计算机绘图教学效果提升途径

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摘要：伴随时展、环保理念宣传、协同化设计、异地联合办公等先进设计思想的推广，加工制造业中零件设计、建模等经常采用计算机绘图软件设计绘制图形，通过无纸化办公模式，提高出图效率。在日常教学方面，紧跟行业发展步伐，除了必要的手工绘图外，主要采用计算机软件绘制图形，有助于提高学生专业水平，提升学生综合能力，但在实际操作过程中，由于多种因素，学生绘图往往达不到理想效果。本文以常见轴类零件为例，以点带面讲述提升绘图效率的方式，仅供参考。

关键词：软件操作；精讲多练；轴类零件；CAD；建模

在国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》（职教20条）中提到，“随着我国进入新的发展阶段，产业升级和经济结构调整不断加快，各行各业对技术技能人才的需求越来越紧迫”“着力培养高素质劳动者和技术技能人才”。职业教育按照国家改革方案，积极认真完善自身的人才培养方案，大部分加工制造类专业均开设“CAD/CAM软件应用”课程，该课程运用前面所学专业知识，进行综合训练提升，是加工制造类专业为培养技术技能人才必修专业操作课[1]。SolidEdge2019软件是SiemensPLMSoftware公司旗下，基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件，能激发学生创新意识，锻炼基本操作技能。

1发现问题

近期，学生训练项目为绘制轴类零件，根据课前发放的二维图形样例，建立三维立体模型，并操作软件生成相应的二维图形，结合样例，绘制规范的零件图。初期熟悉软件及讲解基本操作后，经过一段时间操作练习，发觉部分学生的绘图效率不高，网络提交图形错误点较多。部分人员操作计算机，以一种很悠闲的姿势绘制图形，对计算机基本操作的标准姿势掌握不佳，以致绘图过程中显得悠哉、闲散，或是手忙脚乱。

2分析问题

结合近期练习的几种轴类图形，较多同学拿到图纸后，仍以前面训练的简易组合体思维考虑问题，仅做简单的查看，甚至极少数同学直接进行建模，不注重细节问题，以致后面不好处理，导致浪费较多时间，且绘制效果不佳，综合查看主要存在以下两种问题。2.1界面不熟，效率低下。1）CAD课程有限，每次课不连续。正式操作前都需要引导学生再次查看，此外每个人自身差异，学习接受能力不一致。正常上课操作中，结合样例，多数同学仅仅重点重复了教师讲解的命令，其他延伸的命令，较少真正、切实有效的使用，甚至做好教师布置的样图，就算完成任务，不再摸索尝试，对整个软件操作界面不熟悉，以致操作中仅用一种方法，不能根据不同图形，做到举一反三。比如，图线选取，可以选择“单一”“链”“面”，在同一个草图或者叠加模型拉伸时，选择模式是否合理，影响建模效率；又如，绘制轴类零件草图标注尺寸时，选择直径标注，一目了然，减少错误率。2）学生拥有个人电脑并安装操作软件较少，操作手机自控能力弱。课后较少观看互联网中专业操作教学视频，网络学习资料不仔细阅读，书籍类文字资料看的也较少，很多需要在课前做的事情没有做好，占用一定的上课操作时间，故平时操作中，多数对界面及命令不了解，软件操作使用不够熟练。比如，摆正图形，主视图或者俯视图，需要在右下角“图标”翻到相应的位置，点击后才能摆正，而采用快捷键“ctrl+h”，则很快到达设计界面，部分同学操作键盘及鼠标的姿势不当（且极少数同学对键盘界面不够熟悉，手势没有按照打字的标准姿势），不记忆组合键，不注意相应的命令菜单位置，仅用鼠标缓慢点击，逐个寻找，效果较差，有些命令还需要教育者重新提醒讲述，以致绘图建模效率低。2.2建模不当，操作较乱。建模操作命令使用不当，很可能出现事倍功半的效果。1）因软件操作界面不熟悉。操作者很少尝试课堂例题之外的命令，以致初始阶段建模方式单一[2]，对后续建模产生较大的负面影响，不便于后续软件操作，甚至要全部删除，重新建模，占用较多的修改时间，降低绘图效率，影响建模效果。比如，对称类零件，采用对称拉伸，便于建模；又如，简单的类型，直接建模叠加的方式就可以，中等复杂程度，绘制草图，旋转建模，然后再“叠加”或者“切割”。2）整体识读图纸、分析图纸能力较弱。尤其细微结构的表达及建模处理，未能综合全面考虑，只认为做出来就行，以致前面做出的实体成为无用功，未对整体模型统筹思考，这也是目前普遍存在的问题。比如，轴端部有对称的四个平面，建模时，若采用先“拉伸”轴端圆柱体，再进行“切割”，比较费时间，相对快捷的建模方式是，直接绘制成草图，通过“修剪”命令，得到模型，再“拉伸”。

