盧旭珍

摘要：針對目前工程圖學教學中存在的弊端，從教學手段、教學內容和考核方式等三個方面入手分析，提出了以二維、三維同步并重的教學模式。該模式在圖學教學中有效地融入了計算機輔助繪圖技術的思想和方法，利用計算機輔助設計工具來進行圖學教學，這樣有利于啟發(fā)與培養(yǎng)大學生的工程能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學習、畢業(yè)設計與科研工作奠定良好的基礎。

關鍵詞：工程圖學；教學體系；計算機輔助繪圖

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0188-03

一、傳統(tǒng)教學模式的弊端

1.在教學手段上。圖學課程仍然采用傳統(tǒng)的教學模式，大部分高校采用了多媒體課件進行教學，這樣使學生能更直觀地看到形體的三維立體圖形。但是我們有些年輕的教師缺乏教學經(jīng)驗，有時候沒有把教學內容吃透，上課時，沒有將書面的語言轉換成通俗的語言來跟學生進行講解，這樣多媒體教學就變成了機械的宣讀幻燈片。這樣的教學勢必使教師的講課速度過快，學生聽課時如同走馬觀花，聽不懂教師的講解，學生聽不懂就懶得繼續(xù)聽，如此惡性循環(huán)，上課效率低下。還有的教師課件設計只是將教材上的文字和圖片進行堆砌、羅列，這樣的課件形式過于呆板，教學內容過多，再加上課時少、課程進度快，學生對課程的部分基本內容不能透徹掌握，學生上課聽不懂，作業(yè)練習中的錯誤就不斷，且作業(yè)抄襲現(xiàn)象非常普遍。另外雖然我們一直倡導互動式教學，但是，在實際教學中，師生之間還是很少交流與溝通，課堂氣氛不活躍，學生學習缺乏積極性，課堂教學效果得不到提高，學生普遍認為工程圖學課程枯燥乏味，逐漸對本課程的學習失去了興趣。再有，大部分教師在圖學教學中還是只注重知識的傳授，對學生的具體需求缺乏了解，這樣學生只能感性理解，主觀能動性和創(chuàng)新意識得不到有效發(fā)揮，這樣的教學有悖于“實施創(chuàng)造性教育，培養(yǎng)開拓型人才”的教學目的。

2.在教學內容上。因為《工程圖學》這門課是一門專業(yè)基礎課，所以大部分的高校都是在學生剛上大一的第一個學期就開設本課程。但是其實一幅完整的工程圖樣包含的信息非常豐富，對剛上大一的學生來說學習難度很大。完整的工程圖樣包含一組圖形、尺寸、技術要求和圖樣繪制時的基本信息等內容的繪制，將整個產品設計、制造、檢驗等各個階段的諸多信息貫穿其中。圖樣上所包含的這些信息往往與設計意圖、加工方法和工藝、配合安裝，裝配要求、材料性能等方面緊密聯(lián)系，這就需要學生了解一些相關的專業(yè)知識。另外，現(xiàn)代的產品開發(fā)和設計都普遍采用計算機輔助繪圖技術，所以高校普遍開設了《計算機繪圖基礎》和一些三維軟件建模課程來進行產品的虛擬開發(fā)和設計，這樣有利于實現(xiàn)現(xiàn)代化應用性人才的培養(yǎng)目標。但是我們在圖學教學內容上仍然傳統(tǒng)守舊，表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）在圖學教學中，有些教學內容已經(jīng)過時或者該內容在后續(xù)課程中基本不用，現(xiàn)實生產中也已經(jīng)很少用或者幾乎不用了，而我們有些教師由于缺少創(chuàng)新性，跟不上信息時代發(fā)展的步伐，繼續(xù)將這些內容花費很長的時間來進行講解。表現(xiàn)在我們的授課過程中讀圖訓練普遍偏少，畫圖訓練有點偏多，講授中還是習慣將大部分的學時用于畫法幾何部分，而對于零件圖和裝配圖的讀圖部分這種在專業(yè)實踐中應用更廣泛的內容安排的課時卻較少，這樣學生的讀圖能力得不到有效訓練；另外教學中采用的例子很少與實際產品相結合，導致工程圖學的教學與企業(yè)的實際需求脫節(jié)。

（2）當前，我校工科專業(yè)的《工程圖學》與《計算機繪圖基礎》兩門課程是分開單獨開設的，這樣兩門課的課時雖然增加了，但是把有關聯(lián)的兩門課程分開，就不能有效利用計算機繪圖工具來輔助圖學課程的教學，致使兩門課的教學效果都不是很好，計算機繪圖基礎的內容也不能有效地融入到制圖課程中去。長期分開來講授這兩門課程，導致學生對圖學中的手工繪圖和計算機繪圖基本知識的內容銜接不連貫，學生在后面課程的講授中應用不上圖學的基本知識等問題，造成了知識的脫節(jié)現(xiàn)象嚴重。另外大部分高校制圖模型室的實物模型資源不足，并且實物模型本身不能動態(tài)的表現(xiàn)形體的構型過程，這樣就不能適應不同教學對象、不同教學內容等千變萬化的情況。所以，為了能讓學生快速理解空間形體的結構，建立三維空間的概念，對某些抽象難理解的內容，應將計算機三維繪圖軟件來作為輔助教學手段應用到圖學課程的教學中。那么，如何能合理、高效的將三維建模的內容融合到制圖教學中就是面臨的另一個主要問題。

