“工程制圖”課程與大學(xué)生工程能力的培養(yǎng)

摘要：在大學(xué)的機械類、電力類、材料類等專業(yè)中，“工程制圖”是一門不可或缺的重要基礎(chǔ)課程。首先，它作為工程設(shè)計的啟蒙課，旨在培養(yǎng)大學(xué)生的空間想象力。其次，“工程制圖”不僅包含系統(tǒng)的理論知識，而且強調(diào)實踐性。因此，“工程制圖”對于培養(yǎng)大學(xué)生的繪圖技能和工程能力具有非常重要的意義?！肮こ讨茍D”課程將實踐操作與理論學(xué)習(xí)相結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實際工程中，在培養(yǎng)準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)意識、培養(yǎng)空間思維和設(shè)計能力、培養(yǎng)表達(dá)能力及團隊合作精神、提升工程實踐能力及專業(yè)素養(yǎng)等工程能力方面起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：工程制圖；工程能力；大學(xué)生

“工程制圖”是工程技術(shù)類專業(yè)中一門極為重要的基礎(chǔ)課程，通過學(xué)習(xí)工程制圖，學(xué)生可以掌握圖學(xué)基礎(chǔ)知識和繪圖技能，培養(yǎng)系統(tǒng)思維和工程實踐能力。然而，近年來發(fā)現(xiàn)不少大學(xué)生在工程實踐中存在制圖能力較弱的情況，這不僅影響了他們的工程設(shè)計水平，也影響了其對工程實踐的參與度和主動性。因此，對于“工程制圖”課程學(xué)習(xí)與大學(xué)生工程能力培養(yǎng)的研究變得尤為重要。

1“工程制圖”課程的學(xué)習(xí)方法

1.1理論學(xué)習(xí)

“工程制圖”課程包含了豐富的理論知識，學(xué)生需要通過多種途徑來學(xué)習(xí)和掌握工程制圖的基本概念、原理和規(guī)范。學(xué)生需要扎實地掌握工程制圖的基本理論，深刻地理解圖紙上的空間物體形態(tài)與其投影之間的相互聯(lián)系，對所繪制的圖像在二維與三維之間的轉(zhuǎn)換進行認(rèn)真思考與分析。同時，學(xué)生需要注意工程制圖中抽象概念的形象化和具體化，逐步提高空間邏輯思維能力和形象思維能力［1］。

1.2實踐操作

“工程制圖”是一門注重實踐性的課程，其目的在于培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和能力。學(xué)生僅依靠書本理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須通過實踐與創(chuàng)新，結(jié)合大量的實踐操作來鞏固理論知識。在課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生主要通過尺規(guī)繪圖的方法驗證所學(xué)的知識，并了解計算機三維造型設(shè)計軟件Pro/E、UG、SolidWorks等。這樣有助于學(xué)生在大學(xué)早期就能接受先進的工程制圖設(shè)計方法和理念，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)［2］。

學(xué)生學(xué)習(xí)“工程制圖”這門課程需要掌握形體分析方法、線面分析方法等實踐方法，通過完成一系列的繪圖作業(yè)或?qū)嵺`課題，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題的能力，解決識圖及畫圖能力，從而提高工程實踐能力［3］。在學(xué)習(xí)“工程制圖”課程期間，學(xué)生需要積極培養(yǎng)閱讀工程圖紙和繪制工程圖紙的習(xí)慣。在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)該形成良好的工作作風(fēng)，始終保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。這是由于在工程設(shè)計及制造領(lǐng)域，即便是微小的繪圖和閱讀工程圖紙錯誤，也有可能給生產(chǎn)帶來不同程度的損失。

1.3設(shè)計項目

“工程制圖”課程中通常會布置一些設(shè)計項目，學(xué)生需要獨立或合作完成一些實際工程設(shè)計的圖紙。這些設(shè)計項目旨在讓學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實際工程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力?！肮こ讨茍D”課程項目設(shè)計活動中師生之間可以采用互動式教學(xué)，旨在起到活躍課堂氣氛，鼓勵學(xué)生自主參與到工程制圖項目設(shè)計之中。項目設(shè)計不僅可以提高學(xué)生參與度，充分激發(fā)學(xué)生主動思維，共同討論出解決問題的思路和方法，還能使每位學(xué)生獲得更多的輔導(dǎo)學(xué)習(xí)的機會［4］。

