Today:
课题负责人 主讲教师 教学队伍 教研成果 课程描述 教学效果 课程建设规划 政策措施

课程描述
  一、本课程校内发展的主要历史沿革

1.计算机绘图 及设计基础课程教学内容的改革

    第一阶段,95年以前,作为选修课,面向全院开设计算机图形学、图形编程等理论知识,编写了自遍讲义《微机绘图与AutoCAD》,总学时数为30学时,。

    第二阶段,95年至2000年,配合国家“九五”CAD发展规划“甩图板工程”,加强计算机绘图及设计基础能力的培养。在机械制图及计算机绘图及设计基础课程中,增加计算机绘图及设计基础的教学内容,主要讲授图形理论及AutoCAD绘图软件,1997年,在自编讲义的基础上,正式出版《微机绘图与软件》,总学时数为30学时。从教学体系改革、课程建设、教材建设及教学实验基地等几个方面进行了探索与实践,取得了良好的效果。

    第三阶段,2000年以后,为适应“制造业信息化”发展的要求,将计算机绘图及设计基础教学内容由二维平面图形的绘制拓展为三维实体造型(建模),强调设计能力和创新思维的培养。对机械制图及计算机绘图及设计基础课程进行优化和整合,加强实验和工程训练环节、认识创新设计的过程与规律,有利于学生解决实际问题的综合能力与创新能力的培养。

    2005年以后,根据新的人才培养计划和新的教学计划,在机电工程学院、材料与化工学院、艺术设计学院等开设《计算机绘图及设计基础》课程。根据实际教学需要,2006年编写出版了《计算机绘图及设计基础教程》,精心挑选了具有代表性的绘图软件——AutoCAD和Solid Works,总学时40学时,讲授18学时,上机实验22学时。

    面向机电工程学院大三学生,开设《三维实体设计》课程,主要讲授《Solid Works》和《Pro Engineer》绘图软件,总学时40学时,讲授18学时,上机实验22学时。

    同时面向全院学生开设《Solid Works》和《Pro Engineer》绘图软件,总学时40学时。

2.课程的教学手段形式的发展

    从课堂黑板教学,过渡到多媒体教学,采用视频音频,动画等多种立体形式来表现教学内容;在机房进行实操练习,加强了学生对软件的了解和掌握。通过多种形式手段,极大地提高了教学效果。

    针对工科院校特色,我们提出了对机电及相近专业学生必须掌握CAD的基本课程构架,并在此基础之上进行专业拓展,经过毕业学生及用人单位反馈此举收效较好。

  二、理论课和理论(含实践)课教学内容

(一)结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标

郑州轻工业学院是以工为主,工、理、文、经、管、法等多学科综合配套,协调发展的教学型普通高等学校。学校人才培养的总目标是培养德、智、体、美、劳全面发展,基础扎实,知识、能力、素质协调发展,具有创新能力的应用型专门人才。学校生源充足,质量好,上线率为200%,最低分高出本二分数线20分以上,在省内名列前茅。

《计算机绘图及设计基础》课程理论严谨,实践性强,与工程实践有密切联系,对培养学生掌握科学思维方法,增强工程和创新意识有重要作用,是普通高等院校工程类本科专业重要的技术基础课程。

本课程的性质是研究如何应用绘图软件,绘制图形的原理、方法和技巧的学科。其目的和任务是使学生通过本课程学习后掌握AutoCAD、Solid Works和Pro Engineer的图形绘制方法、编辑技巧,以及一些辅助绘图功能。实现利用计算机绘图及设计基础来取代手工绘图,从而减轻绘图强度,提高绘图速度,并使绘出的图形美观大方、准确无误和易于修改保存。

通过本课程的学习,应实现以下教学目标:
    (1)使学生对绘图软件有全面的了解;

    (2)使学生具有较熟练的绘图技巧;
    (3)使学生具有较强的利用绘图软件进行管理和设计的基础能力;
    (4)使学生具有自我学习和自身发展的能力。

(二)知识模块顺序及对应的学时

结合计算机绘图及设计基础课程,根据本学科知识的结构特点和软件版本逐年更新的特点,将课程内容分为三大主题,即绘制图形、编辑图形、管理图形。在每个主题内又分别确定核心内容,分层次、分章节来组织教学。学生沿着这三条主线学习,能在短时间内迅速掌握。

