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CAD/CAM技术最新发展与应用
摘要：本文主要介绍了CAD/CAM的最新发展、动态以及应用领域。通过分析现阶段的现状，展望了其发展趋势。
随着计算机硬、软件技术和其它科学技术的进步与发展，cad／cam技术日趋完善，它的应用范围也不断扩大。今天的cad／cam已广泛应用于数值计算、工程绘图、工程信息管理、生产控制等设计生产的全过程中。它的应用行业已遍及电子、机械、造船、航空、汽车、建筑、纺织、轻工及工程建设等。由于cad／cam技术对传统产业的改造，新兴产业的发展，劳动生产率的提高，市场竞争能力的增强产生巨大的影响，因此cad／cam技术的发展与应用水平已成为衡量一个国家科学技术现代化和工业现代化的重要标志之一，在一定程度上能反映出一个国家的综合实力。
世界cad/cam最新技术动态与产品开发
CAD/CAM(计算机辅助设计及制造)技术产生于本世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中,随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM技术评为当代(1964-1989)十项最杰出的工程技术成就之一。三十几年来CAD技术和系统有了飞速的发展,CAD/CAM的应用迅速普及。在工业发达国家,CAD/CAM技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展,由大型企业向中小企业推广,由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。而且这一技术正在从发达国家“流向”发展中国家。
CAD是一个包括范围很广的概念,概括来说,CAD的设计对象有两大类,一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品,即工程建筑,国外简称AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今,CAD技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域,产生了巨大的经济及社会效益,有着广泛的应用前景。
CAD在机械制造行业的应用最早,也最为广泛。采用CAD技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板”,更新传统的设计思想,实现设计自动化,降低产品的成本,提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业,建立一种全新的设计和生产技术管理体制,缩短产品的开发周期,提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计,而且投入大量的人力物力及资金进行CAD/CAM软件的开发,以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。计算机辅助建筑设计(ComputerAidedArchitectureDesign,简称CAAD)是CAD在建筑方面的应用,它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAAD软件从
最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件,CAAD技术已开始被广为采用,这不但可以提高设计质量,缩短工程周期,还可以节约2%至5%的建设投资,而近几年来我国每年的基本建设投资都有几千亿元之多,如果全国大小近万个工程设计单位都采用CAD技术,则可以大大提高基本建设的投资效益。CAD技术还被用于轻纺及服装行业中。以前我国纺织品及服装的花样设计、图案的协调、色彩的变化、图案的分色、描稿及配色等均由人工完成,速度慢、效率低,而目前国际市场上对纺织品及服装的要求是批量孝花色多、质量高、交货要迅速,这使得我国纺织产品在国际市场上的竞争力不强。采用CAD技术以后,大大加快了我国纺织及服装企业走向国际市场的步伐。
