软件设计论文软件课程设计论文：利用CAXA实体设计软件提高中职《机械制图》教学效果

1、软件设计论文软件课程设计论文：利用CAXA实体设计软件提高中职机械制图教学效果【摘要】 机械制图是工程技术人员必备的基本功，是机电工程专业一门重要的专业基础课。由于中职学生没有平面几何和立体几何的学习基础，再加上中职学生本身的能力不够，机械制图对中职机电工程专业的中职学生来说一直都是一门较为困难的课程，为了帮助学生克服机械制图的学习困难，我们利用CAXA实体设计软件与机械制图进行了有机地整合，并进行对比实验，对实验数据进行了数据分析，并试图从理论上对实验结果进行了分析。【关键词】机械制图；CAXA；实体设计软件；课程整合；教学效果图样是人类基于二维的平面纸张、羊皮等来表达三维立体物体的一门科学，是人类改造自然、征服自然的奋斗历史中光辉的一页，是工程界的语言。机械制图是工程技术人员必备的基本功，是机电工程专业一门重要的专业基础课程。中职学生从初中升入职业学校，没有平面几何和立体几何的学习基础，加上中职学生本身空间思维和空间想象能力有限，机械制图对中职学生来说一直是难度较大的一门课程。为了帮助学生克服学习机械制图的困难，我们利用CAXA实体设计软件与机械制图进行有机的整合，利用CAXA实体

2、设计软件作为教与学的平台，提高了中职学生空间思维和空间想象力，同时，也促进了中职学生识图能力的提高。1 CAXA实体设计软件与机械制图课程整合整合的主要含义是综合、融合、集成、成为整体、一体化等。在哲学意义上，整合“是指由系统的整体性及其系统核心的统摄、凝聚作用而导致的使若干相关部分或因素合成为一个新的统一整体的建构、序化过程”。它揭示的是事物自身内在的机制，它的理念是从事物自身出发，着眼于自身及其各个因素、部分，最终落脚于事物自身的存在和发展变化1。CAXA实体设计软件是由北京数码科技有限公司（CAXA）开发的CAD软件，是具有自主知识版权的CAD软件，其最新版本是CAXA实体实计2008版。CAXA实体设计采用拖放图素的方式设计，就如同搭积木一样直观简单，可以随意拉伸、缩短，能轻松有趣的完成设计，并不需要花费很长时间去学习。CAXA实体设计是一种基于创新设计的三维设计软件。它以智能图素为主体，通过添加、拖放智能图素，可以高效快速的完成产品的设计。CAXA实体设计在设计方法上更加贴近设计人员的设计思路，它可以将设计人员的模糊或不成熟的想法在三维环境下直接、快速的表达出来，然后再按自己

3、的思路做动态修改（通过智能图素的添加、拖放来实现），最终形成产品。随着工业生产的飞速发展，传统的机械制图与机械产品的设计方式在新的形势下也呈现出新的发展态势。大量工程软件的开发与应用，工程界的设计方式也产生了巨大的变化，基于三维实体设计理念使我们的设计表达方式发生革命性的转变。因此，机械制图课程培养学生的计算机绘图能力和三维实体建模能力，是现代工程图学发展的必然趋势，也是数字化机械产品设计和制造对机械制图提出的新要求2。为了适应这种发展的必然趋势，机电工程专业都纷纷开设计了相关的三维设计软件的学习课程，由于象PRO/E、UG和SolidWorks等三维软件都是基于二维草图绘制的基础上，对所绘的二维图进行拉伸、旋转、扫描或放样等特征形成实体，如此依次添加零件，形成最后产品。所以，三维软件的学习都是安排在有一定的机械制图基础之后再学习。而CAXA实体设计软件的主体建模理念是基于智能图素，其建模思想是采用搭积木的思想来构建三维模型。因此，中职生有建模理念的内化基础。CAXA实体设计软件与机械制图课程有同时学习的可能性，有整合的基础。CAXA实体设计软件与机械制图课程整合是指把CAXA实体设计

4、院软件与机械制图的教学有机地结合起来，帮助教师的教及学生的学。随着计算机三维软件技术在机械领域的应用实践，机械图样的绘制方法，已经发生了根本性的变化，以往在工程设计人员思想中形成设计理念后再转化成机械图样，然后进行样品制造，再修改。而现在工程设计人员可以直接利用三维软件形成三维虚拟产品，制成虚拟样机，进行虚拟的产品分析后利用三维软件的二维工程图的转化技术直接形成工程图样指导生产。制图不再从平面开始而是从立体零件开始。以往的制图教学的重点和内容的改革也十分必要，但我们也必须看到，平面的机械图样在目前或将来的不久其指导生产和作为技术文件的地位是不会改变的；另外作为中职层次的机电专业的学生，毕业后将在第一线从事生产实践活动，其识读机械图样的能力是其工业化生产的基础。因此有人提出中职学生机械制图可以改为机械识图。但怎样来检测识图能力的高低或者怎么样来训练识图能力却一直没有合适的方法，因为用什么方样还原由三视图在思维中通过空间的和形体的综合能力而形成的思维立体需要用适当的方式表达出来，利用CAXA实体设计软件整合在机械制图课程中，CAXA实体设计软件恰好可以充当这种图象思维的表达工具，这样就有可

