摘要：近些年，我国的科学技术水平不断提高，当下，机械设计课程在很多院校中都有所涉及，与其他学科相比，机械设计课程内容的实践性较强，因此很多教师为了可以帮助学生们更加深刻地理解和认知机械设计课程内容的精髓，将计算机技术引入课堂教学活动中。接下来，笔者将从机械设计概述、计算机技术的应用优势、具体应用、教学案例等内容展开一系列地论述，希望可以对从事机械设计教学工作的教授提供一些参考。
关键词：计算机辅助技术；机械设计；教学；应用分析
引言
在当前德国工业4.0和中国制造2025等大背景下，三维技术普及化是必然趋势。“计算机辅助设计”是一门重要的专业必修课，是为了适应机械、建筑、设计学科的发展而开设的一门现代化技术类课程。对于机械专业该课程的开设主要使学生对二维和三维计算机辅助设计的基础知识、基本理论和基本技能有深入的了解和具体实际操作技能，使学生能初步掌握计算机辅助设计的基本方法。三维计算机辅助设计的零部件不仅所见即所得，而且由于全相关，零件、装配和工程图中的修改可以实现牵一发动全身；并且可以对零部件进行质量属性评测、装配干涉检查、空间运动仿真、应力应变分析、可加工性分析以及模拟仿真制造等一系列的功能，极大地提高了设计水平和效果以及设计效率。数字化时代下的产品设计和加工制造已由三维设计技术和制造迅速取代传统的二维设计和制造方式。如何快速适应当前形式，加强计算机辅助设计课程的教学质量是当前迫切需要解决的问题。由于课程实践性强的特点，而传统的教学模式存在着相当大的弊端，显然已经不能适应机械类专业的工作要求和社会需求。所以对此问题的研究具有重大意义。
1 计算机辅助技术在机械设计教学活动中的现状和存在的问题以及优势
1.1计算机辅助技术在机械设计教学活动中的现状和存在的问题
传统的机械设计教学活动已经无法适应现代化的社会发展。机械设计与其它的教育内容相比有很大的差异，而且它的教育历史比较久远，但依然在现代化社会当中占 据着重要的地位，主要有以下几个方面：第一，从教学环境 来看，由于专业开设时间过久，大部分学校的教学设施已 经老化，教学器材早已被时代所淘汰；第二，受传统的教育 观念影响，学校和教师奉行的教学手段制约了学生动手操作能力的培养。同时虽然近年来素质教育已经逐步推行，但是应试教育的观念早已根深蒂固，教师在讲课时采用的 是一言堂、满堂灌的方式，导致学生自主学习和自主思考 的时间较少。
1.2技术优势
与传统的机械设计工作相比，将计算机技术应用于机械设计的优势主要体现在以下几点：第一，大幅度提高机械设计产品的功能特性。由于计算机技术是结合数学模型、电机技术、动态设计以及科学计算的一种综合性较强的技术，因此将该技术应用于机械设计中可以帮助学生们快速发现机械设计中存在的一些问题，并且对其进行改善，避免出现主观臆测，从而提高了学生们所设计机械产品的功能特性；第二，缩短机械设计的时间。计算机技术自身所携带的机械设计库的数据资源非常丰富，学生们在使用该技术进行相关的机械设计工作时，可以显著减少一些重复性的机械工作，从而提高机械设计的效率；第三，修改方便。使用计算机软件进行机械设计时，学生们可以实现在线的快速修改，大幅度减少因机械设计变更对机械零件所产生的损耗，提高机械设计的效率，同时还在一定程度上降低了机械设计课程内容的成本。
2计算机辅助技术在机械教学改革中的主要应用情况
2.1三维造型
教师在应用计算机技术进行机械设计时，可以将一个机械设计产品通过三维立体的形式向学生们展示出来，不仅可以帮助学生更加全面、细致地了解和认知这一机械设计模型，也可以有利于设计人员对该设计模型中参数信息的调整和修改，大幅度提高学生的机械设计效率。传统的机械设计作品通常会附带着一些电子文档来进行详细地标注和说明，而计算机辅助技术则可以很好地解决这一问题，可以根据所创建的数据模型自动生产电子文档，从而有效地提高了机械设计的效率。