如今,CAD技术已进入到人们的日常生活中,在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。电影拍摄中利用CAD技术已有十余年的历史,美国好来坞电影公司主要利用CAD技术构造布景,可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做到的布景。这不仅能节省大量的人力、物力,降低电影的拍摄成本,而且还可以给观众造成一种新奇、古怪和难以想像的环境,获得极大的票房收入。比如美国的《星球大战》、《外星人》、《侏罗纪公园》等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片《玩具总动员》,都取得了极大的成功。轰动全球的大片《泰坦尼克》应用了大量的三维动画制作,用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外,动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术,实质上也是一种虚拟现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。近十年来,在CIMS工程和CAD应用工程的推动下,我国计算机辅助设计技术应用越来越普遍,越来越多的设计单位和企业采用这一技术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。目前,我国从国外引进的CAD软件有好几十种,国内的一些科研机构、高校和软件公司也都立足于国内,开发出了自己的CAD软件,并投放市场,我国的CAD技术应用呈现出一片欣欣向荣的景象。
CAD/CAM技术的发展趋势
1、集成化
集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统如果没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用；PPC
系统如果没有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除“自动化孤岛”，取得最佳的效益。
2、网络化
21世纪网络将全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。CAD/CAM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统；对生产过程中物流，能进行管理的物料管理应用系统等。
3、智能化
人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。
结语
综观先进制造技术的发展，可以看到，未来的制造是基于集成化和智能化的敏捷制造和“全球化”、“网络化”制造，未来的产品是基于信息和知识的产品。CAD/CAM技术是当前科技领域的前沿课题，它的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展，已经产生并必将继续产生巨大的社会经济效益。
对学校教育教学的一点建议
对于如何科学的设置课程？
现在的课程设置，一般都是按照二期课改的要求来进行的，这一点无需改动，只是在细节上要有所改进。各门学科都很重要，要保证符合二期课改要求的前提下，尽量安排好自修课的使用。科学调整，松紧结合，把自习课课时安排到科目，老师跟班“自习”，把学习的主动权交给学生，这样就能时刻了解学生对本科目的学习状况，有利于及时发现问题，解决问题。从我这两年以来的新疆班晚自修经验来看，新疆班学生对自修课教师跟班“自习”还是很受欢迎的，有问题要问的学生及时的解决了问题，已经掌握的学生可以有更多时间去复习旧知识，预习新课等等，是自修课的效率大大提高。我想这个现象能不能在全校都推广一下呢？
如何科学地处理好集体备课编制学案和老师个人备课撰写教案，形成个人教学特色的关系？
集体备课是提高备课质量的重要备课形式。它可集思广益，将个人才智转化为集体优势，共同提高教学质量。集体备课可以统一进度；统一教学目的；统一每一节课授课的共性内容；统一重难点；统一作业；统一考查等等。它有利于充分发挥集体智慧，做到知识共享；有利于准确把握教学的重难点，整体教学水平的提高；有利于教研活动的开展；有利于省时、省力，提高工作效率；有利于资料共享，提高教学质量；有利于增进老师之间的相互了解，培植一种交流、合作、研究的学术气氛；有利于开发学校现有的教育资源，推广学校优秀老师的教学经验，缩短年轻老师的成长周期，节减学校培训经费。经过集体备课编制的学案是集体智慧的结晶。但由于每个人的教学风格不同，教学对象不同，自己对教学理论、教学方法、教学内容的理解不同，可以在集体备课的基础上，进行二次备课，使自己的教案具有个性化特征，从而使形成自己的教学特色。这两者并不矛盾。如何提高教学有效性？
提高教学质量和效率是教师在教育教学活动中追求的基本目标。教学有效性就是在教学活动中，教师采用各种方式和手段，用最少的时间、最小的精力投入，取得尽可能多的教学效果，实现特定的教学目标，满足社会和个人的教育价值需求而组织实施的活动。根据新课程理念，我们认为，提高教学有效性可以采用以下几种策略：
