加強(qiáng)美國制圖教材研究 促進(jìn)我國制圖教材建設(shè)

摘 要：分析了中國和美國制圖教材的特點(diǎn)，對兩國制圖教材的體系、內(nèi)容、形式、編寫思想等進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)和提高我國制圖教材的建議。

關(guān)鍵詞：制圖 教材 美國

1.我國制圖教材概況

制圖是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁，起到承上啟下的作用。制圖課程與大多數(shù)其他課程一樣，是上世紀(jì)50年代引用前蘇聯(lián)教材和教學(xué)模式的基礎(chǔ)上建立起來的。半個世紀(jì)以來，雖然有些改變，但變化不大。各個學(xué)校自己編寫教材較多，教材之間內(nèi)容類似較多，很多圖例取自國家標(biāo)準(zhǔn)，大同小異，真正令人耳目一新、具有創(chuàng)新內(nèi)容的教材很少。

目前，同濟(jì)大學(xué)編《機(jī)械制圖》、大連理工大學(xué)編寫《畫法幾何學(xué)》和《機(jī)械制圖》的教材使用學(xué)校較多，分別有10多所學(xué)校在使用。華南理工大學(xué)編《建筑制圖》、西安交通大學(xué)編《畫法幾何與工程制圖》、華中科技大學(xué)編《畫法幾何及機(jī)械制圖》以及清華大學(xué)編《機(jī)械制圖》等都有部分學(xué)校采用。這些教材均經(jīng)多次修訂，編寫質(zhì)量較高，獲得過優(yōu)秀教材獎。但與目前全國1000多所高校相比，采用的數(shù)量是還是很少的。目前，多數(shù)學(xué)校使用的教材是以自編為主，在體系、內(nèi)容、形式上相近，鮮見有特色的教材。急需引進(jìn)一些外國的教材，以彌補(bǔ)國內(nèi)教材的不足。

本文以目前國內(nèi)使用較多的同濟(jì)大學(xué)編《機(jī)械制圖》（第六版）、大連理工大學(xué)編寫《畫法幾何學(xué)》和《機(jī)械制圖》（第七版）為中文教材統(tǒng)計(jì)對象；以版次較高、影響較大的Thomes E French. 等所編的《Engineering Drawing and Graphic Technology》（第14版），Giesecke等所編的《Technical Graphic》（第12版）為英文版統(tǒng)計(jì)對象，進(jìn)行對比研究。

2.加強(qiáng)研究美國教材 提高我國制圖教材建設(shè)

近年來，眾多高校開展了雙語教學(xué)，引進(jìn)了許多經(jīng)過考驗(yàn)的美國優(yōu)秀教材。這些成功教材全面反映了學(xué)科發(fā)展的最前沿。內(nèi)容新、觀念先進(jìn)、資源豐富。在體系、風(fēng)格、內(nèi)容、例題、習(xí)題、插圖、編寫排版等都極富鮮明特色。這些美國教材的特點(diǎn)是：

2.1體系上從畫三視圖開始，符合人的認(rèn)知規(guī)律。美國制圖教材從直觀入手，先具體后抽象。先是視圖、軸測圖和徒手圖，后是畫法幾何。這種體系符合人的認(rèn)知規(guī)律，因?yàn)槲覀冋J(rèn)識事物時是遵循先具體后抽象、先個體后總體的順序，是按照由實(shí)際到理論的過程進(jìn)行的。因此，制圖課程的教學(xué)同樣也要遵循這項(xiàng)認(rèn)知規(guī)律。這個體系在作者的教學(xué)中采用后，收到較好的效果。

2.2內(nèi)容上緊密結(jié)合工程實(shí)際。美國教材編寫的指導(dǎo)思想是：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。為此，作者搜集了大量工程實(shí)例作為例題和習(xí)題，內(nèi)容上密切結(jié)合實(shí)際應(yīng)用。

