以工程設(shè)計為主線的工程圖學(xué)教學(xué)改革研究

安延濤 宋衛(wèi)衛(wèi) 宋開峰 陳洪堂

[摘 要]目前工程圖學(xué)的教學(xué)只側(cè)重理論知識，缺乏工程設(shè)計能力的系統(tǒng)培養(yǎng)，工程圖學(xué)教學(xué)改革勢在必行。工程圖學(xué)應(yīng)在教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和實踐三個方面，建立基于創(chuàng)新工程設(shè)計為主線的教學(xué)體系和“由點到面”的教學(xué)模式，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力。

[關(guān)鍵詞]工程圖學(xué) 工程設(shè)計 教學(xué)體系 教學(xué)模式 教學(xué)改革

[中圖分類號] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）07-0140-02

工程圖學(xué)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的整體工程素質(zhì)能力，重心不在于知識的傳授，而在于獲取知識的方法及思維方法的培養(yǎng)和訓(xùn)練。工程圖學(xué)的一切規(guī)律、標(biāo)準(zhǔn)、方法都來源于工程實際應(yīng)用，因此工程設(shè)計能力的培養(yǎng)與圖學(xué)教育的發(fā)展是密不可分的，工程圖學(xué)教學(xué)也更應(yīng)注重在實踐中培養(yǎng)空間想象能力、動手能力與設(shè)計創(chuàng)新能力。[1] [2]然而，目前工程圖學(xué)的教學(xué)體系側(cè)重于理論知識，缺乏工程設(shè)計能力的系統(tǒng)培養(yǎng)，造成學(xué)生秀而不實，這點在其畢業(yè)設(shè)計及畢業(yè)工作中尤為突出，因此，需要在工程圖學(xué)的教學(xué)中將工程設(shè)計的思維、方法系統(tǒng)傳授給學(xué)生。

一、教學(xué)改革目標(biāo)

工程圖學(xué)是一門以圖形為研究對象，用圖形來表達(dá)設(shè)計思維的學(xué)科。[3]作為一門科學(xué)學(xué)科，有著其系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和方法。本教學(xué)體系的最終目的為：在原有的“至詳至悉”的圖學(xué)理論和“皆中規(guī)度”的繪制技術(shù)的規(guī)范下，研究如何充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段及校內(nèi)現(xiàn)有工程設(shè)備，形成以工程設(shè)計為主線、“由點到面”的工程圖學(xué)教學(xué)體系;同時，強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和工程設(shè)計的實踐教學(xué)并重：在理論教學(xué)中，使學(xué)生的工程知識和工程素質(zhì)得到有效培養(yǎng)，在工程設(shè)計實踐教學(xué)體系中，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗訓(xùn)練，使學(xué)生對所學(xué)理論知識強(qiáng)化印象、深化理解，并從中探索工程設(shè)計實踐科學(xué)理論的基本方法，提高學(xué)生動手和創(chuàng)新能力，從而使學(xué)生的工程知識和工程設(shè)計能力素質(zhì)得到有效培養(yǎng)，從而達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

二、教學(xué)改革內(nèi)容

以工程設(shè)計為主線和“由點到面”的教學(xué)體系目標(biāo)明確，知識點廣，專業(yè)實用，把技術(shù)的綜合應(yīng)用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為教學(xué)重點。目標(biāo)明確，是指這套體系的教學(xué)計劃目標(biāo)明確，設(shè)計課程流程目標(biāo)明確;知識點廣，是指由設(shè)計制圖中涉及的“點”和課程知識相融合，并擴(kuò)散到“面”，達(dá)到知識點廣;專業(yè)實用，是指這套體系將所授學(xué)生的專業(yè)知識、技術(shù)和技能培養(yǎng)作為落腳點，講授相關(guān)專業(yè)設(shè)備制圖的整個過程，為未來專業(yè)設(shè)備的研制提供基礎(chǔ)，從而發(fā)展學(xué)生自主研究問題和解決問題的能力，使學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到有效培養(yǎng)。

（一）“以工程設(shè)計為主線”的創(chuàng)新教學(xué)體系

為培養(yǎng)應(yīng)用型人才，工程圖學(xué)的課程內(nèi)容應(yīng)突出實踐和理論知識相結(jié)合。因此在工程設(shè)計為主線的教學(xué)改革中，課程體系規(guī)劃從建立優(yōu)化的教學(xué)環(huán)境、專業(yè)教學(xué)體系兩個方面入手，以促進(jìn)學(xué)生觀察性和技能性學(xué)習(xí)效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1.建立基于認(rèn)識實驗的工程圖學(xué)教學(xué)環(huán)境