1、创建和谐的课堂气氛
教师应善于运用一些策略，创建和谐的课堂氛围。如多用描述性语言，少用评价性语言；教师应对学生多些激情，让学生感觉到老师对自己的重视；教师与学生之间平等相处，教师不要以权威自居；教学中遇到问题时，教师应与学生共同解决，要尊重学生的看法；处理问题应灵活，避免死板、僵化。
2、转变教学观念
多数教师认为，教学就是让学生掌握知识、技能，遵循教师讲、学生听的模式。在教学中不能关注每一个学生的反应。实际上，教学是一个活动变化的过程，师生在此过程中共同建构自己的世界。教学要以学生为主，以学生现有的发展水
平、兴趣爱好为出发点，而不是以教材、预定的教学设计为主。要注重教学的情意性，使课堂教学焕发出活力。
3、加强教学的互动性
要想提高教学的有效性，教师应改变以往教师—学生之间单向的教学互动，寻求建立一种有效的双向或多向的师生教学互动。教师应该做的是如何使各种互动方式有效地运行，提高课堂教学的效率。教师在加强教学互动性时，应注意以下几个方面：一是在师生互动的过程中，教师的角色不是绝对权威，不能以尊长的姿态与学生交往，而应以平等的姿态加入学生的交往。二是教师要建立多层次的互动，因为在教学中的互动是多层次、多方面的，每一方面的层次都会对教学产生影响，充分利用多层次的教学互动可以提高教学的有效性。三是教师在教学中还要根据具体情况，灵活地运用教学的互动性，为提高课堂教学的有效性提供保证。
4、加强课堂管理
在空间管理上，教师应注重教学环境的空间设计，将每个学生置于自己的视野范围内。在空间距离上，能够灵活地与每位学生顺畅交往。学生的座位不宜安排得过于死板，应方便师生、生生之间的互动。在时间管理上，坚持时间效益观，最大限度地减少时间的损耗；把握最佳时域，优化教学过程；保持适度信息，提高知识的有效性，并提高学生的专注率。在问题行为管理上，运用先行控制策略，事先预防问题行为，如要学生明确行为标准、降低挫折水平、保持建设性课堂气氛等；运用行为控制策略，及时终止问题行为，如鼓励和强化良好行为、运用良好的方法终止问题行为等；运用行为矫正策略，有效转变问题行为，如正确认识问题行为，遵守问题矫正原则引导学生转变问题行为等。
5、教师应提高自身的教学技能
教师应做好充分的课前准备，活化教材。教学内容要贴近生活实际，激起学生的兴趣。在教学过程中，教师所提的问题应具有开放性，让学生有充分讨论与发展的空间和时间。对于学生的回答，教师要及时予以反馈，以增强学生的学习动机。教学可借助实物、媒体等增强学生的体验。
教学组织形式应趋向多元化，保障师生、生生之间的合作与互动。教师应形成自己独特的教学风格，实施个性化教学。
如何设计布置作业，提高训练的有效性？
在作业布置上，要设计合理的作业，尽量把当天所学知识的重点难点，以作业的形式让学生巩固；各年级每天的作业量不超过2小时，杜绝布置机械重复和大量抄写的作业。对于其他教辅上的练习，要有针对性的挑选习题，不必要让学生对同类型的题目机械重复，以减轻学生负担，使学生不开夜车，保证充分的休
息时间。
如何设计、编制试卷，提高命题质量和测试的针对性和有效性？
考试作为测试学生学习效果的一种手段，有着导向、激励、反馈和调控等多方面的功能。对于试卷的设计，我认为应从以下几个方面入手：
1.题型： 继承创新又多样化。
对于生物来说，试卷的题型无非就是选择和填空（大的简答题跟填空差不多），题型比较死板，应该多增加一些开放性的题目，增加试卷的灵活性。
2.份量：据班而定灵活掌握。
一张生物试卷到底以多少道考题为宜？这没有统一的客观标准，一般情况下，以该班大多数中等程度的学生能在考试时间内基本完成为标准。容易做的考题可以题目数量适当多些，相反，难度较大的试题题目数量应适当少些。
3.内容： 趣精活创瞻前顾后。
试卷的考查内容要具有“趣味性、精练性、灵活性、创新性”四个特征，也就是“趣、精、活、创”四个字。
“百学趣当先”。我们设计的考题无论从内容到形式和结论，都要体现一个“趣”字。让学生在轻松、愉快的考试中解答出来，考题尽量从学生中来，贴近生活，紧跟时代，语言儿童化，丰富多彩。考题要少而精，实而不华。考题答案要有自主性、开放性、多元性，让学生个性得以张扬；创新性是民族发展的灵魂，没有创新就没有发展，考题的形式可以由单项练习变为综合练习，内容由单学科知识考题变为融汇其他学科知识的综合考题。
总体上来说，试卷的考查内容要以近段时间所学的知识为主要考查内容，同时兼顾前所学知识，促使学生去复习巩固以前所学知识，也要考虑到以后所学知识，对学生学习后面章节知识内容起着导学的作用，也就是考查内容要瞻前顾后。
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