一、课程的基本内容

1、常用计算机绘图及设计基础软件,计算机绘图及设计基础系统的基本组成,计算机绘图及设计基础的现状及其发展前景。

2、二维图形的绘制、编辑方法和技巧,绘图环境配置的方法和技巧。

3、零件的三维实体造型。

4、装配体设计。

5、工程图制作。

6、利用计算机绘图及设计基础软件进行工程设计的基础知识。

二、教学内容组织与安排  

课程内容

理论讲授

实验课

小计

计算机绘图及设计基础的现状及其发展前景,常用绘图软件简介

2

2

4

二维图形的绘制、编辑方法,绘图环境配置的方法

4

4

8

零件三维实体造型

4

4

8

装配体设计

2

2

4

工程图制作

2

2

4

计算机辅助设计基础

4

6

10

考    试

 

2

2

合    计

18

22

40

(三)课程的重点、难点及解决办法

重点:灵活运用编辑和绘图命令来实现复杂图形的绘制。让学生掌握使用该软件的方法,正确选择合适的命令。

    1、绘图编辑命令

    2、层的管理

    3、零件图与装配图的绘制

    4、尺寸标注

难点:绘图环境设置、布局空间输出图形设置,以及绘图中文字、尺寸标准等对象在输出图形中比例之关系,绘制合乎专业标准和规范的图形。

    1、尺寸标注

    2、国家标准在计算机绘图及设计基础中的运用

    3、绘图技巧的培养

解决办法:理论与上机实践相结合,多举实际例子。结合专业标准和规范,课堂演示、课堂讨论来加强学生的理解,帮助学生完整掌握知识。

    1、加强过程考核

    2、考证制教学

     3、计算机绘图及设计基础内容与部件测绘内容相结合。

(四)实践教学的设计思想与效果

    1、实践教学的设计思想

在《计算机绘图及设计基础》课程教学中,将实践教学与理论教学进行合理的整合,根据各部分知识点的教学要求,使学生有更多的机会进行实际操作训练,提高了他们的学习兴趣,在学生中形成了一种因为要用,所以要学的氛围。

针对上述实践教学设计思想进行了多届学生的教学,学生接受效果较好,从毕业学生及相关单位反馈信息得知,学生毕业到企业即可面对产品进行图纸设计;以及对相关工艺文件制定、相关质量检测等工作岗位。

“计算机绘图及设计基础”是一门实践性很强的课程,实践性教学是比较重要的教学环节。实践教学的设计思想是:支撑课程完成课程培养学生设计表达能力和空间思维能力的总体教学目标,同时使学生掌握现代设计的基本能力。在教学中达到了预期的目标和效果。

建立计算机绘图及设计基础创新实验体系,开设多层次的实验教学。

    (1)基础性实验——计算机绘图实验

    (2)综合性实验——包含绘制二维投影图和三维实体造型两部分内容,目的是使学生掌握数字化绘图技术,适应现代化生产的发展。实验采用国际流行的AutoCAD和Solid Works计算机辅助设计软件。通过实验,使学生增强了现代设计的理念,初步掌握了在计算机上绘制二维投影图和生成三维实体模型的方法和技能,为从事现代化生产打下了良好的基础。

    (3)创新性实验

    计算机三维造型实验,掌握现代三维计算机辅助设计方法,培养学生创新思维能力。三维实体造型部分允许学生自选形体,充分发挥学生的探索和创新思维能力,属于设计性实验。

    我们的实践教学的创新与特点:

    (1)在国内较早开设了计算机三维实体造型设计性实验

    计算机绘图及设计基础和三维实体造型实验对学生掌握现代化设计方法起着重要作用,本着教育要适度超前的原则,我们在二维绘图的基础上,在国内较早开设了三维实体造型实验,这使学生尽早地接触到了先进设计方法,同时为后续课程打下了基础。

    (2)综合性、设计性实验比重较大,有利于锻炼学生的创造性和发现、分析、解决问题的能力

    综合性、设计性实验占实验数量的2/3,对提高学生的创新能力,提高发现问题、分析问题和解决问题能力起到很大作用。比如在计算机三维实体造型实验中,允许学生自选形体,充分发挥其想象能力;在测绘实验中,学生分小组自由讨论零件的表达方案,探讨不同方案间的优劣,最后得到最佳方案。

    2、实践教学的效果

    (1)工科各专业学生已熟练掌握AutoCAD设计软件(2D绘图软件),图1是学生的部分作业。

图1  AutoCAD作品

    (2)机类各专业已熟练掌握三维设计软件(Pro/Engineer,Solidword),图2是学生完成的部分作业。

图2   Solidworks 作品

    (3)计算机三维造型综合训练已在机类学生中实践了多年,图3是他们完成的部分作业 。

图3   三维造型作品

(4)针对产品设计开展三维表达方式的“3D机械制图”教学,依托Solid Works 软件进行三维实体设计,图4是学生参加部分建模设计大赛时的作品和2003年中南地区港澳特区首届大学生创新设计与制造大赛三等奖证书。

