工程制圖實驗教學研究與建設

王建華， 郝育新, 李曉民

（北京信息科技大學機電工程學院，北京 100192）

工程制圖實驗教學研究與建設

王建華， 郝育新, 李曉民

（北京信息科技大學機電工程學院，北京 100192）

為適應現代機械工程及科學技術領域應用型人才培養的需求，在多年教學改革的基礎上，通過基礎認知、組合體拼裝、裝配體拆裝、零件測繪、裝配體測繪、創新性實驗等，構建了新的與理論教學有機結合又相對獨立的工程制圖實驗教學體系。并運用研究型和多樣性的教學方法來調動學生的積極性，注重培養學生的工程意識和實踐能力，有利于對學生空間思維能力和綜合素質的培養，教學實踐取得了較好的成效。

工程制圖；實驗教學；實踐能力；綜合素質

工程制圖課程是理工科院校學生必修的一門技術基礎課，也是一門對于教學的交互性、實踐性、自主性要求比較高的課程。其培養目標是使學生通過該課程的學習，具有繪制和閱讀工程圖樣的能力，具有空間三維形體的形象思維、分析和設計能力。一般的本科院校均在大學一年級開設該課程。由于學生缺乏空間想象力和對工程實際方面的感性認識，使課程中的許多內容，如組合體、零件工藝結構、標注尺寸的合理性、零件間的互換性、裝配結構等成為難點。隨著教學改革的深入開展，在北京信息科技大學“強化基礎，突出實踐，重在素質，面向創新，努力培養應用型人才”的本科教學培養方針下，在多年教學改革與實踐的基礎上，構建了有利于培養學生工程意識和實踐能力的工程制圖實驗教學體系，并取得了好的成效。

1 工程制圖實驗教學體系與內容

工程制圖實驗教學以“增強感性認識，鍛煉實踐能力，培養工程素質，激發創新思維”為理念，建立了與理論教學有機結合，由淺入深，又相對獨立的實驗教學體系，其結構如圖1所示。

圖1 工程制圖實驗教學體系結構圖

（1） 基礎認知實驗：（4學時）與各專業新生入學教育結合，在開設“工程制圖”課程之前由教師帶領學生參觀“機械制造與加工實習中心”，使學生對機械設備、機械加工、制造、檢測技術等有一個感性認識和初步了解。

（2） 組合體拼裝實驗：（2～4學時）在大一第一學期結合理論課上的畫組合體內容開設。給學生提供若干套積木式的基本體模型，學生自己動手拼裝組合體，并繪制組合體三視圖。由于學生對組合體看的見，摸的著，繪制組合體視圖就比較容易了。課外根據教師提出的基本要求，作組合體構型設計。

（3） 裝配體拆裝實驗：（2學時）在大一第二學期結合理論課上的標準件和常用件等內容開設。根據不同專業安排學生對減速器等裝配體進行拆裝實驗，使學生對部件工作原理、標準件和常用件、零件間的聯接固定關系、裝配順序等有一個初步的了解。在做此實驗的前后，安排學生進行2～4周的金工實習。

（4） 零件測繪實驗：（8～10學時）在大一第二學期結合理論課上的零件圖內容開設。給學生提供多種類型的實際零件和測量工具，學生根據要求畫出零件草圖，標注尺寸和技術要求，并整理畫出零件的儀器圖。

（5） 裝配體測繪實驗：（12～24學時）在大二第一學期結合理論課上的裝配圖內容開設。根據不同專業安排學生對齒輪泵、傳動裝置、虎鉗、柱塞泵、轉子泵、減速器等裝配體進行測繪，畫出裝配示意圖、全部非標準件的零件草圖，并拼畫裝配圖。對每個零件在計算機上建三維模型，生成三維爆炸圖和裝配圖。在做此實驗的同時，學生應完成計算機繪圖課程（目前為 32學時）的學習。