所謂認(rèn)識實驗是指一種課外教學(xué)手段，其內(nèi)容就是參觀和學(xué)習(xí)。對于認(rèn)識實驗，一個很重要的目的就是使學(xué)生通過參觀本專業(yè)的相關(guān)設(shè)備達(dá)到增加對本專業(yè)的了解，以及使其意識到學(xué)習(xí)工程圖學(xué)的重要性的目的。為最大限度的提高學(xué)生對工程圖學(xué)的興趣，啟發(fā)學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力，有必要構(gòu)建一種基于認(rèn)識實驗的工程圖學(xué)教學(xué)環(huán)境。

2.建立基于工程設(shè)計為主線的工程圖學(xué)專業(yè)教學(xué)體系

所謂工程設(shè)計為主線是指以工程設(shè)備的設(shè)計作為主線，按照工程設(shè)備的制圖流程，將工程圖學(xué)課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。在工程設(shè)計為主線的教學(xué)體系中，工程圖學(xué)教學(xué)應(yīng)該在立體化系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，把三個教學(xué)要素——教學(xué)主體（學(xué)生）、教學(xué)客體（教學(xué)內(nèi)容）和教學(xué)環(huán)境（包括教師、教材、教學(xué)手段、教學(xué)設(shè)施等因素）有機(jī)地結(jié)合起來;在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)與提高的結(jié)合、理論與實踐的結(jié)合、能力與技巧的結(jié)合，兼顧“傳授知識”、“培養(yǎng)能力”，從而對學(xué)生進(jìn)行多方位的立體化教育。

（二）“由點到面”的創(chuàng)新教學(xué)模式

在工程圖學(xué)“由點到面”教學(xué)工程中，有兩個方面的內(nèi)容要在課程中落實，一是工程圖學(xué)本身的基本原理與基本方法，二是通過該門課程的學(xué)習(xí)能夠掌握本專業(yè)設(shè)備的完整制圖流程和表達(dá)方法，為將來的畢業(yè)設(shè)計和專業(yè)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。由于該門課程知識點涉及范圍廣，為規(guī)范工程設(shè)計為主線的教學(xué)內(nèi)容，可對該門課程按照工程設(shè)備的制圖流程進(jìn)行模塊的劃分，通過模塊中某“點”的講解，擴(kuò)散到整個知識“面”，與工程設(shè)備制圖流程相結(jié)合，貫穿整個工程圖學(xué)的教學(xué)中。可設(shè)計下列九個教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.工程設(shè)備認(rèn)識實驗教學(xué)環(huán)節(jié)：通過工程設(shè)備和模型的認(rèn)識實驗，對已有部件的實物或裝配示意圖進(jìn)行觀察與分析，了解各零部件間的裝配關(guān)系和部件的工作原理。在這個過程中，可通過講解裝配體、零件、基本體、標(biāo)準(zhǔn)件、常用件的概念，使學(xué)生對整個以工程設(shè)計為主線的教學(xué)體系中所涉及的設(shè)備進(jìn)行初步了解，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.視圖選擇教學(xué)環(huán)節(jié)：在畫裝配圖和零件時，需擬定表達(dá)方案，選擇主視圖和其他視圖，這部分可講解機(jī)件的表達(dá)方法，如外部結(jié)構(gòu)表達(dá)視圖中的基本視圖、向視圖、局部視圖和斜視圖，內(nèi)部結(jié)構(gòu)表達(dá)視圖中的全剖、半剖和局部剖面圖等，以及斷面圖中的移出斷面和重合斷面知識。此外，講解根據(jù)我國的制圖規(guī)范，采用三面投影體系來表達(dá)機(jī)件，在此基礎(chǔ)上，講解三面投影的相關(guān)知識。

3.繪前準(zhǔn)備教學(xué)環(huán)節(jié)：這部分講解圖幅、明細(xì)表、標(biāo)題欄及線型等制圖基礎(chǔ)知識，如講解如何根據(jù)部件或機(jī)器的大小及復(fù)雜程度確定畫圖的比例，如何確定各視圖、標(biāo)題欄和明細(xì)表的位置、圖幅種類，以及線型的類型及應(yīng)用。

4.基本視圖主要基準(zhǔn)線教學(xué)環(huán)節(jié)：所謂的基準(zhǔn)線是部件的主要軸線、對稱中心線或某些零件的基面或端面。對基準(zhǔn)線的作用的講解可融入圖學(xué)中的定位基準(zhǔn)知識。此外，在講解基準(zhǔn)線時，需向?qū)W生強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)線的位置直接影響圖幅的布置，在繪制基礎(chǔ)線時，需了解表達(dá)機(jī)件的總體尺寸，并按照三面投影體合理布置基準(zhǔn)線。