图4 

多年来,学生经过计算机绘图及设计基础的实践性教学环节,在计算机绘图及设计基础、图样表达、创新能力等多方面都已取得了可喜的进步。一些学有余力的优秀学生还参加了“计算机绘图及设计基础”网络课程、教师授课电子教案等多项课件的制作,各方面能力都有很大提高。

  三、教学条件

    1、教材使用与建设

    为了配合计算机绘图及设计基础课程教学体系和教学内容的改革,积极编写与之配套的教材。1997年,在整理校内自编讲义《微机绘图与AutoCAD》的基础上,出版了《微机绘图与软件》。2006年编写出版了《计算机绘图教程》,精心挑选了具有代表性的绘图软件——AutoCAD和Solid Works。在已编写出版的两套教改教材中,参考了美国、英国等国和国内先进的教改成果,以设计为主线,打破了原有学科之间的界线,将“计算机图形学”、“工业造型设计”、“三维实体设计”等相关内容有机地融合在一起,集图学、设计、美学为一体,形成制图为设计服务,制图与设计合一,以培养学生创新思维和设计绘图能力为目标的新课程体系,受到了国内知名专家的好评。目前我们正在编写第三套教改教材,包括计算机绘图及设计基础基础(AutoCAD公共平台)、三维实体设计(Solid Works和ProEngineer)、设计基础等内容。新教材将三维实体设计、现代设计方法和先进制造技术的有关内容引入教材之中,使学生在接受高等工程教育的开始阶段就接触工程设计的基本概念,了解并逐步掌握现代工程设计的有关思想和方法,较快地树立现代工程意识,为后续课程的学习,如有限元分析、CAD/CAM、数控加工以及毕业设计等奠定良好基础。此外三维实体设计进一步丰富了计算机绘图及设计基础的教学内涵,为在开发学生创新能力的培养体系中确立本课程的基础地位做出积极的贡献。

    2、扩充资料使用情况

    随着科学技术的进步,扩充材料的形式、使用情况也在不断的发生着变化。为了促进学生主动学习,在计算机绘图及设计基础课程的教学过程中,常使用以下几类扩充资料。

(1)自制多媒体辅助教学课件。教研室教师根据多年的教学经验,利用多媒体和计算机技术将课程中的难点制作成多媒体课件,形象直观地展现在学生面前,从而减轻了教和学的难度,提高了教学效率和质量。

    (2)自行开发网络教学课件。教研室教师自行研制开发了基于网络的“SolidWorks跟我学”多媒体课件,利用该课件和校园网,教师可进行网上授课、答疑,学生可以自学、自测课程内容。

    (3)购买多媒体教学课件。为了博采众长,教研室先后购买了不同版本的计算机绘图及设计基础多媒体课件,如天正建筑CAD、国防科技大学、同济大学、大连理工大学等院校开发的制图课件,广泛应用于计算机绘图及设计基础课程的教学中,收到了很好的教学效果。

    3、配套实验教材的教学效果

计算机绘图及设计基础实验教材配套实验齐全,充分满足实践教学改革的需要,其主要表现为:

  (1)计算机绘图及设计基础习题集围绕能力培养,选题难度适中,循序渐进,使用效果好。

  (2)编写了《计算机绘图及设计基础》教材和《计算机绘图及设计基础上机指导书》。二维绘图重点掌握基本方法,计算机三维建模强调构形表达,明确实体组成方式,了解产品开发过程。其内容一般都含在工程制图教材中,简单明了,使用方便效果好。

    (3)构思表达教学内容选用了一些其它教材和参考资料,扩大学生知识面,受到了学生欢迎。

    4、实践性教学环境

    近几年共投资60多万元用于实验室建设,新建了2个CAD实验室,现有计算机130台、服务器3台、控制台3台、绘图仪3台、扫描仪3台、激光打印机3台、彩色打印机1台,这些仪器先进,设备一流,较好地满足了学生的实践教学需要。此外,教研室购买了教学参考书近100余册,保证了教师教学需要。