2.2基于OBE的教学改革
从课堂教学目标来说，强调以学生为中心，注重“知识系统、能力培养和素质要求”三位一体的课程体系，课堂教学不仅仅是老师讲授，而是促进学生全面、有效发展，如图1所示。让学生明白计算机辅助设计是机械制图、二维计算机辅助设计、机械原理、机械设计以及机械制造等课程的理论知识的综合运用，是“产品设计与制造仿真，而非简单的画图”。让学生在学习过程中把设计、绘图、制造等步骤连接起来，建立基于三维技术的全新机械设计知识系统。在画图的过程中，深入浅出的归纳设计方法和原理，让学生专注于设计方法的总结而非软件的本身，培养规范严谨的工作态度和创新能力。
图1 三维计算机辅助设计课程体系
课堂教学内容方面，以“学生要学什么，而不是老师要教什么”为思考问题的逻辑起点。机械专业学生的就业面广，可从事机械设计、制造工艺规程、工艺工装设备的设计与制造、机械设计与制造的技术管理等，围绕学生就业和学生需求，归纳产品设计的通用方法，讲解最常用的命令，尽量做到选材经典、图文并茂和通俗易通。三维计算机的通常授课思路通常是采用：首先讲解二维草图，主要讲解一些命令；其次讲解特征建模；然后讲解装配设计；最后讲解工程图。本课程授课首先采用的是常用零件参数化授课，如图2所示，将草图、特征、零件综合设计结合到一起进行讲解；然后讲解基本零件的装配方法；最后讲解工程图的建立。
图2 常用零件参数化设计
课堂生态方面，学生要做到学有所获，能够学得积极、学得主动。为能够检验学生学有所得，教师要改进教学方法，从原来的“告诉式”教学模式转向“指导式”教学模式。如图3的轴类零件。通过零件的加工方法确定建模流程：（1）下料—拉伸凸台获得棒料；（2）轴径—反侧拉伸切除获得各个部位；（3）铣键槽—拉伸切除获得键槽；（4）车倒角—倒角完成轴类模型。学习轴类零件的建模，学生学习了圆和槽口的草图命令以及拉伸凸台、拉伸切除和倒角的特征命令。教学过程的流程为：先分析零件、再得到零件加工方法、其次分析使用那些草图和特征命令、然后为学生做示范、最后进行指导。整个教学过程一直有相应的教学目标，以学生为中心，不是单调的学习某个命令。这个过程既提高了学生学习的积极性，也提高了学生解决问题的能力，同时和专业知识联系紧密，达到了学有所得、学以致用的效果。
图3
2.3活跃课堂氛围，丰富了教学手段
课堂上一般是以教师教学为主，这种方式长期使用后，会严重挫伤学生的学习兴趣，不利于提高机械教学水平，而且这样的方式会导致课堂氛围紧张压抑，不利于学生思考。但是如果在课堂上引用电脑技术就可以活跃课堂氛围，它可以改变教师直白的课本讲解方式。
结语
数据的普及力度，以现代化信息技术为载体的计算机技术与机械教学改革的结合是必然的，因此，各大高校的教师必须立足于时代发展的新需求，改变传统的教学手段和教学方式，提高教学质量；学生也要认识到计算机在学习当中的重要作用，充分发挥计算机在学习生活当中的应用。
参考文献：
[1]中共中央宣传部，教育部.中共中央宣传部、教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见（教思政〔2012〕1号）[Z].
[2]张云，谢云峰，蔡妍.高职院校“机械制图”课程教学中网络技术的应用[J].教育与职业，2012（20）：185-186.
论文作者:穆林
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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