5.繪制部件主要結(jié)構(gòu)部分教學(xué)環(huán)節(jié)：以裝配圖為例，通常部件中的各個零部件以一定的裝配關(guān)系分布在一條或幾條裝配干線上，因此，在繪圖時可沿這些裝配干線按定位和遮擋關(guān)系依次將各零件表達(dá)出來。在繪制各零部件時，可將基本制圖中點、線、面的三面投影內(nèi)容，以及基本體（如棱柱、棱錐、圓柱和圓錐等）投影內(nèi)容融入其中，并采用“由點到面”的教學(xué)模式，如在設(shè)計中只涉及棱柱的繪制，可通過棱柱這一“點”為出發(fā)點，把知識擴(kuò)散到整個“面”，即將基本體中的棱錐和圓錐等其他基本體的投影制圖知識進(jìn)行講解。

6.繪制部件的細(xì)致結(jié)構(gòu)教學(xué)環(huán)節(jié)：對于復(fù)雜零部件涉及截切和相貫的部分，可通過講解本零部件中截切和相貫的繪制方法，來引申出基本立體的截切和基本立體的相貫的教學(xué)內(nèi)容。

7.標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求教學(xué)環(huán)節(jié)：這部分可將原教學(xué)體系中制圖基本知識中的尺寸標(biāo)注內(nèi)容以及后面的截切和相貫尺寸標(biāo)注、組合體的尺寸標(biāo)注的相關(guān)知識進(jìn)行統(tǒng)一講解。此外，在技術(shù)要求部分，可將零件上常用的工藝結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、極限與配合及形位公差內(nèi)容進(jìn)行講解。

8.零件序號、標(biāo)題欄和明細(xì)表教學(xué)環(huán)節(jié)：這部分可向?qū)W生講解序號的標(biāo)注方法以及標(biāo)題欄和明細(xì)表填寫注意事項。

9.檢查、描深教學(xué)環(huán)節(jié)：通過強(qiáng)調(diào)最后完工圖要檢查、描深，來引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格要求自己，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、負(fù)責(zé)、細(xì)致的工作素養(yǎng)。

三、教學(xué)改革實踐

在教學(xué)改革實踐中，以工程設(shè)備制圖流程的九個環(huán)節(jié)貫穿在整個工程圖學(xué)的教學(xué)中。為體現(xiàn)學(xué)生們的創(chuàng)新性及參與性，將班內(nèi)學(xué)生分為十個小組，并選用十臺工程設(shè)備，以小組為單位對某一工程設(shè)備進(jìn)行設(shè)計及制圖，這樣可最大限度的避免學(xué)生之間的抄襲。在教學(xué)中，教師選用這十臺工程設(shè)備外的某一設(shè)備為例進(jìn)行教學(xué)，要求學(xué)生在自己的設(shè)計及制圖過程中，嚴(yán)格按照教學(xué)的九個環(huán)節(jié)依次進(jìn)行。此外，為使學(xué)生們掌握各個環(huán)節(jié)中的基礎(chǔ)知識，在講到知識點時布置相應(yīng)的練習(xí)題，這樣在課程結(jié)束時，學(xué)生的設(shè)計制圖也已完工。同時，把課程中的練習(xí)題成績和最后完工圖作為最后考試成績的一部分。這種教學(xué)模式提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，不僅使學(xué)生很好地掌握工程制圖的相關(guān)知識，而且系統(tǒng)的培養(yǎng)了學(xué)生們的工程設(shè)計能力。

四、結(jié)束語

這一新的基于創(chuàng)新工程設(shè)計為主線的教學(xué)體系和“由點到面”的教學(xué)模式，打破了長期以來工程圖學(xué)教學(xué)中只側(cè)重理論知識，缺乏工程設(shè)計能力的系統(tǒng)培養(yǎng)的弊端。在本課程的內(nèi)容體系中，突出學(xué)生工程設(shè)計思維、方法的系統(tǒng)培養(yǎng)，并采用基于創(chuàng)新工程設(shè)計為主線的教學(xué)體系和“由點到面”的教學(xué)模式，教學(xué)實踐表明，該教學(xué)體系能很好地培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力。

[ 注 釋 ]

[1] 楊放瓊，云忠.工程圖學(xué)系列課程二維——三維雙向式創(chuàng)新教學(xué)新體系改革研究[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2011（3）：57-58.

[2] 熊志勇，羅志成，陳錦昌，等.基于創(chuàng)新性構(gòu)型設(shè)計的工程圖學(xué)教學(xué)體系研究[J].圖學(xué)學(xué)報，2012（2）：108-112.

[3] 楊波，趙勤，劉魯寧.和合模式下工程圖學(xué)實驗教學(xué)改革探討[J].理工高教研究，2007（6）：107-108.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]