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高等工科院校CAD 基础教学实施构想

2019-02-13 00:00370

  1 引 言 

  自20 世纪70 年代以来,一种全新的计算机辅助设计(CAD)技术发展十分迅速,这是一种以计算机图形学为基础,涉及工程分析、数据管理与数据交换、文档处理、以及软件设计等方面的综合性新技术,成为一种用计算机系统辅助人们对产品或工程设计进行显示、修改、输出的一种新的设计方法[1];80 年代初,它已发展成为工程设计界实用的工具;目前它在世界范围内得到了相当广泛的普及和应用。

  据统计,我国CAD 方面的人才在1978 年仅为5600 人。经过这几年的大力发展,目前大约有30 万人。在国外,80 年代,美国拥有CAD 方面人才30 万人,日本有20 万人。到2000 年,假如我国达到国外80 年代末的水平;则CAD 人才约需80 万人[2]。这就要求我国各类工科院校必须普及CAD 技术的基础教育,为科研和设计战线以及企业输送新一代的设计人才,为CAD 技术在我国的普及应用及早奠定人才基础,所以,CAD 技术教育势在必行。

  2 CAD 课程的教学目的和教学内容

  2.1 CAD 课程的教学目的

  CAD 教学的目的是使学生能够应用现有CAD 系统进行专业设计,并为进一步针对专业设计的要求开发专业CAD 系统打下基础。鉴于目前我国计算机基础教育与CAD 应用水平不高的现状,应把应用现有的成熟的CAD 系统进行设计作为教学的重点,以专业设计为主要目标。

  2.2 CAD 课程的教学内容

  教学内容应根据教学目的与培养目标来确定。如果是以应用现有的CAD 系统进行专业设计为主要目的,而不是强调CAD 理论与CAD 系统的开发,那么按以下教学内容与重点进行教学,可以使学生既有较深入的CAD 应用基础,又能培养较强的专业设计的能力。其教学内容主要应围绕以下两点展开:

  (1)通用CAD 系统及其应用(主体是计算机绘图);

  (2)基于通用CAD 系统平台的二次开发初步(主体是参数化绘图)。

  由于通用CAD 系统不针对专业设计的特点与要求,使用通用CAD 进行专业设计效率不高,因此还应使学生掌握专业CAD 系统,以便提高设计的效率。但是不能因为应用专业CAD 设计效率高就将其作为教学重点,而忽视通用CAD 教学,这样就会舍本逐末。因此在现阶段高等工科院校应将通用CAD 作为教学重点,并且应把在工科类学生中较好地普及CAD 基础作为一项基本技能长抓不懈。

  二次开发的专业CAD 系统是利用通用CAD 基础功能开发而成的,只要掌握了通用CAD的基本功能与使用方法,就可以很容易理解与使用专业CAD。培养学生二次开发通用CAD系统的初步能力是必要的。学校培养的是高层次的人才,仅停留在应用现有的CAD 基础的水平上是不够的。一方面我国现有的专业CAD 系统尚不成熟,有待改进和完善;另一方面,需要开发新的专业CAD 系统,促进CAD 的发展,提高其应用水平。目前随着高校计算机基础教育与CAD 教学水平的不断提高,这部分内容将应作为学生实训的主要内容。

  3 CAD 基础教学改革的设想

  3.1 进行课程改革,使传统的课程与高新的技术和先进的教学手段相结合

  《机械制图》是机械类专业的一门传统课程,为了更好的利用计算机系统,组织实施好整个教学过程,我们将《机械制图》和《CAD 基础》两门课程合二为一,取名为《工程图学》,两者内容相互渗透,紧密结合。作者认为《工程图学》的教学改革应该作如下创新,以适应当前教学改革的需要,具体做法如下:

  用《CAD 基础》的有关内容取代《机械制图》的相应部分。如:“AUTO CAD 基础”取代“绘图工具使用”;“几何做图”虽然名称不变,但现在是用计算机绘图的方法作图;“三维实体造型”取代“轴测图”;“拼画装配图”也由计算机绘图取代手工绘图。把《CAD 基础》的有关内容插入机械制图的相应部分,使其融为一体。如“图样画法”中插入“画剖视图的有关命令”;“零件图”中插入“使用AUTO CAD 进行尺寸标注”;“标准件、常用件”中插入“图块”等等。这样一来,既保证了该课程体系的相对完整性,又突出了计算机绘图的优点,并调整了一些重复或不必要的内容。

  用计算机绘图取代原来的图板、丁字尺手工绘图,逐步提高了学生的计算机绘图能力。但对习题集的常规练习,仍由手工完成。将建立三维实体造型作为一种教学的辅助手段,尝试让学生用三维实体造型的方法自制实体模型,为分析形体,想象形体,培养空间思维能力开辟一条新途径。

  3.2 实施CAD 教育的教学手段多样化

  CAD 教学手段和方法是保证教学质量的一个十分重要的因素,CAD 教学不同于一般理论课的教学,它具有较强的实践性。教师如果按照常规的方式照本宣科,很难收到良好的教学效果。特别是计算机绘图等一类技能性培养的课程,如果不结合软件设计的自身特点进行教学,难免会使师生双方对教学内容感到枯燥和乏味,直接影响到最终的教学效果。因此改革传统的教学方式是提高CAD 教学水平的有效手段。

  CAD 是一门应用性较强的课程,在软件应用教学中,应突破传统理论教学的模式,结合软件设计的自身特点组织教学。具体来说可以用以下几种方式:面向任务集成和全面的解决方法,即面向学生的使用需求,把所有的内容集中起来,一揽子解决问题,使学生可以在较短的时间内“即学即用,即查即用”;“照葫芦画瓢”方法,即每项任务都以简单的操作步骤和图例方式讲述,学生可以“照葫芦画瓢”做好手中的事情;全程导航方法,在短课时内,要把软件的所有内容一一讲透是十分困难的,因此在任何时候为学生提供学习建议和在线帮助,让学生“先见森林,再识树木”,亦不失为一种好的教学方式。另外,在改进教学方式的同时,尽量采用多媒体和电脑形象化教学,这样可以更加充分地引导学生思维,激发学生的学习热情,使教学内容更为直观生动。

  3.3 加强实践环节

  上机实践是学生CAD 技能的重要环节。CAD 教学如果让学生只学不练,那只能是纸上谈兵,很难培养学生的实际工作能力。因此CAD 课程的课时安排中,应充分考虑上机的实践环节,保证学生有一定的时间去实践所学的内容,使课堂上学过的东西得以充分地吸收,从而达到学以至用的目的。

  4 结 论

  CAD 是一门时间性和应用性很强的课程,要开展CAD 教学工作,首先必须明确CAD的教学目的和任务。

  CAD 教学组织中,注重课程设置的系统性、完整性和连贯性,加强对学生计算机基础技能的培养,重视学生对CAD 基础理论和基本技能的掌握,拓宽CAD 教学的广度和深度,鼓励学生掌握更多CAD 的基本专业技能。在教学手段和方法上,针对CAD的具体特点,从软件系统自身角度出发,改进传统的理论教学模式,采用多媒体和电脑形象化的教学方法以达到较好的教学效果。

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