2.3習(xí)題數(shù)量非常大。學(xué)生一半以上的時間用于做作業(yè)，因此，習(xí)題對學(xué)生的作用非常之大。

下面以制圖中的三個典型內(nèi)容——組合體和剖視、零件圖和裝配圖以及軸測圖為例，說明一下國內(nèi)外習(xí)題數(shù)量的不同。

從表1中可以看出國內(nèi)外習(xí)題數(shù)量差別巨大，組合體和剖視作為制圖教材的重點(diǎn)內(nèi)容，這一部分美國習(xí)題的數(shù)量是國內(nèi)的3倍；零件圖和裝配圖部分是5倍；軸測圖一章是8倍。

美國教材習(xí)題數(shù)量巨大，一個是給教師布置作業(yè)提供了更大的選擇空間，同時對擴(kuò)充學(xué)生的知識面也有很大的益處，也為一部分學(xué)有余力的學(xué)生提高提供了素材。當(dāng)然，作者為此付出的精力和心血也是巨大的。

美國教材有200多個標(biāo)有尺寸的零件軸測圖，而國內(nèi)教材上只有幾個，這方面差別很大。

2.4習(xí)題形式上，從空間到平面，非常符合認(rèn)知規(guī)律

圖1和圖2是美國和國內(nèi)兩種典型的習(xí)題形式，美國習(xí)題題目要求是根據(jù)軸測圖畫出視圖，是從空間到平面，符合認(rèn)知的規(guī)律，學(xué)生易于接受。而國內(nèi)習(xí)題則是由平面到空間，難度較大。只能憑空想象，就像無源之水。

當(dāng)然，美國習(xí)題中也有根據(jù)兩視圖補(bǔ)第三視圖的題目，但是只占三分之一，而國內(nèi)的要占到百分之九十以上。比重不同，體現(xiàn)了思路的不同。

2.5習(xí)題密切結(jié)合工程實(shí)際。由圖1和圖2可以看出，美國習(xí)題中零件有尺寸、有名稱。有了尺寸，才是一個完整而又真實(shí)的零件；而缺乏尺寸的圖形則就像一棵沒有葉子的樹，光禿禿的，沒有一點(diǎn)生命力。有了名稱，才是具有工程意義的零件，圖1中零件為電纜夾（CABLE CLIP），材料為不銹鋼，是實(shí)實(shí)在在的零件。而圖2則只是一個抽象的圖形，缺乏名稱，缺乏與工程實(shí)際的聯(lián)系，不利于學(xué)生工程意識的培養(yǎng)。美國習(xí)題的要求是畫出幾個必要的視圖。需要學(xué)生幾個視圖同時畫，符合常規(guī)的作圖習(xí)慣，而國內(nèi)習(xí)題則是預(yù)先給出了兩個視圖，學(xué)生只需畫出一個視圖?，F(xiàn)實(shí)中的畫圖則是幾個視圖一起畫，因此美國習(xí)題的作圖形式符合工程實(shí)際。

2.6把抽象的畫法幾何放到后面。畫法幾何內(nèi)容抽象，在學(xué)習(xí)過視圖后，具有了一定的空間想象力后，再來學(xué)習(xí)更容易一些，因此放到剖視之后再學(xué)更加合理。美國教材是把投影變換與畫法幾何相結(jié)合，通過換面解決實(shí)長、距離、角度問題。內(nèi)容少而精，不做抽象的習(xí)題。一般把利用投影變換解決傾斜面的實(shí)形單獨(dú)作為一章。把相交（相貫）和展開安排在一起。因?yàn)榱Ⅲw相交的交點(diǎn)是畫展開圖的基礎(chǔ)，所以把這兩部分內(nèi)容安排在一起，體現(xiàn)了作者對相交和展開的深刻認(rèn)識。

2.7版本、板式不同。美國教材多已出到10版以上，有的已出到第14版，而國內(nèi)教材最多只出版到第7版。美國有的教材[1]從100年以前開始出版（1911年第1版），經(jīng)過多位作者的接力修訂發(fā)行，已發(fā)行200萬冊。版本就如同圍棋的段，九段和四段，差別是相當(dāng)明顯的。美國教材多采用兩列分欄式，文字簡短，易于理解，便于閱讀。

