“卓越工程師”背景下“工程制圖”教學新模式探索

王愛芳?樊秀芹

摘要：為了適應教育部推動的“卓越工程師計劃”，提出“工程制圖”“一體兩翼”的教學新模式，即以“傳統(tǒng)的工程制圖內(nèi)容為主體，著力學生徒手繪圖、設計能力和CAD繪圖能力的提高”的教學模式。該教學模式可拓寬學生的視野，調(diào)動學生學習積極性，提高“工程制圖”教學效果，培養(yǎng)出更適合需求的卓越人才。

關鍵詞：卓越工程；工程圖學；教學模式

作者簡介：王愛芳（1979-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古集寧人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師；樊秀芹（1967-），女，山東巨野人，黑龍江科技大學機械工程學院，高級工程師。（黑龍江 哈爾濱 150022）

基金項目：本文系黑龍江科技大學教研項目（項目編號：JY13-55）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0110-02

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》的重大改革項目，[1]旨在培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的工程技術人才，是增強我國核心競爭力，建設創(chuàng)新型國家，走新型工業(yè)化道路的必然選擇。

“工程制圖”是工科專業(yè)一門必修的技術基礎課。它研究解決空間幾何問題以及繪制和閱讀工程圖樣的理論和方法。[2]近五十年，我國工程制圖教學內(nèi)容詳盡，表達準確，有時過多偏重理論，而未充分考慮從實際的事物出發(fā)。新的形勢下，必須以社會需求為導向，著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)、工程實踐能力，只有這樣才能適應社會對卓越人才的需求。

隨著計算機應用技術的發(fā)展，CAD、CAE、CAM等現(xiàn)代設計制造技術已經(jīng)越來越多地融入到了工程制圖課的教學過程中。但是根據(jù)我國生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的二維制圖內(nèi)容不能丟掉。因此，本文提出“一體兩翼”的教學新模式，即以“傳統(tǒng)的工程制圖內(nèi)容為主體，著力學生徒手繪圖、設計能力和CAD繪圖能力的提高”的教學新模式，充分調(diào)動學生學習的主動性和積極性，提高教學效果。[3]

一、傳統(tǒng)教學模式

1.傳統(tǒng)教學模式的劣勢

（1）授課內(nèi)容和方法。傳統(tǒng)的教學內(nèi)容都是將傳統(tǒng)的制圖知識和現(xiàn)代的制圖知識完全獨立，分開講授，在內(nèi)容上存在脫節(jié)和矛盾，學時上要求多，教學效果不理想。在授課方法上，傳統(tǒng)的教學模式主要以教師的講授為主，強調(diào)互動較少，學生參與課堂少，學生動手實踐的機會少，學生的學習積極性調(diào)動不好。

（2）學生徒手繪圖能力的訓練不到位。徒手繪圖能力在對設備改造、仿制、方案設計、現(xiàn)場設計加工及參觀學習中具有非常重要的作用。對學生徒手繪圖能力訓練較少，考核部分也不體現(xiàn)學生這方面的能力，導致學生在課程后期的測繪及設計部分難度較大，進而導致學生就業(yè)后在實際工作中動手能力差的后果。

（3）傳統(tǒng)的工程制圖與CAD三維軟件結合不好。目前，傳統(tǒng)的工程制圖教學模式通常是以正投影為前提的，以二維投影方式繪出的二維圖形，[4]沒有涉及三維CAD建模的內(nèi)容，不能滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式（構思三維產(chǎn)品→計算機三維實體造型→數(shù)控編程→機械加工）的要求。

由多年的教學經(jīng)驗可知，現(xiàn)有的教學模式使學生表現(xiàn)出聽課容易，作業(yè)難，從二維圖形到三維立體的思維過程比較困難，導致學生在點、線、面章節(jié)學習興趣較好，接觸到立體章節(jié)就失去學習制圖課程的興趣，教師難以調(diào)動學生的學習積極性。

2.以傳統(tǒng)的制圖教學內(nèi)容為主體的必然性

依據(jù)我國目前制造業(yè)水平極不平衡的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的機械加工方法將在較長一段時間內(nèi)長期存在，傳統(tǒng)的工程制圖內(nèi)容不能丟掉。工程制圖課程是工科類專業(yè)中一門實用的重要技術基礎課，是所有工程師進行技術交流的語言，理論性和實踐性都非常強，學好本門課程對工程類專業(yè)學生來說是必須的。本課程在培養(yǎng)學生空間想象能力、形象思維能力、設計表達能力、審美能力、創(chuàng)新構形能力等方面是其他課程無法替代的。