1.4反思與總結(jié)

在“工程制圖”課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生還需要不斷進行反思與總結(jié)，是否真正做到了將上課所學(xué)到的知識靈活運用于實際問題中。他們可以回顧自己的繪圖過程，找出問題和不足之處，并尋求改進的方法。此外，學(xué)生還可以通過與同學(xué)和教師的交流，分享彼此的經(jīng)驗和心得，共同進步。教師在教學(xué)過程中要加強對學(xué)生的引導(dǎo)，讓學(xué)生在做好課后練習(xí)的基礎(chǔ)上，多動手練習(xí)及思考，做到熟能生巧［5］。同時，通過將“工程制圖”課程與實際工程問題、科學(xué)前沿和相關(guān)學(xué)科知識相結(jié)合，可以激發(fā)學(xué)生的多元思維［6］。

2“工程制圖”課程的要求

2.1熟悉繪圖規(guī)范

“工程制圖”課程要求學(xué)生熟悉繪圖規(guī)范，如圖紙的尺寸、線型、標(biāo)注和符號等，并具備查閱標(biāo)準(zhǔn)零件的尺寸大小、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)、公差與配合等國家標(biāo)準(zhǔn)的能力，主動養(yǎng)成遵守工程制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的良好習(xí)慣，以確保所繪制的圖紙符合工程實際需求，不斷提升我們查閱國家標(biāo)準(zhǔn)的工程能力［7］。此外，熟悉工程繪圖的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)可以避免一些由人為主觀因素而引發(fā)的繪制圖紙的錯誤，降低設(shè)計出錯的可能性，減少不必要的糾錯和重復(fù)設(shè)計的步驟，從而提高工程設(shè)計的質(zhì)量和效率。

2.2理解工程圖紙

工程圖紙是工程設(shè)計的重要表達(dá)方式之一，學(xué)生需要理解圖紙上的信息，包括識別圖紙上各種線型、符號和標(biāo)注等，以正確地理解和表達(dá)工程設(shè)計意圖。學(xué)生要熟悉機械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，理解組合體三視圖表達(dá)方法、常用零件圖、剖視圖及裝配圖的畫法，提高閱讀和理解工程圖紙的能力。

熟練掌握“工程制圖”課程內(nèi)容需要學(xué)生平時留心多閱讀課本上實際的工程圖紙，旨在建立和培養(yǎng)較好的空間想象力。在生活中多去注意觀察實體模型，對照圖紙畫出工程設(shè)計模型的三視圖，以此來鍛煉識圖能力［8］。對于一些較為抽象的線型與線框，需要借助實際模型來加深印象，必須認(rèn)真仔細(xì)地理解每個尺寸或標(biāo)注符號，不能忽略或馬虎對待［9］。若圖紙中有表述不清或尺寸缺失的部分，必須通過其他途徑尋找準(zhǔn)確的信息，如請教專業(yè)人士、查閱資料等。

2.3熟練掌握繪圖工具和軟件

學(xué)生應(yīng)掌握基本的尺規(guī)作圖等操作技巧，并能夠利用這些工具和軟件進行高效的圖紙繪制和編輯。在熟練掌握CAD繪圖技能后，首先，學(xué)生可以更容易地了解工程制圖的基本知識和技能，使其更快、更準(zhǔn)確地理解工程制圖。其次，可以提高學(xué)生的學(xué)術(shù)研究能力，不僅可以將其用于工程設(shè)計和制圖，還可以用于學(xué)術(shù)研究，例如進行結(jié)構(gòu)分析、流體仿真等模擬計算。最后，可以提高學(xué)生的職業(yè)競爭力，在機械、電氣、建筑等［10］多個領(lǐng)域使用CAD進行繪圖和設(shè)計已經(jīng)成為設(shè)計人員的標(biāo)配，熟練掌握CAD可以幫助大學(xué)生拓展未來職業(yè)發(fā)展道路選擇。