5、能来判定这种空间和形体思维的正确与否。这样在教材的整合上，我们在安排了基础的制图基本知识之后。利用4至6个学时安排学习CAXA实体设计软件，这样在机械制图以后的教学中教师可以用CAXA实体设计软件来展示三维虚拟物体，让学生可以从不同角度来观察物体，并能立即观察到从某个角度得到的视图，另一方面，学生可以自己构建投影空间来观察，并利用CAXA实体设计软件还原头脑中的由机械图样得到的物体。基于这种整合思路，2006年底，我校申请承担了中央电化教育馆专项课题中职机械制图教学中，三维虚拟教学平台的构建与应用研究。2 CAXA实体设计软件与机械制图课程整合的效果为了观察CAXA实体设计软件与机械制图课程整合的教学效果，我们进行了一系列的调查与实验，并对实验班级和对照班级的空间思维、空间想象能力和三视图识读能力进行了测试。为保证实验数据具有较高的效度和信度，我们利用三视图识图测试系统软件来测试。三视图识图测试系统是一种基于立方单元构造三维模型的方法3，通过设定一定的参数，能自动生成一定复杂程度的三维立体模型，并能依据三维模型，利用三视图成形原理自动生成三视图；同时，也能根据三视图，生成三维模型，并产

6、生随机的三维模型来提供选择。三视图识图测试系统采用软件自动生成的方法，智能生成复杂等级可定的三视图测试题。试题随机生成，题量巨大，此方法有别于调用题库的数据库生成试题的方法。调用题库生成测试题的方法，题库内的试题是预先设计和安排的，试题的数量有限，且调用题库内的试题生成一套测试试题要充分考虑每一题的测试效度和信度，最后生成的测试试题的效度和信度也无法充分保证。因此利用立方体成形方式生成的三视图识图测试题，每位同学之间的试题都可能不同，甚至，每一次启动软件生成的测试题都是不同的，但同一份试卷、同一级别的试题其难度（复杂程度）是一样的，因为其每一级别的题型的复杂程度由每层的立方体的最大数量和层数来决定，当每的立方体的最大数目和立方体的层数确定后，三维模型的复杂程度就大致相同，这样，测试题的效度和可信度得到有效保证。从结果可以看出，两样本的方差为齐，由于方差齐性检验结果为方差齐，所以用方差齐时的t检验结果，即t=-4.330,v=89,p=0.0000.01。由于，样本试验班的平均数为70.6585大于对照班的平均分数57.1800，所以说明实验班的成绩对比对照班级成绩有极显著差异，实验班级

7、成绩比对照班成绩有显著的提高。同时可以看到，对照班级花费的平均时间为28:43:35，而实验班级的平均时间为33:30:51。对照班级每百题学生测试组数为87.02题，而实验班级每百题学生测试组数为97.83题。也就是说学生在测试时，所用的时间更长，所做的题数更多。可以这样理解实验班级学生的存浸度更高了，学生的兴趣更高了。以往在机械制图教学中，三视图和三维物体就好象河的两岸，投影规则就是联系两岸的纽带。三视图和三维物体都是可以表象的，即可以用表面表达出来用眼睛观察，而三视图和三维物体的转换在大脑里存在点、线、面和体的条件转换，这些转换的条件和结果都存储在大脑中，相对物体的复杂层度，其存储的信息量也越大，在大脑里的综合处理能力也要求越高。另外，一幅复杂的三视图其表达的信息量不论重要与否所有的特征与信息是同时呈现在读图者面前，要读懂复杂的三视图首先必须对三视图的表达信息进行分类，比如说尺寸信息、加工技术信息和形体特征信息等，分类后再处理形体特征，各个部分的形体特征分类处理后，再利用形体的尺寸信息和形体的定位尺寸信息综合形成零件。三视图和三维物体的转换是有步骤的，这些步骤都在大脑里完成，因此对学生的能力要求较高。利用CAXA实体设计软件作为工具来帮助进行机械制图的教学，最大的作用体现在CAXA实体设计软件可以帮助学生进行空间思维和空间想象。学生面对一幅三视图，他可以使用CAXA实体设计软件一步一步分析各个特征。因此其思维的过程可以呈现出来，可以让学生分类处理三视图的信息，并能检验其思维的正确与否。这样CAXA实体设计软件可以成为空间思维和空间想象的工具。就好象教人写说明文或者议论文一样，教会学生写作的方法和步骤后，如果没有学生的写作实践的训练，学生也不会立即写出好的文章。CAXA实体设计软件可以成为学生空间思维和空间想象的训练工具。利用CAXA实体设计软件作为机械械制图教学的工具，可以有效提高中职学生的空间想象力和空间思维能力，既而提高学生的三视图识读能力。也有效促进了机械制图教学改革。【参考文献】1李克东,谢幼如.信息技术与课程整合的理论与实践M.北京:北京师范大学出版社,2002.2王于平.机械制图课程改革的基点J.机械工程与自动化，2004（2）：77-79.3贺爱东.智能三视图识图测试系统CAI课件的开发J.教育信息技术,2003年10期.

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