（6） 創新性實驗：指導部分高年級學生參加課外科技活動、全國制圖技術創新大賽、日本本田節能汽車競技大賽、機械設計創新大賽和“挑戰杯”科技創新大賽及學生社團科技活動等。

2 實驗教學方法

工程制圖實驗教學一改已往教師主動授課，學生被動接受的狀態，運用研究型和多樣性的教學方法來調動學生的積極性。學生與老師、學生與學生互動，把學習的主動權交給學生，讓他們在實踐中去學習，去總結和不斷提高。主要采取了以下措施：

（1） 針對每一個實驗提出不同的題目供學生選擇

學生可以根據自己的興趣選擇難易不同的題目，如組合體拼裝實驗要求能夠表達出組合方式為：疊加、相交、相切、挖切、穿孔、具有截交線和相貫線。具體畫幾個、什么樣式的組合體三視圖由學生自己定。再如裝配體測繪實驗提供給學生：立式齒輪泵、臥式齒輪泵、傳動裝置、手壓閥、柱塞泵、轉子泵、機床平口鉗、一級齒輪減速器等，學生自由結成2人一組，給學生選擇和發揮的空間，提高他們探索實踐的熱情。

（2） 針對每一個實驗提出不同的問題，讓學生思考和討論

如在分析裝配結構時提出：零件的裝配連接形式有幾種，是螺紋連接、銷連接、鍵連接、還是其他形式？零件的配合關系如何，選擇何種配合，為什么？零件的結構特點是什么，它在部件中起什么作用？等等。提出這些問題讓學生在實踐中自己去分析、思考、討論，找出答案。

（3） 重視培養學生繪制草圖的能力

徒手繪制零件草圖的能力是設計人員必備的一種技能，它是計算機繪圖的依據，也是創造性設計的基礎[1]。在實驗中嚴格要求學生徒手繪制的零件草圖要符合制圖要求和標準，教師要對其進行全面檢查和講評，使零部件草圖符合設計要求。

（4） 注重實驗方法有序化，培養學生查閱資料及嚴肅認真的工作作風

在實驗中面對實際物體，引導學生將教材上的理論與實踐相結合，實驗要按照要求的方法和步驟進行。如零件測繪時，首先要按照實物是軸套類、盤蓋類、叉架類、箱體類零件進行劃分，然后針對不同典型零件的特點選擇適當的表達方案和標注方法。對實驗中出現的各種問題，教師應指導學生自己動手查閱相關標準、教材及手冊等資料，并及時發現錯誤和提出修改意見，使他們學會自主思考和解決問題。同時，教師應嚴謹治學，嚴格要求學生，使學生通過實驗切身感受到工程設計的嚴肅性，培養一絲不茍的工作作風。

（5） 加強創新意識和能力的培養

在實驗中學生是主角，組合體拼裝、組合體構型設計、零部件拆卸、計算和測量尺寸、確定表達方案、繪制圖樣等工作均由學生自己動手；教師成為配角，更多地起到輔導、引導、參謀，與學生一起討論修改意見的作用[2]。促使學生自己在共同實踐的過程中協作學習、總結和獲取知識。還注重引導學生考慮問題要不拘泥與常規方法，培養求異、求新思維。如在進行零件三維造型和三維裝配時，可在滿足原有機械部件功能和作用的基礎上，鼓勵學生根據自己的構想，對原有機械零部件進行改造、調整、搭建新的機構、新的系統。指導部分高年級學生參加機械創新設計大賽等，通過創新實踐訓練，使學生體驗創新設計的初步過程，培養和鍛煉學生的工程素質、創新意識和實際動手能力。

（6） 成績評定

以學生上交的作業質量和答辯情況為主要依據，并綜合考查學生平時的工作態度、運用資料的能力、分析問題和解決問題的能力、組織紀律等方面情況，以百分制計。

3 實驗教學的效果

基于上述教學體系和內容及時間安排，采取上述教學手段及方法，結合學校應用型本科教學的特點，修訂了實驗教學大綱，編寫了實驗指導書，并在機類07、08級4個班學生中進行了試點，實驗教學實踐初見成效，主要體現在以下幾方面：