2.4培養(yǎng)空間想象能力

空間想象能力是學(xué)生在“工程制圖”課程學(xué)習(xí)中至關(guān)重要的能力之一，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力也是“工程制圖”教學(xué)的主要任務(wù)之一。為了提高學(xué)生從平面到空間的轉(zhuǎn)化能力和從空間到平面的構(gòu)思能力［11］，他們需要通過閱讀二維工程圖紙，運用正投影的三等關(guān)系（長對正、高平齊、寬相等），結(jié)合形體分析法及線面分析法，在腦海中形成三維結(jié)構(gòu)模型，培養(yǎng)空間想象能力。同時，學(xué)生也需要掌握將三維物體的零件在圖紙上進行二維表達(dá)的技巧。綜上所述，發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力是“工程制圖”課程的一個重要要求。

3“工程制圖”課程對工程能力的培養(yǎng)作用

3.1培養(yǎng)準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)意識

學(xué)生需要仔細(xì)閱讀和理解繪圖規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)等，并精確地繪制各種線型、符號和標(biāo)注，需要注意繪圖尺寸、線型、比例、標(biāo)注等方面的準(zhǔn)確性。細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和標(biāo)準(zhǔn)意識，是進行工程設(shè)計和實施工作的基本要求之一。教師可組織學(xué)生進行大量的實踐繪圖訓(xùn)練，要求他們完成各種有關(guān)工程制圖的繪圖任務(wù)。在實踐過程中，教師可以重點強調(diào)圖紙的準(zhǔn)確性和規(guī)范性，并及時進行批改和指導(dǎo)。通過選取一些典型的工程圖紙范例，展示繪圖規(guī)范和不規(guī)范的對比，分析不符合規(guī)范的圖紙可能引發(fā)的問題和風(fēng)險。鼓勵學(xué)生觀察并提出改進的觀點，在討論中引導(dǎo)學(xué)生逐漸認(rèn)識到繪圖規(guī)范對于工程實際應(yīng)用的重要性。此外，教師通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式，安排學(xué)生分組調(diào)研一些工程項目實施中由于工程制圖準(zhǔn)確性不高而導(dǎo)致的問題和事故。學(xué)生通過分析案例，將認(rèn)識到準(zhǔn)確性對工程實踐的重要性。通過對細(xì)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)處理，學(xué)生逐漸形成對規(guī)范化操作的習(xí)慣和重視，從而培養(yǎng)了對規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化工作的認(rèn)知和重視意識，進而形成注重細(xì)節(jié)、精益求精的工程意識［12］。

3.2培養(yǎng)空間思維和設(shè)計能力

通過繪制和解讀工程圖紙，學(xué)生可以培養(yǎng)自己的空間思維和設(shè)計能力，學(xué)會將三維的物體形狀和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為二維的圖紙。學(xué)生接觸到空間思維方法，培養(yǎng)了對空間思維的感知和認(rèn)知，從而更好地理解和分析工程設(shè)計問題。針對不同專業(yè)的學(xué)生，通過“工程制圖”課程中的項目化教學(xué)方案，學(xué)生有機會參與實際工程設(shè)計，發(fā)揮創(chuàng)新思維，在實踐中探索設(shè)計方案和解決方法，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維和設(shè)計能力。例如，對于機器人專業(yè)的學(xué)生而言，教師可提供機器人基本構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，包括各種傳感器、執(zhí)行器和連接件的功能和特性。學(xué)生理解機器人的構(gòu)造和工作原理是培養(yǎng)空間想象能力的基礎(chǔ)，因此引導(dǎo)學(xué)生分析和研究一些經(jīng)典的機器人案例，理解其空間構(gòu)造和工程制圖過程。同時，教師可利用虛擬仿真軟件，模擬機器人的運動和工作過程，幫助學(xué)生更好地理解機器人空間布局和設(shè)計要求。對于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生而言，“工程制圖”課程要求學(xué)生在圖紙繪制過程中考慮工程美學(xué)和實用性，從而使學(xué)生理解設(shè)計與實現(xiàn)之間的聯(lián)系，注重圖紙的美觀和結(jié)構(gòu)合理性，培養(yǎng)了審美與判斷能力［13］。