3.在考核評價體系上。制圖課程的考核評價體系仍然沿用期末卷面筆試成績?yōu)橹?、平時習題練習和繪圖大作業(yè)為輔的單一考核模式，并且平時作業(yè)沒有一個系統(tǒng)的規(guī)范和要求，所以就流于形式。這種考核評價體系側重的是考核學生對《工程圖學》基本理論知識的掌握，而學生綜合運用所學理論知識分析問題和解決問題的能力沒有得到足夠的體現(xiàn)。

二、構建工程圖學二維、三維同步并重的教學模式

1.將多種教學手段綜合有效地應用到工程圖學的理論教學中。我們在教學中要突出學生在教與學活動中的主體地位，要真正以學生為中心，以培養(yǎng)學生的綜合能力為目的，將以往教師只管講課的“滿堂灌”形式，轉變?yōu)閷W生積極參與到教學活動中來的新模式。在教學實踐中，我們可以在現(xiàn)有多媒體課件的教學基礎上，結合自己的講課內容，充分利用網(wǎng)絡課程等資源，要求學生分組，每組學生對課程中某一個知識節(jié)點進行自主預習，提出問題，查閱相關資料，解決問題。要求學生對某一個知識節(jié)點自己組織上課內容，讓學生積極參與到課程教學中來，提高學生的學習興趣和學習能力。為了能讓學生查找到課程的相關資料，將網(wǎng)絡教學充分利用起來，教師以定期與學生進行學習討論。我們可以建立學校的網(wǎng)絡教學平臺，將自己課程的教學大綱、教學日歷、相關的多媒體課件和一些素材資源、電子教案與習題解答等資源上傳到網(wǎng)絡平臺上，這樣采用課堂現(xiàn)場教學、課外網(wǎng)絡學習、學生實踐教學等多樣化的教學形式，有利于學生鞏固所學知識。

2.對教材的內容體系進行整合，打破教材體系，重選內容，重構模式。在教學內容上，將《工程制圖》和《計算機繪圖基礎》以及三維建模軟件等課程的教學內容有機地結合起來，構建二維、三維同步并重的教學模式。圖學課程的教學內容上，可以對圖學理論知識體系的講授學時進行必要的壓縮，刪減畫法幾何部分中的直角三角形法求一般位置直線實長、直角投影定理求垂直關系，還有直線與面以及面與面的相對位置關系，等等內容，適度增加計算機繪圖基礎的教學學時，同時將三維建模軟件的三維構型設計內容進行一些補充，這樣就將軟件作為輔助的教學手段合理、有機地與圖學理論知識的講授過程同步進行了。

具體的教學內容可以分為以下幾個知識節(jié)點來進行講解。

知識節(jié)點一：在制圖基本知識教學中，可以用計算機輔助繪圖軟件畫一幅A3大小的圖紙，并且設置線型、線寬、顏色等內容，將圖學課程中的國家標準有關制圖的規(guī)定如：圖幅、圖框、比例、字體、圖線標題欄等相關知識融入進去。還可以利用計算機繪圖軟件的相應功能對一些平面圖形繪制中的等分線段、圓弧連接、正多邊形畫法、平面圖形的線段分析和尺寸標注等內容進行逐一介紹，這樣讓同學感受繪圖軟件在制圖基本知識方面的應用，達到從兩個方面理解課程內容的目的。

知識節(jié)點二：在基本立體的教學中，可以有效地融入三維建模練習。例如：對于平面立體六棱柱的投影問題分析，可以先教授如何建立六棱柱的三維模型，即如何進行六棱柱的構型設計。如圖1所示，我們首先在三維建模軟件中畫一個平面六邊形，然后將平面六邊形通過拉伸的方法拉伸成六棱柱模型，最后再到三維建模軟件中觀察六棱柱的前視圖、俯視圖和左視圖的三面投影特征。將六棱柱的三維模型與二維投影相比較，六棱柱的各個面和各條棱線的投影特征就可以分析清楚了。基本立體是學習建立復雜形體的基礎，在基本立體的教學中引入三維造型概念，使學生了解和掌握拉伸、旋轉、掃掠和放樣等三維實體建模的基本方法。通過這種方式不僅可以讓學生了解到一些基本構型過程，而且還能夠加強學生對于三維形體的觀察能力，同時對立體概念有一個直觀的認識，能將形體的三維模型和二維投影有機地結合起來。