（1） 激發了學生主動求知的欲望

在實驗過程中，絕大多數學生積極主動，對實驗內容產生了濃厚興趣，經常在作業內容和數量上超額完成任務。為了解決實驗中遇到的問題和困難，學生會主動學習、尋找解決問題的方法，很多學生節假日都不休息，實驗氣氛活躍，激發了學生的學習熱情，求知的欲望明顯得到加強。

（2） 增強了學生的動手能力和空間形體的思維能力

由于實驗“由淺入深，循序漸進”，并與工程制圖課程的理論知識緊密結合，不但大大增強了學生的動手能力和形體的空間想象力，也使學生對課程知識的綜合能力得到了鍛煉和提高，為后續專業課程的學習奠定了較好的基礎。

（3） 對應用型人才培養具有重要意義

實驗教學的建立對教學質量提高產生了好的影響，受到了學生的歡迎和喜愛。學生的創新意識和能力有明顯提高，在大學生各類競賽活動中獲得了較好的成績。如 2009年參加日本本田節能汽車競技大賽獲最佳技術獎、北京市“挑戰杯”科技創新大賽獲二等獎，組織了北京信息科技大學制圖技術創新大賽，指導學生課外“計算機三維繪圖興趣小組”活動等。

（4） 促進了教學軟、硬件設備和環境建設

實驗教學改革爭取到北京市教委2009年專項投資 57萬元購置工程制圖實驗室設備，2010年還將繼續完善建設。同時，也為教學團隊建設和教師的學習提高提出了新的更高要求，繼2005年工程制圖課程被評為北京市精品課程后，2009年工程制圖教學團隊被評為北京市優秀教學團隊。

4 結 束 語

人才素質的培養和提高關系到國家現代化建設的發展，絕不是建立幾個實驗室、幾個實驗教學改革就能實現的，它應貫穿在學生的整個學習過程中，甚至延續在他的一生中。新的工程制圖實驗教學體系的建立，為工程制圖課程注入了新的內涵，進一步加強了相關課程之間的聯系和學生對所學專業的認識。工程制圖實驗教學有利于提高學生理論聯系實踐的能力，有利于培養學生的創新和動手能力，有利于提高學生的工程意識和專業素質，為今后專業課程的學習及未來工作奠定了扎實的基礎。但新的工程制圖實驗教學體系還存在實施中與其他課程的銜接問題、知識面涉及過多和對教師要求高等問題，有待于在逐步推廣中進一步研究解決。

[1]李月琴, 何培英. 機械零部件測繪教學環節的改革與實踐[J]. 中國輕工教育, 2007, (1)：67-68.

[2]洪 崢. 制圖測繪周的教學實踐與探索[J]. 海峽科學, 2007, (9)：54-55.

Research on the Construction of Engineering Drawing Experiment Teaching

WANG Jian-hua， HAO Yu-xin, LI Xiao-min
( College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China )

To meet the need of cultivating application-type talents in modern mechanical engineering and applied science and technology fields, a new experimental teaching system of the engineer drawing is constructed with the content of the basic theory of projection, assembling of composite objects, dismantling and assembling assemblage, mapping the parts, mapping assemblages, innovative experiments and so on, which combines with the theoretical teaching but is independent as well. A diversity of investigative teaching methods are used to stimulate the students’ study enthusiasm, and develop their engineering consciousness and practical ability,which are advantageous in training students’ spatial thinking and all-round abilities and have been proven to be effective in teaching practice.

engineering drawing; experiment teaching; practical ability; comprehensive quality

TB 23

A

1003-0158(2010)05-0138-04

2010-03-16

北京市屬高等學校人才強教深化計劃資助項目（PHR200906213）

王建華（1953-），女，北京人，教授，主要研究方向為計算機圖形學、機械設計及理論。