3.3培養(yǎng)表達(dá)能力及團隊合作精神

學(xué)生在繪制、解讀工程圖樣的過程中，學(xué)會準(zhǔn)確地傳達(dá)自己的設(shè)計意圖，理解他人的設(shè)計要求。學(xué)生通過完成一些基礎(chǔ)的機械零件圖、裝配圖等單獨繪圖任務(wù)，可以提高自己的圖紙表達(dá)能力，并學(xué)會清晰地傳達(dá)設(shè)計意圖和細(xì)節(jié)要求，通過圖紙來進行有效的溝通與交流［14］。尤其是在機械專業(yè)的課程設(shè)計過程中，一般是需要團隊合作的機械結(jié)構(gòu)項目，教師首先需要組織學(xué)生團隊進行設(shè)計方案的討論和圖紙繪制的評審。通過多輪的討論和評審，學(xué)生可以學(xué)會有效表達(dá)自己的觀點和設(shè)計想法，同時接受和理解他人的意見和建議，從而提高溝通表達(dá)能力和團隊合作精神。這促使他們認(rèn)識到工程中溝通與交流的必要性和重要性，形成對協(xié)作、溝通和團隊合作的工程意識。

鼓勵學(xué)生參與校內(nèi)外機械比賽或與企業(yè)合作的設(shè)計項目。在實踐過程中，學(xué)生需要與團隊成員密切合作，共同完成一些復(fù)雜的機械設(shè)計和制圖工作，通過與他人的分工合作，將有助于培養(yǎng)他們的團隊合作意識和能力；學(xué)生需要通過合作熟悉團隊成員的不同才能，學(xué)會協(xié)調(diào)與管理團隊資源，培養(yǎng)了團隊協(xié)作與管理能力。這對于今后工程項目設(shè)計的實施開展和團隊工作具有重要意義［15］。

3.4提升工程實踐能力及專業(yè)素養(yǎng)

工程思維能力的培養(yǎng)是提升工程實踐能力的基礎(chǔ)，即通過系統(tǒng)化的、創(chuàng)新的、綜合的方式來解決問題的思考方式。在培養(yǎng)學(xué)生工程思維時，可以通過開展工程實踐項目、組織工程競賽等實踐方式，讓學(xué)生在實踐中學(xué)會觀察、分析、解決問題的能力，不斷積累實踐經(jīng)驗，提升解決實際工程問題的能力。在“工程制圖”課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要不斷解決各種圖紙繪制與編輯中遇到的問題。他們需要分析問題的原因、找出解決方案，實施并進行驗證［16］。這樣的實踐過程培養(yǎng)了學(xué)生的分析與解決問題的能力，為他們在工程實踐中遇到問題時提供了基本的思維和方法。

“工程制圖”課程內(nèi)容體系的設(shè)計目的是幫助學(xué)生更好地就業(yè)；宗旨是提高教學(xué)質(zhì)量，通過這門課程培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合工程能力［17］。學(xué)生可以了解工程制圖的相關(guān)理論知識和技術(shù)要求，學(xué)會使用工程繪圖工具和軟件，掌握繪圖規(guī)范，從而在未來的專業(yè)發(fā)展中具備競爭力?！肮こ讨茍D”課程中的設(shè)計項目通常涉及一定的工程項目管理，學(xué)生需要從規(guī)劃、協(xié)調(diào)、控制等方面進行項目管理，包括時間管理、資源管理、進度監(jiān)控等［18］。通過項目管理的實踐，學(xué)生可以培養(yǎng)自己的項目管理能力，為將來參與實際工程項目提供基礎(chǔ)，不斷提高工程實踐能力及專業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)語

工程制圖作為工程設(shè)計的基礎(chǔ)性工作，學(xué)生需要理論聯(lián)系實際，熟悉繪圖規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上閱讀圖紙，掌握尺規(guī)繪圖的基本知識和AutoCAD軟件的二維表達(dá)，在實踐過程中不斷提高空間想象能力?！肮こ讨茍D”課程的學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的理論課不同，它強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)意識、空間思維和設(shè)計能力、表達(dá)能力及團隊合作精神，以及提升工程實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)等工程能力。

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作者簡介：林艷艷（1991—），女，漢族，浙江臺州人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：超混雜復(fù)合材料成形技術(shù)。