摘要： 本文通過(guò)對(duì)引入計(jì)算機(jī)技術(shù)的《工程制圖》教學(xué)改革中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出有效結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的方式，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有利于增強(qiáng)工程制圖課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 工程制圖計(jì)算機(jī)技術(shù)教學(xué)效果

一、引言

《工程制圖》是工科專業(yè)學(xué)生在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)的重要基礎(chǔ)課程，主要講授工程圖樣形成的理論基礎(chǔ)和規(guī)范的表達(dá)方法。工程圖樣是工程界的技術(shù)交流語(yǔ)言，正確識(shí)讀和繪制工程圖樣是工科學(xué)生應(yīng)該掌握的基本技能。但是筆者常常從專業(yè)課教師處聽(tīng)到抱怨，現(xiàn)在的學(xué)生讀不懂零件圖、裝配圖，不論是課程設(shè)計(jì)還是畢業(yè)設(shè)計(jì)有相當(dāng)比例的學(xué)生制圖一塌糊涂，毫無(wú)規(guī)范性，相比于十多年前的學(xué)生，制圖技能明顯退化。從21世紀(jì)初期發(fā)起的引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，甩掉圖板丁字尺的制圖教學(xué)改革至今已有十多年，從專業(yè)課教師的反饋信息來(lái)看，教學(xué)效果并沒(méi)有得到有效的增強(qiáng)，甚至還有所減弱?，F(xiàn)根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)歷對(duì)教改成效不理想的原因進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)方法，對(duì)增強(qiáng)《工程制圖》課程的教學(xué)效果有一定的成效。

二、將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入《工程制圖》的教學(xué)改革中需要考慮的問(wèn)題

1.教學(xué)目標(biāo)的定位

在《工程制圖》教改中有同行提出以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)三維造型設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，采用計(jì)算機(jī)制圖，弱化手工儀器制圖。但是《工程制圖》課程一般都在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)，而《機(jī)械設(shè)計(jì)》等專業(yè)基礎(chǔ)課及工廠實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程一般在二年級(jí)以后才開(kāi)設(shè)，在專業(yè)知識(shí)缺乏的背景下，談造型設(shè)計(jì)有點(diǎn)空中樓閣的感覺(jué)。況且由于地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，學(xué)生入口的計(jì)算機(jī)操作水平相差巨大，計(jì)算機(jī)繪圖技能也不可能一蹴而就，至少需要一學(xué)期的熟悉。因此制圖課的重點(diǎn)還是在于基本理論和技能的培養(yǎng)，通過(guò)學(xué)習(xí)掌握國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、投影的知識(shí)、零件圖、裝配圖的表達(dá)方法等理論知識(shí)，培養(yǎng)查閱標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)讀和繪制零件圖、裝配圖的基本技能。強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)繪圖技能而忽略傳統(tǒng)的手工制圖技能讓學(xué)生兩方面都做不好，不能有效鞏固課程所學(xué)理論知識(shí)。

2.三維建模在《工程制圖》中的作用及軟件的選用

隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)廣泛采用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，如ProE、SolidWorks等，設(shè)計(jì)過(guò)程先由概念設(shè)計(jì)到三維特征建模，然后生成二維投影圖，最后編輯成工程圖樣。之所以要編輯成二維圖樣，是因?yàn)楫?dāng)前的加工業(yè)主要還是依賴二維工程圖，但是多數(shù)三維軟件生成的二維工程圖紙不規(guī)范，需要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作相應(yīng)修改。而已經(jīng)進(jìn)入設(shè)計(jì)層面的高年級(jí)學(xué)生往往重視三維建模，而忽略制圖的基本規(guī)范，最終編輯出來(lái)的圖紙很難讓人滿意。

因此在低年級(jí)階段應(yīng)該打好基礎(chǔ)，嚴(yán)格要求制圖規(guī)范，重點(diǎn)培養(yǎng)識(shí)圖、制圖技能。識(shí)圖的關(guān)鍵在于建立實(shí)物與投影的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即空間構(gòu)型能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)在制圖課中可作展現(xiàn)空間構(gòu)型的輔助工具，而非設(shè)計(jì)工具。應(yīng)該選用學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)容易掌握的軟件，當(dāng)前一般選擇AotoCAD軟件。