知識節(jié)點三：在立體表面的截交線和相貫線以及組合體的教學中，我們可以減少課堂黑板作圖和多媒體課件的純演示性講解，而利用計算機繪圖軟件的三維建模方法以及布爾差、并、交等布爾運算的概念進行操作性演示。例如：如圖2所示的軸承座模型創(chuàng)建過程。我們首先利用繪圖軟件創(chuàng)建軸承座組合體的積聚性投影，因為圖形中間有圓孔，所以通過布爾差運算挖掉圓孔。然后運用面域和拉伸等命令將整體進行拉伸，創(chuàng)建出組合體部分模型。接下來同樣的方法創(chuàng)建三棱柱肋板的三維模型。最后，通過布爾并運算將兩部分模型并到一起，就得出了軸承座組合體的模型。通過這種方式不僅讓學生看到了所要講授的立體截交線和相貫線的產生過程，可以利用軟件對同一實例進行擴展式舉例，而且使學生將圖形幾何概念同數(shù)學概念進行了聯(lián)系對比，加深了學生對形體構型過程的理解。

知識節(jié)點四：在形體的表達方式教學中，為了讓學生了解剖視圖的產生過程以及對剖視圖的畫法進行熟練掌握，可以利用計算機繪圖軟件中三維圖形直接生成二維工程圖的功能，將軟件中的三維剖切、三維旋轉等功能以及三維動態(tài)觀察器、渲染等工具逐一進行介紹和學習。這樣可以使學生對對計算機輔助設計軟件的強大功能有更深刻的認識，并且可以比較出用計算機軟件直接生成的二維工程圖與符合國家標準的二維工程圖的差異。通過差異的比較，學生可以對制圖基礎上的二維工程圖進行合理的修改，這樣學生就對剖視圖的概念更加清晰了，并且對繪制剖視圖中需要注意的問題掌握的更加透徹、熟練。

知識節(jié)點五：在標準件和常用件的教學過程中，可以利用計算機輔助軟件中的圖塊的概念，結合工具選項板的一些功能介紹，讓學生掌握如何在圖樣中應用標準件和常用件的一些現(xiàn)有圖塊等有效資源來節(jié)約繪圖時間，并且可以通過一組標準件的動態(tài)裝配過程來展現(xiàn)標準件的裝配圖生成過程。

知識節(jié)點六：在零件圖和裝配圖的教學中，我們可以綜合運用所學知識，利用計算機輔助繪圖和三維建模的軟件作為教學工具，結合圖學課程中的徒手繪圖知識，讓學生親自實踐利用三維建模軟件完成一些零件和裝配的三維模型，再將三維立體模型生成二維工程圖樣，按照工程圖的基本要求，利用計算機繪圖軟件對生成的二維工程圖樣進行修改的全過程，這樣有助于培養(yǎng)學生的綜合能力。

3.以培養(yǎng)學生能力為目的的考核方式改革。以培養(yǎng)學生的綜合能力為目的工程制圖系列課程教學中，我們應加強對學生的學習過程的考核，不應該只通過最后的卷面考試成績來決定學生的課程總成績。我們可以改變這種“一卷定論”的做法，建立分階段、多方位的考核體系，將學生的卷面考核與平時的實際繪圖能力、構型設計能力、形體表達能力，還有產品等的設計創(chuàng)新意識等多方面進行綜合考評。在整個課程的教學中，每一個知識節(jié)點都要具體落實到課堂教學和課外實踐中，分階段設置課堂測試、課堂討論、零件測繪、圖樣最佳表達等環(huán)節(jié)，對知識點掌握程度進行跟蹤。為了培養(yǎng)學生的動手能力，重點考核學生運用所學理論知識分析問題和解決問題的能力，加強學習過程的監(jiān)督，可以將期末卷面成績、工程制圖大作業(yè)成績、平時練習作業(yè)成績、參與課堂教學討論成績、計算機繪圖上機考試成績等多方面成績結合，按照合理的權重設置，全面評定學生的課程總成績。

三、結語

隨著網(wǎng)絡技術和教育信息技術的快速發(fā)展，按照適應高度信息化、數(shù)字化的現(xiàn)代企業(yè)所需要的合格應用型人才的培養(yǎng)要求，重新整合《工程圖學》、《計算機繪圖基礎》和三維建模軟件等工程圖學系列課程的教學內容，重構以二維、三維同步并重的教學模式是順應時代發(fā)展的要求。利用計算機輔助繪圖和三維建模軟件工具，將計算機輔助繪圖軟件的思想和方法同傳統(tǒng)的圖學教學內容有機地融合起來，有利于學生的空間想象能力、創(chuàng)造性的構形設計能力和形象思維能力的培養(yǎng)，有利于學生使用計算機繪圖軟件技能的極大提高，這樣培養(yǎng)出來的學生才能更加符合現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求。

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Research of Engineering Graphics Teaching System Constructing

LU Xu-zhen

(School of Mechanical Engineering,Anhui University of Technlogy,Ma'anshan,Anhui 243002,China)

Abstract:Aiming at the existing disadvantages of the teaching of engineering graphics,from the teaching means,teaching content and the way of evaluation and so on three aspects of analysis,put forward to paying equal attention to both 2 d and 3 d synchronous teaching mode. The model in the graphics teaching effectively integrated into the thought and method of computer aided drawing technology,using computer aided design tools to do the graphics teaching,it is helpful to inspire and cultivate students' engineering ability and innovation ability,the study for follow-up professional courses,graduation design and lay a good foundation for scientific research.

Key words:engineering graphics;teaching system;computer aided drafting