感受DIY的樂趣：教你了解工程圖學(xué)

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在這個(gè)高度工業(yè)化的時(shí)代，我們很容易買到各種現(xiàn)成的商品，但譬如宜家家具、樂高積木、各種DIY器具，這些需要自己動(dòng)手的“半成品”也一樣地，長盛不衰。其實(shí)，自己動(dòng)手能給人帶來獨(dú)特的樂趣，而了解一點(diǎn)工程制圖能幫助你更好地掌握這項(xiàng)技能，根據(jù)示意圖把家具或模型組裝成美觀實(shí)用的物體。

工程圖雖然是工程師和設(shè)計(jì)師的語言，但它也存在于我們的生活中，你在設(shè)計(jì)家居裝修、組裝家具甚至組裝模型的時(shí)候都會(huì)用到它。臺(tái)灣大學(xué)康仕仲教授開設(shè)的“工程圖學(xué)”就是這樣一門非常實(shí)用、非常生活化的課程。對此，臺(tái)大MOOC中心對康教授進(jìn)行了專訪。（MOOC，意為大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程。）

第1問 工程圖學(xué)如何應(yīng)用于生活？

記者：“工程圖學(xué)”這個(gè)課名對大部分同學(xué)而言，可能有點(diǎn)陌生，能不能跟大家說明一下工程圖學(xué)與我們的生活有什么樣的關(guān)聯(lián)，可以如何應(yīng)用于生活上？

康仕仲：當(dāng)你遙望那騰空而起的宇宙飛船、航天飛機(jī)的時(shí)候，你可曾想過：它們是根據(jù)什么建造或制作出來的呢？能靠口述或者文字描寫嗎？不，那樣不僅繁瑣累贅，而且對同一事物，描述和理解也會(huì)因人而異，出現(xiàn)差錯(cuò)；更主要的是，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)和科學(xué)研究上，根本不能只用語言、文字來敘述清楚，比如航天飛機(jī)是由數(shù)百萬的零部件構(gòu)成的……這顯然是說不清寫不明的。這便是工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)和科學(xué)技術(shù)上廣泛地應(yīng)用“圖”的緣故。

雖然文字、數(shù)式在表達(dá)和交流思想上與“圖”起著同樣的作用，但圖的直觀性、形象性是文字、數(shù)式所不能代替的。特別是在工程上、科技上表達(dá)、交流技術(shù)思想，解決科技問題，“圖”的應(yīng)用，不受民族、國家、地域的限制，換言之，它是有“國際性”的。因此，多年來人們把它譽(yù)為工程科技界共同的國際語言。如一位工作了多年的大學(xué)畢業(yè)生所說的：在工廠企業(yè)中如果不懂“圖”那就等于人沒有了空氣和水。

我所講授的工程圖學(xué)是一門非常實(shí)用的課，這門課所教的是最基本的圖學(xué)概念，在日常生活中你常常需要用到這些概念來幫你解決問題。比方說你想裝修家中廚房，有好多想法卻不知道怎么向設(shè)計(jì)人員具體表達(dá)，若你能閱讀與繪制簡單的工程圖，便溝通無礙。而當(dāng)你試著自己組裝廚房的柜子時(shí)，工程圖學(xué)的背景知識可以幫助你了解DIY說明書上的組裝方法及步驟，更容易完成組裝。

第2問 誰可以學(xué)習(xí)工程圖學(xué)這門課？

記者：工程圖學(xué)課程是為哪些學(xué)生所設(shè)計(jì)的？不具備繪畫基礎(chǔ)的學(xué)生又應(yīng)該怎么學(xué)習(xí)？

康仕仲：這門課是為一般大眾所設(shè)計(jì)的，而非只針對大學(xué)生或者工程專業(yè)人員開設(shè)，點(diǎn)、線、面是工程圖學(xué)中最基本的幾何要素，同學(xué)們在高中時(shí)代就已經(jīng)掌握了。因此這門課并不難，僅比中學(xué)時(shí)代同學(xué)們所學(xué)習(xí)的“三視圖”內(nèi)容更深入一些。三視圖是工程圖的主要表現(xiàn)方式之一。如右圖a的例子。只給出一個(gè)俯視圖不能完全確定物體的形狀，根據(jù)物體的這個(gè)俯視圖可以構(gòu)思出不同的形體，如b、c、d所顯示的。

在工程圖學(xué)這門課之中，你將學(xué)到基本的讀圖與制圖方法和技巧，比如讀圖的詳略、注意重點(diǎn)，這是非常基礎(chǔ)的內(nèi)容，學(xué)起來不難。土木工程英文叫作Civil Engineering，本來就是一種民生工程，這門課對我而言是土木學(xué)系最基礎(chǔ)的課程，所以我十分重視這門課和生活之間的聯(lián)系。若你日后有空間規(guī)劃及房屋修繕等需求，都會(huì)應(yīng)用到這些知識與技術(shù)。

第3問 在計(jì)算機(jī)時(shí)代，如何找回工程師的手繪能力？

記者：你已經(jīng)在臺(tái)大教授工程圖學(xué)多年，對學(xué)生的要求是什么？

康仕仲：我在臺(tái)大已經(jīng)開了十多次工程圖學(xué)課程，以前一開始教的時(shí)候，什么東西都想教，很難控制時(shí)間。教了這么多年以后，我慢慢找到幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，像是在課堂上增加和學(xué)生的互動(dòng)，把內(nèi)容教得深入淺出使大家都聽得懂。

工程圖學(xué)的理論基礎(chǔ)是畫法幾何學(xué)，這是由法國科學(xué)家加斯帕·蒙日在18世紀(jì)末葉所創(chuàng)立的。就課程內(nèi)容而言，這門課特別強(qiáng)調(diào)徒手及計(jì)算機(jī)繪圖。傳統(tǒng)的工程圖學(xué)課程強(qiáng)調(diào)標(biāo)尺作圖，以制圖儀器的作圖技巧為主要課程內(nèi)容，但隨著時(shí)代進(jìn)步，計(jì)算機(jī)取代傳統(tǒng)制圖用具，成為快速、方便的制圖工具，因此我的課程十分重視計(jì)算機(jī)實(shí)作及背后的圖學(xué)思考。當(dāng)計(jì)算機(jī)繪圖成為主流，我慢慢發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代的工程師變得只會(huì)計(jì)算機(jī)繪圖，而逐漸喪失手繪的能力，因此在課程上，我也非常強(qiáng)調(diào)徒手畫技巧。

第4問 工程圖學(xué)的未來應(yīng)用情況如何？

記者：工程圖學(xué)除了在工程中，其他方面應(yīng)用情況如何？

康仕仲：工程圖學(xué)在基礎(chǔ)科學(xué)方面的應(yīng)用也很廣泛，從宏觀世界到微觀世界，從工程技術(shù)領(lǐng)域滲透到基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域。如近年在高能物理的研究上也應(yīng)用軸測圖表示夸克模型所預(yù)言的帶粲粒子；人們還在研究多維的畫法幾何，這就使理論圖學(xué)從三維空間擴(kuò)展到多維空間……總之用處多多。據(jù)報(bào)道，國外有些物理學(xué)家正在嘗試用愛因斯坦相對論的概念，建立空間想象的構(gòu)形。此外，有的國家在前述圖解力學(xué)、圖解微積分，圖算等方面作了不少研究。