因此，本文針對以上兩點，提出“一體兩翼”的教學新模式。

二、徒手繪圖

1.徒手繪圖的概念

不用繪圖儀器和工具，通過目測形體（圖形或?qū)嵨铮└鞑糠种g的相對比例，按一定畫法要求，徒手畫出圖樣的過程和方法，稱為徒手繪圖。徒手所繪出的圖稱為徒手圖或草圖。[5]

2.徒手繪圖的應用及作用

徒手繪圖表現(xiàn)形式靈活，能記錄瞬間思維，不受工具場地限制，在工程實踐中應用廣泛。

徒手繪圖是表達創(chuàng)意、交流設計思想的有力工具，對于學生獨立思維、觀察思維能力、動手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)都起著非常重要的作用。

3.掌握徒手繪圖的要領

草圖不等于“潦草的圖”，線要直，圖要對，尺寸要正確、清晰，目測比例要協(xié)調(diào)、美觀。

本文提出在教學過程中從工程設計和制造的環(huán)節(jié)出發(fā)，強調(diào)課程的實際意義，讓學生較早自主利用知識，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在教學過程中遵循由易到難，循序漸進的方法加強徒手繪圖能力的訓練，并最終掌握徒手繪圖的技巧。

4.實施步驟

首先在制圖基礎知識一章引入徒手繪圖，明確徒手草圖的基本要求，通過直線、圓的徒手繪制，讓學生初步理解概念并最終掌握基本繪圖技巧。其次在軸測圖一章中加強徒手繪圖的能力。再次，在零件圖一章中充分運用徒手繪圖，熟練繪圖技巧，為以后的測繪、設計奠定基礎。

為了增加學生的學習興趣，本文還列出了筆者在教學實踐中布置給學生的作業(yè)（見表1） 。

以下所列課后作業(yè)，從實際的事物出發(fā)，更能激發(fā)學生學習的興趣，并使學生深切地感受到知識的應用所在。這種教學方式同時也貫穿在課程的其他章節(jié)中。例如，讓學生徒手測繪課桌、自行車等等，通過不同產(chǎn)品的測繪、設計訓練學生的徒手繪制草圖、表達設計思想的能力，讓學生建立設計之后才能根據(jù)草圖形成二維圖形或三維模型的理念。

表1 徒手繪圖作業(yè)

三、工程制圖和CAD三維建模軟件內(nèi)容的融合

目前，筆者將“工程制圖”和“CAD”分成兩門獨立的課程來學習，在教授CAD課程的過程中，較多地片面強調(diào)命令的用法，脫離傳統(tǒng)的制圖內(nèi)容，最終導致學生雖對圖形的繪制過程較熟練，但卻不能很好地對組合體、零件、部件、機器進行圖樣表達，課程的教學目標實現(xiàn)并不理想。

如何將傳統(tǒng)制圖內(nèi)容與CAD三維建模有機融合，將CAD三維建模相關內(nèi)容貫穿在工程制圖課程的始終，把三維軟件作為一種“思維工具”，既保證CAD課程內(nèi)容的有效扎實掌握，又促進了學生對三維形體與二維圖形之間相互關系的理解，提高了學生的空間思維能力，增強了三維設計技術，激發(fā)了學生的學習興趣，改善了總體學習效果。圖1為三維建模與二維投影圖的結合實例。

四、結語

“卓越工程師計劃”已提出三年之久，作為新時代圖學界的一名教師，必須深刻領會“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來”的工程教育理念，探索適合新時代要求的教學模式，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術人才。

通過本文提出的“一體兩翼”的教學新模式，精煉講解傳統(tǒng)工程制圖內(nèi)容的前提下，有針對性地訓練學生徒手繪制草圖的能力，使學生在學習過程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創(chuàng)新能力；同時有機結合CAD三維設計的相關內(nèi)容，培養(yǎng)學生的空間思維能力，激發(fā)學習興趣，提高總體教學效果。

參考文獻：

[1]劉元林，張增鳳，李洪濤.基于“卓越計劃”的機械類“3+1”人才培養(yǎng)模式改革[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2013，（1）.

[2]何銘新， 錢可強.機械制圖（非機類第四版）[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]付俊強，張新娜.提高非機類“工程制圖”教學效率的研究[J].中國電力教育，2011，（18）.

[4]鄭雄勝，張玉蓮.少學時“工程制圖”課程融合式教學模式研究[J].中國電力教育，2013，（10）.

[5]劉穎.淺談中職《機械制圖》中徒手繪圖能力的培養(yǎng)[J].裝備制造技術，2013，（9）.

（責任編輯：王意琴）