机械制图教学[J].华北工学院学报：社科版，2004，20（2）：70-72.
[5]童秉枢，易素君，徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J].工程图学学报，2005，26（4）：130-135.
[6]陈锦昌.论本科工程图学课程教学基本要求的修定[J].工程图学学报，2004，25（3）：101-105.
[7]戴立玲，卢章平.基于CAD-3D技术的画法几何图解法研究[J].工程图学学报，2004，25（1）：20-24.
[8]江洪，吉维峰.运用三维绘图软件SolidWorks改革工程图学教学的实践[J].工程图学学报，2004，25（1）：109-113.