3解决措施

通过笔者自身学习情况来看，除了常规的培养学习兴趣外，还需要综合多方面调整，理清学生学习观念，养成良好学习习惯，建立规范的操作方式[3]，结合学生实际情况，初步采用以下措施运行调整。3.1分析图形，初步思考。引导学生建立仔细看图、统筹思考的习惯，图纸摆在面前，不要着急绘制，正所谓“磨刀不误砍柴工”，鼓励学生将之前学习的专业课程的图形，尤其“机械制图”中经典图例，对照图纸，稍微细致分析下图形，头脑中形成粗略的建模步骤，明确各部分结构关联特点，然后再结合不同部位，有针对性地建模，这样既减少返工的概率，又提高了绘图效率。整体建模过程中，综合对比，综合选用，考验学生对图形分析情况，对软件操作掌握程度。以代表性的图例，讲述不同的操作方式，通过操作，查看时间，明确思考意义，减少任何图形都是那套“三板斧”现状。比如，简单的台阶轴，尺寸较少，适合直接建模，一端建模，采用“叠加”的方式，逐步叠加；若有锥度或者带有偏心的轴类零件，对于锥度及偏心部分不适合直接建模，一般采用绘制草图，根据图纸，约束尺寸，旋转建模；涉及两端对称的轴类零件，采用“对称拉伸”直接建模，比较快捷；而多数轴类零件，则是综合建模，有时先采用草图绘制主体部分，细节之处再采用端部建模（叠加），最后采取“切割”的方式建模。3.2软件操作，精讲多练。相对而言，常规轴类图形典型样例，除了端部结构有变动外，其他基本都是相同的操作步骤，这需要教师引导学生，归纳常规的操作方式，带领学生将软件操作界面熟悉一遍，尤其是针对性的操作方式，借助图例讲解，将图形预先发到班级群里，根据图纸，谈谈自己的建模思路，讨论优化几种方案，营造学习的趣味性，然后建模验证。当然相同的图形，有多种建模方式，这也要结合学生实际操作习惯、理解程度而定，学生练习过程中，可以通过人为的、多选择性的分组“PK”方式，以实际操作验证最优的操作思路。课堂练习中，不以完成零件建模为主要的考评方式，在完成基本的软件操作任务后，还可以开创性的鼓励学生，结合例图，自己摸索尝试，探索练习，寻找不同的操作方式，以工匠精神追求精益求精[4]，激发学生学习持久度。3.3展示评价，经验推广。每次的课堂练习及课后作品，都选取优秀作品进行展示评价，及时查看，适时评价，综合点评，操作较好的同学，进行经验分享，并给予相应的学业积分，促进学生向更好的方向努力探索。根据学生学习状况，允许已完成基本任务的同学，开创性的设计作品，借助网络及时展示，激发学生拼搏、进取意识。采用多方位、多渠道展示优秀作品，比如在“互联网+”背景下，借助班级主页、班级群、班级微信公众号，以及传统的班级橱窗，采用截图、彩色打印张贴的方式展示作品，有助于学生建立自豪感，此外定期推送网络中比较经典的图例，建立“比、学、赶、忙、操”的良性学习氛围。部分掌握不佳的同学，小组成员互帮互助，促进操作能力提升，以鼓励、引导为主，调动学生学习主动性，结合学生自身学习情况，制定相应的规则要求，提高课堂学习效果。

4效果与反思

4.1效果。经过一段时间的调整与完善，多数同学能够较好的熟悉软件界面，较好的进行三维建模，完成基本的操作任务，部分同学能够设计有创意性的作品。4.1.1效率提升，效果明显。界面操作熟悉，基础图例基本都能有效完成，基础薄弱同学能在周边伙伴的协助下有所收获。学生识图能力有一定的提升，没有一开始的轻视或者茫然，能客观、针对性的描述，初步建立较好的建模思维模式，明晰了几种建模方式，能够活学活用，有效思考。在中等难度图形三维建模方面，以往唉声一片，只做老师讲过的样图，稍微有点难度，等待老师分析，现在各小组争相积极主动表述，各小组成员软件界面熟悉度较好，三维建模效果提升明显。4.1.2探索练习，学以致用。自开展创意设计三维建模以来，学生创意思维不断激发，各类操作命令及操作想法层出不穷，不断激发了学生探索练习，学以致用的良好态势，也促进笔者教学相长，不断提升。4.2反思。整个课程的学习提高了学生专业建模技能，虽然取得一定的成效，但实际操作及课堂检查中，还存在以下不足。4.2.1综合分析有待提升。也许是专业基础课学的不扎实，也许是个人对软件操作有极大的排斥感，极个别同学操作水平提升缓慢，图形综合分析能力较弱。而身边掌握较好的伙伴，基本在探索自己的创意作品，无暇兼顾，任课教师忙于解答各类层出不穷的操作问题。对于分析能力不佳的同学，还需要耐下心来，不断补充讲解，避免少部分同学掉队太远。4.2.2规范绘图还需加强。由于三维建模软件的强大功能，只要模型建好，就可以直接转化为二维图形，相对出图比较方便快捷，但软件毕竟也有瑕疵，生成的二维图形还需要再次完善。比如，尺寸标注、技术要求、中心线等环节，多数同学缺乏足够的耐心，稍微粗糙调整，不能有效按照国标进行，还需要加强学生的规范意识。

参考文献：

[1]荣先林，魏春海.基于工作过程的《CAD制图技术》项目化课程教学改革研究[J].科技信息，2014(12)：307+312.

[2]刘立新，苏静.基于机械制图AutoCAD教学方法的研究与实践[J].张家口职业技术学院学报，2010，23(2)：73-75.

[3]许桓榕.CAD技术在机械设计与制造中的应用[J].南方农机，2020，51(2)：157.

[4]姚钢.工业机器人技能人才工匠精神的培育探索[J].南方农机，2020，51(15)：22-24.

作者:方杰 孙石 单位:1.霍尔果斯中等职业技术学校 2.江苏省高淳中等专业学校