工程識圖教學(xué)中的三維構(gòu)型能力培養(yǎng)

劉婷婷??

摘要：工程識圖是非機械類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，本文以培養(yǎng)學(xué)生的三維實體構(gòu)型能力為目標(biāo)，開展工程識圖課程的教學(xué)改革，以期培養(yǎng)各專業(yè)學(xué)生的三維構(gòu)圖能力和空間思維能力，為將來的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等各個實踐環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：工程識圖；三維構(gòu)型；CAD

一、 引言

工程圖是工程設(shè)計人員表達設(shè)計思想的主要體現(xiàn)，是工程技術(shù)人員進行技術(shù)交流的工具，也是管理和施工人員的工作依據(jù)。工程識圖是非機械類專業(yè)的必修課程，其任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和形體表達的能力，每個從事工程技術(shù)的人員都必須具備繪圖和閱讀工程圖紙的能力。大部分高校對工程識圖的課程教學(xué)以課堂講授為主，知識結(jié)構(gòu)單一。在教學(xué)方法上僅僅講授理論知識，沒有注重學(xué)生三維思維的培養(yǎng)和工程實踐能力。為此，本文嘗試通過在工程識圖的教學(xué)中引入二維和三維形體知識，在知識傳授的同時培養(yǎng)學(xué)生的三位構(gòu)型能力，為學(xué)生未來進行機械相關(guān)的數(shù)字化設(shè)計打下基礎(chǔ)。

二、 工程識圖教學(xué)現(xiàn)狀

目前大多數(shù)高校的工程識圖課程授課方法為理論教學(xué)和實驗課程相結(jié)合，理論課程大約占總課時的80%，理論課程講授過程中或講授完畢后進行二維CAD軟件繪圖（主要是AutoCAD軟件）的練習(xí)。由于實驗課程時間短，只能簡單進行點、線、面、基本體的繪圖練習(xí)，課堂上講授的投影法和組合體三視圖基本不會在實驗上機中練習(xí)，授課與實驗相脫節(jié)。工程識圖教學(xué)的另一個特點是與工程實踐相脫節(jié)，由于工程識圖這門課的授課對象是非機械類學(xué)生，他們對這門課程的理解不深刻，但作為專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課課程對培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力非常有幫助，對非機械類學(xué)生的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來在工作中遇到的工程問題的解決非常重要，因此，在教學(xué)中也應(yīng)該注重將投影、組合體三視圖等與實際的工程實例聯(lián)系起來。

三、 空間思維能力的培養(yǎng)

畫圖和讀圖是兩項基本技能，畫圖立足于培養(yǎng)學(xué)生圖示、圖解能力；而讀圖則立足于培養(yǎng)空間思維能力。這就要求在教學(xué)過程中重視對空間構(gòu)想能力和空間思維能力的培養(yǎng)。例如在組合體三視圖的講解中，多個空間立體通過疊加與切割的方式組成一個整體，立體與立體的各相鄰表面之間的位置關(guān)系有錯開與平齊兩種，如果僅憑一個視圖是無法想象出空間立體的結(jié)構(gòu)。這時候可以利用分線框，抓特征的方法，以特征視圖或正立面圖為主，配合其他視圖，找出反映物體形狀特征較多的那個視圖。接下來分解形體，利用“三等”關(guān)系，找出每一部分的三個投影。分析它們之間的組合方式相對位置關(guān)系，從而想象出整體的形狀。如下圖所示，視圖中一個封閉線框一般情況下表示一個面的投影，線框套線框，通常是兩個面凹凸不平或者是具有打通的孔。這道題是一道典型的多解題，可以從六面體中挖去部分，也可以是疊加一部分，挖去的部分可以是四棱柱，也可以是三棱柱，可以是空心或者實心。僅憑三視圖中的一個視圖是無法想象出其空間結(jié)構(gòu)的，必須通過對俯視圖的對比。這不僅進一步加深了學(xué)生對于空間構(gòu)型必要性的理解，而且擴展了學(xué)生們對于不同形體三維構(gòu)型的能力。

圖1三視圖中的線框法

四、 加強綜合分析能力

工程實際中的機械零件往往由很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)所組成。理解各種機械結(jié)構(gòu)并初步具備構(gòu)型設(shè)計的能力是工程識圖課程的重要目標(biāo)之一。工程識圖不僅是一門講授繪圖技巧的課程，同時也是初步了解專業(yè)知識的入門課程。在工程識圖的講授過程中，基于功能實現(xiàn)與加工過程的產(chǎn)品設(shè)計理念已逐步滲入到課程的教學(xué)內(nèi)容中來。比較分析的方法是讀圖與繪圖的有效分析方法。如下圖所示，當(dāng)曲面立體與平面立體進行截交的時候，雖然組合體三視圖中有一個視圖是相同的，但是通過對比另外兩個視圖，并分析實線與虛線的區(qū)別，通過對比，就能加深對截交線的理解。

圖2三維實體的比較分析

五、 總結(jié)

工程識圖是所有機械及其他相關(guān)專業(yè)都非常重要的一門基礎(chǔ)課程，如何使學(xué)生快速輕松地學(xué)習(xí)和掌握識圖的基本知識，為將來從事相關(guān)專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)，一直是工程識圖教育工作者關(guān)注的問題。隨著現(xiàn)代三維計算機建模技術(shù)的飛速發(fā)展，工程識圖已經(jīng)不僅僅局限于手工繪圖及二維計算機繪圖，將傳統(tǒng)教學(xué)方式與三維繪圖技術(shù)相結(jié)合，開展工程制圖的教學(xué)改革，對提高學(xué)生的三維構(gòu)型意識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，具有非常重要的意義。

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作者簡介：

劉婷婷，浙江省杭州市杭州電子科技大學(xué)。endprint