3.學(xué)時(shí)縮減下課程內(nèi)容的刪減

隨著多媒體教學(xué)的開(kāi)展及學(xué)生開(kāi)設(shè)課程的增加，工程制圖課程的學(xué)時(shí)被大量削減，課程內(nèi)容也需要重新整合，整個(gè)課程體系應(yīng)以“體”作為核心，拋棄一些抽象的理論知識(shí)，更加注重實(shí)用性，首先正投影法依然是從“體”到圖的理論基礎(chǔ)，其次是構(gòu)成“體”的基本要素——點(diǎn)、線、面的投影規(guī)律，由淺入深培養(yǎng)學(xué)生形成從空間到投影，投影到空間的正確思維習(xí)慣（在此刪去線與線、線與面、面與面的相互位置關(guān)系等內(nèi)容），最后是基本體、組合體的投影、零件和裝配體的表達(dá)，借助多元化工具幫助學(xué)生建立體與投影的轉(zhuǎn)換關(guān)系。零件圖、裝配圖的識(shí)讀是體現(xiàn)《工程制圖》課程教學(xué)效果的關(guān)鍵，在課程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)零件圖、裝配識(shí)圖訓(xùn)練，并結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)引入典型的工程構(gòu)件，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，與專業(yè)課程做好銜接。

三、引入計(jì)算機(jī)技術(shù)后，教學(xué)和實(shí)踐手段的變革

1.教學(xué)手段——傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)的制圖教學(xué)采用粉筆在黑板上一筆一畫(huà)繪制投影圖，結(jié)合實(shí)物模型和肢體語(yǔ)言可以讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到圖形的來(lái)龍去脈，與實(shí)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，老師也可以根據(jù)課堂具體情況靈活設(shè)計(jì)問(wèn)題，達(dá)到良好的教學(xué)互動(dòng)。這在講解簡(jiǎn)單形體的投影時(shí)效果非常好，但是實(shí)物模型有限，當(dāng)沒(méi)有模型時(shí)，學(xué)生就感覺(jué)抽象難懂。復(fù)雜的零件圖、裝配圖也只能借助掛圖，在教學(xué)班人數(shù)劇增的大教室里很難看清楚，難以取得很好的教學(xué)效果。

采用多媒體教學(xué)后，教師事先準(zhǔn)備大量素材制作幻燈片和動(dòng)畫(huà)視頻，讓課程更加形象生動(dòng)。但是顯示投影圖的幻燈片和電腦三維模型窗口常常需要反復(fù)切換，不方便對(duì)照。而且教師容易對(duì)著幻燈片照本宣科，忽略了與學(xué)生的互動(dòng)，課堂進(jìn)度也會(huì)不自覺(jué)加快，每堂課的知識(shí)容量大。很多同學(xué)都感覺(jué)上課聽(tīng)懂了，但是一做作業(yè)就茫然，其原因是學(xué)生來(lái)不及對(duì)所接收的大量信息進(jìn)行思考，沒(méi)有轉(zhuǎn)化成內(nèi)在的認(rèn)知。

因此，筆者在課堂上采用三段式教學(xué)：多媒體課件講解、學(xué)生練習(xí)、板書(shū)評(píng)講。板書(shū)講解同時(shí)輔以AutoCAD軟件制作的模型，簡(jiǎn)單的形體可當(dāng)場(chǎng)制作，復(fù)雜的則預(yù)先做好，學(xué)生在360度全方位觀測(cè)模型，對(duì)照黑板上投影圖的同時(shí)，也對(duì)物體的構(gòu)型過(guò)程有所了解，潛意識(shí)中滲透了對(duì)實(shí)體三維造型的理解。將傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有效結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能取得不錯(cuò)的教學(xué)效果。