    5、网络教学环境

    1998年,我院加入中国教育科研网,校园网以建设数字化校园为目标,从2003年开始,校园网不断地扩充和升级系统。截止到目前,校园网络建设总投资1300多万,千兆主干到楼宇、百兆交换到桌面的高速校园网覆盖了全校教学区、学生宿舍区、家属区的所有楼宇(光纤通达 82 座楼,近50公里),组播、QOS控制能力等技术的运用充分保证了包括语音、视频在内的各种数据在网上的高速无阻塞传输。

经过10年来卓有成效的建设,轻院已形成了一个运行稳定、发展有序、应用蔚然成风的校园网环境。2003年我校被省教育厅确定为“高等学校数字化校园示范工程”单位(排名第一)。2004年4月有近70所高校参加的“河南省高等教育信息化建设现场会”在我校举行,2005年3月河南教育信息港和教育数据开发中心落户我校,这些都充分证明了我校校园网的建设水平。目前宽带已接入各办公、教学场所和学生宿舍,学生可方便地利用我们自主开发的计算机绘图及设计基础网络教学课件,进行本课程的学习、答疑、练习、讨论等。

工程图学中心目前有服务器2台,可以提供教学所需的网络教学硬件环境。

目前网上软件资源有:有网络课程三套、电子教案四套、电子习题解答(网络版)四套、

模型与零件库、数字技术、网上答疑以及三位教师的部分授课录像。可以满足师生的不同需要。

  四、教学方法与教学手段

1、教学方法

(1)转变教学观念,在传授学生计算机绘图及设计基础知识和理论的基础上,以培养学生获取知识的能力为重点,使学生由“学会”转变为“会学”。例如:我们根据教学内容的不同,安排带有设计构思性质的作业和练习,注意引导学生的设计思路,培养学生掌握现代的思维方式。学生只有掌握了科学的现代思维方法,才能自主应对瞬息万变的信息社会。

(2)采用启发式教学模式。教师根据学生的特点,对教学活动进行精心设计和组织,激发学生对本课程的兴趣。教学中常采用提问和讨论的方式,引导学生积极思维。在教学讨论中给学生设置一定的问题,引导学生进入运用所学知识解决实际问题的境地,使学生由被动接受知识的客体变为创造性思维的主体。

2、教学手段

(1)多媒体教学与实物相结合

利用多媒体课件,将计算机绘图及设计基础课程空间与平面的对应关系,通过各种媒体生动形象的表达出来。同时结合实物进行教学,提高学生对教学内容的理解程度。

(2)利用网络教学资源进行辅助教学

利用计算机绘图及设计基础网络课件等网络教学资源,教师可进行网上授课、答疑,学生可以自学、自测课程内容,不受时间、地点的限制进行自主学习。

(3)由于课内较多地使用多媒体课件教学,课后配有网络课程辅助教学,因此,课堂授课信息量可以大大增加,同内容相比,授课学时可以缩减1/6。

(4)良好的教学方法、教学手段和教学环境促进了学生的自主学习, 许多同学为了能够尽快通过技能资格认证考试,课外踊跃上机实践,自觉增加练习时间。

3、教学改革

在教学过程中,针对计算机绘图及设计基础课程的特点以及现代化教学的要求,对该课程进行了一系列改革。

(1)以“设计为主线”,将“计算机图形学”、“工业造型设计”、“计算机绘图及设计基础”、“三维实体设计” 等教学内容进行优化和组合,形成一个完整合理的教学内容体系。

(2)全面使用多媒体教学,借助形象、直观的多媒体教学手段,在有限的学时内,加大了课堂教学内容的信息量,提高了教学质量。运用先进网络技术,实现网上教学、辅导答疑、批改作业,延伸课堂教学,培养了学生自主学习的能力。

(3)注重计算机绘图及设计基础能力的培养,特别加强了对三维实体建模能力的训练,使学生掌握现代的设计方法、设计手段和设计理念。

(4)按课程内容安排教学方法和教学手段,最大限度地发挥传统教学方法与现代教学方法的优势,达到最佳的教学效果。

4、上课学生规模

目前该门课程每年的开课情况如下:

(1)机电工程学院: 机械制造及自动化专业,4个班,240人

                    热能与动力工程专业,  2个班,120人

                    建筑环境与设备专业,  1个班,60人

                    测控仪器专业,        1个班,60人 

(2)材料及化工学院: 过程与装备专业,    1个班,60人

                      化工工艺专业,      2个班,120人、

                      应用化学专业,      1个班,60人

                      环境工程专业,      1个班,60人

                      高分子材料专业,    2个班,120人

(3)艺术设计学院: 工业设计专业,      4个班,100人

全校选修课,60150人    合计约1000人/年

因此本门课程是一门面向全校多个专业的量大面广的专业基础课程。