2.8結(jié)合人文內(nèi)容。美國教材有“歷史聚焦”，介紹學(xué)科取得突破點(diǎn)的歷史人物和事件，例如最初的“三視圖”、“軸測圖”。還有“工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)”，分散在各個章節(jié)中介紹可視化、參數(shù)造型軟件、環(huán)保設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真、手機(jī)設(shè)計(jì)、溜冰鞋設(shè)計(jì)等。

2.9其他區(qū)別。美國教材多采用第三角投影，與我國采用第一角投影不同。美國教材印刷精美，篇幅巨大，價格較高，一般接近100美元一本，多循環(huán)使用。美國教材中軸測圖均畫有陰影線，立體感很強(qiáng)，體現(xiàn)了作者較高的作圖水平。而國內(nèi)習(xí)題幾乎沒有這樣的圖形。美國重視立體感的培養(yǎng)，其圖形多為為具有陰影的軸測圖，立體感強(qiáng)，學(xué)生見到這樣的圖形多，則頭腦中積累的素材就多，對提高想象力大有裨益。美國教材和習(xí)題集合編為一本書，沒有單獨(dú)的習(xí)題集，學(xué)生畫圖時自然就要幾個視圖都要畫，同時畫，這樣才符合工程實(shí)際。而國內(nèi)習(xí)題集是單獨(dú)的，便于作圖，但不符合實(shí)際作圖的過程。

3.提高我國制圖教材建設(shè)的建議

3.1采用從具體到抽象新的理論體系。要在制圖教材中采用符合認(rèn)知規(guī)律的由實(shí)踐到理論的體系，先從視圖和軸測圖入手，然后才是投影變換和畫法幾何。

3.2教材是為學(xué)生自學(xué)而編寫。首先要有吸引力，要增加趣味性。為此，介紹本學(xué)科的發(fā)展突破點(diǎn)、著名歷史人物、當(dāng)前發(fā)展動態(tài)，要采用一些實(shí)物照片，要有詳細(xì)的作圖步驟。

要有正確與錯誤圖形的對比。對于錯誤，只用文字說明，則不如附上一張錯誤的圖形表達(dá)的清楚。

信息量要大。學(xué)生汲取知識的能力是很強(qiáng)的，只要內(nèi)容足夠吸引人，就會引導(dǎo)學(xué)生主動自學(xué)。

3.3增加實(shí)際零件的軸測圖數(shù)量。學(xué)生見得多，才能豐富想象力，一本教材中200多個實(shí)際零件的軸測圖，對學(xué)生的作用是非常大的。當(dāng)然，作者要準(zhǔn)備付出巨大的精力。

美國教材反應(yīng)了本學(xué)科的發(fā)展方向：一是向設(shè)計(jì)靠攏，介紹設(shè)計(jì)過程、方法，并舉例說明；二是反應(yīng)最新科技成果，介紹最新的科學(xué)成就，例如宇宙飛船、月球車、三維設(shè)計(jì)。三是全面，除了機(jī)械制圖外，還有電路圖、管道圖、地圖等各種圖形，這是考慮到工程師需要較廣的涉獵面和較強(qiáng)的適應(yīng)性而設(shè)的內(nèi)容。

總之，美國教材的體系合理、內(nèi)容豐富、觀念先進(jìn)，指導(dǎo)思想符合教學(xué)規(guī)律，插圖、編寫排版等都極富鮮明特色，有很多方面值得我國圖學(xué)教育工作者學(xué)習(xí)和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]Thomes E French. Engineering Drawing and Graphic Technology，14th. McGraw-Hill，1993

[2]Giesecke . Technical Graphic. 12th. Pearson Education， Inc.，2003

[3]James Earle. Engineering DesignGraphic. 14th.Pearson Education， Inc.，2001

[4]Gary R. Bertoline. Technical Graphics Communication. .3th.. McGraw-Hill，2003

[5]何銘新.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2012

[6]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2013

作者簡介：孫玉峰（1966.12-）男，碩士，山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，副教授，研究方向：工程圖學(xué)。