2.實(shí)踐手段——手工制圖和計(jì)算機(jī)繪圖并重

《工程制圖》的實(shí)踐性相當(dāng)強(qiáng)，每個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)下都需要完成相應(yīng)的作圖練習(xí)，工程圖樣通過(guò)大量線條和少量文字對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行完整、清晰的描述，作為加工和維護(hù)產(chǎn)品的技術(shù)資料。作為工程界的交流語(yǔ)言，工程圖樣中對(duì)于形體的表達(dá)方法、線條形狀、線條寬度及文字書(shū)寫等都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不論用傳統(tǒng)的手工制圖還是采用計(jì)算機(jī)繪圖都必須嚴(yán)格遵循。

傳統(tǒng)的手工制圖要求學(xué)生借助圖板、丁字尺、圓規(guī)、三角板、鉛筆等工具在圖紙上按規(guī)定制圖。學(xué)生上手容易，只要有工具就能畫(huà)，但是要完成一幅高質(zhì)量的圖紙就比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至連鉛筆的削法和運(yùn)筆方式都有所考究，很多同學(xué)不是做不好，而是沒(méi)有耐心去做。

計(jì)算機(jī)繪圖只需要事先設(shè)定好線型、線寬、文字樣式的相關(guān)圖層，利用便捷的繪圖和編輯功能，就可以按規(guī)范快速做出完美的圖紙。但是繁雜的命令讓學(xué)生無(wú)法立馬上手，必須通過(guò)一段時(shí)間的軟件操作培訓(xùn)才能作圖，而且必須要在有電腦的前提下才能完成。

在引入計(jì)算機(jī)技術(shù)的教學(xué)改革中，很多同行提倡甩掉用圖板丁字尺的傳統(tǒng)手工儀器制圖，直接采用徒手繪制加計(jì)算機(jī)繪圖。制圖標(biāo)準(zhǔn)中的繁瑣規(guī)定，必須加以反復(fù)的肢體訓(xùn)練才能形成深刻印象，才不致輕易忘記。采用徒手繪制，很多同學(xué)會(huì)忽略規(guī)范，潦草作圖；而計(jì)算機(jī)繪圖，一部分電腦操作技能薄弱的同學(xué)無(wú)法快速完成，會(huì)采用不誠(chéng)信的拷貝方式來(lái)敷衍老師。因此，手工制圖在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)規(guī)范的掌握上不可或缺。

在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)穿插計(jì)算機(jī)繪圖技能的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能盡快掌握計(jì)算機(jī)繪圖技能，而課后練習(xí)可采用手工制圖、計(jì)算機(jī)繪圖和徒手繪制相結(jié)合。例如組合體部分的內(nèi)容，可以用手工制圖完成三視圖的繪制，用計(jì)算機(jī)繪圖完成三維建模；零件圖的測(cè)繪可以先徒手繪制，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖。

四、有效利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成課后輔導(dǎo)，養(yǎng)成學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立課后輔導(dǎo)系統(tǒng)，學(xué)生根據(jù)需求自主選擇輔導(dǎo)幫助，不受時(shí)間和空間的限制。例如，利用三維建模軟件針對(duì)習(xí)題建立基于網(wǎng)絡(luò)的三維模型庫(kù)，學(xué)生對(duì)照相應(yīng)的虛擬模型，完成作業(yè)，既能有效利用時(shí)間，減輕學(xué)習(xí)壓力，又能逐步提高空間思維能力和識(shí)圖能力。利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)建立基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬裝配實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生根據(jù)裝配圖進(jìn)行虛擬裝配，了解部件的工作原理及裝配過(guò)程，既能提升識(shí)圖能力和動(dòng)手能力，又能增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

推薦學(xué)生訪問(wèn)國(guó)內(nèi)國(guó)際優(yōu)秀的課程建設(shè)網(wǎng)站，博采眾家之長(zhǎng)，拓寬視野。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，能很好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

五、結(jié)語(yǔ)

將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入《工程制圖》，以培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖和規(guī)范制圖的能力為中心，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)手段，采用手工制圖和計(jì)算機(jī)繪圖并重的實(shí)踐手段，逐步滲透三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念和工程意識(shí)，能較好地實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。

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