基于三維設(shè)計(jì)的《工程制圖》課程教學(xué)改革

　　摘要：針對(duì)大學(xué)本科高級(jí)實(shí)用性和應(yīng)用型人才培養(yǎng)問題，根據(jù)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，滿足適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的人才需要，嘗試對(duì)《工程制圖》課程進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用新型的教學(xué)手段，刪減和組合課程教學(xué)內(nèi)容，著力于構(gòu)建滿足于現(xiàn)代社會(huì)人才需求的《工程制圖》課程教學(xué)的新體系。
　　關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)；工程制圖；教學(xué)改革
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的新時(shí)代。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與制造促使設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段均發(fā)生了巨大的變化，正在逐步向“數(shù)字化無紙?jiān)O(shè)計(jì)”時(shí)代過渡。以二維圖形為核心傳統(tǒng)《工程制圖》課程，已經(jīng)跟不上社會(huì)發(fā)展的步伐。因此，《工程制圖》課程教學(xué)改革勢在必行。
　　一、傳統(tǒng)教學(xué)模式與三維設(shè)計(jì)教學(xué)模式
　　傳統(tǒng)《工程制圖》教學(xué)是以正投影法為基礎(chǔ)，這種教學(xué)方法的教學(xué)效果不夠理想。通過這種方式培養(yǎng)出來的學(xué)生，三維思維能力和創(chuàng)造能力都比較差。采用二維圖形設(shè)計(jì)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)只能采用投影的方式把三維圖形抽象的表達(dá)在二維圖紙上，制約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造信息的交流和傳遞，束縛了設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新思維。例如，當(dāng)某視圖上對(duì)某個(gè)尺寸進(jìn)行修改，不能自動(dòng)地反映在其他相對(duì)應(yīng)的視圖上，更不能自動(dòng)地更新零件、裝配上的相應(yīng)修改部分的尺寸。用這種方法生成的幾何模型數(shù)據(jù)不能直接用于CAE分析和CNC數(shù)控加工等，嚴(yán)重地制約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD與CAM、CNC之間的有機(jī)集成。
　　三維設(shè)計(jì)教學(xué)模式能夠直觀清晰地表達(dá)物體的空間結(jié)構(gòu)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。學(xué)生從三維物體出發(fā)構(gòu)思產(chǎn)品形狀，在三維CAD軟件支持下，建立數(shù)字化三維幾何模型，克服了二維設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。三維設(shè)計(jì)優(yōu)勢還在于能夠直接利用三維零件設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析、數(shù)控加工及快速成型等后置處理，繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)的零件圖、裝配圖，還可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬裝配和仿真等。無論是對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)，還是學(xué)生的學(xué)習(xí)都有使用價(jià)值。
　　二、突出三維設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容
　　1. 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
　　《工程制圖》課的教學(xué)應(yīng)該與相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程相結(jié)合，對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，可以把機(jī)械制圖與機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)等課程緊密結(jié)合起來；對(duì)于土木建筑專業(yè)的學(xué)生，可以把建筑制圖與陰影、透視，房屋建筑學(xué)，建筑施工，土建設(shè)計(jì)等課程相結(jié)合。這種教學(xué)模式對(duì)于提高學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力起到重要作用。
　　為了滿足上述教學(xué)模式的需要，有必要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。精選和更新有利于學(xué)生能力培養(yǎng)的內(nèi)容和知識(shí)；刪減不必要的煩瑣部分；把三維設(shè)計(jì)技術(shù)融入教學(xué)體系之中，加強(qiáng)對(duì)三維圖形構(gòu)造和分析能力的培養(yǎng)；鑒于三維軟件對(duì)工程制圖教學(xué)具有強(qiáng)大輔助性作用，在《工程制圖》教學(xué)過程中應(yīng)該增加三維建模內(nèi)容，要求在識(shí)圖的基礎(chǔ)上對(duì)有關(guān)的組合體、零件圖甚至裝配圖進(jìn)行建模，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與表達(dá)的能力；對(duì)于畫法幾何理論中有些內(nèi)容可以進(jìn)行刪減，工作中大量的制圖任務(wù)并不需要太深?yuàn)W的畫法幾何知識(shí)。所以，教學(xué)中沒有必要追求畫法幾何的深度和廣度，而是應(yīng)該強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性。
　　2. 調(diào)整尺規(guī)、徒手與計(jì)算機(jī)繪圖三者的關(guān)系
　　傳統(tǒng)的制圖教學(xué)方法是以學(xué)生使用尺規(guī)儀器繪圖為主，徒手繪圖為輔。現(xiàn)代的制圖教學(xué)不但要學(xué)生使用尺規(guī)繪圖、徒手繪圖，而且要讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)繪圖，其中徒手繪圖可以訓(xùn)練學(xué)生對(duì)投影關(guān)系、投影規(guī)律的掌握。因此，在教學(xué)中應(yīng)重視徒手繪圖能力的培養(yǎng)，適當(dāng)減少尺規(guī)繪圖，并將尺規(guī)繪圖、徒手繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖三者有機(jī)地融合起來，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容理解更深刻、掌握更牢固、應(yīng)用更靈活，便于學(xué)生自學(xué)其他更先進(jìn)的三維軟件，從而使其畢業(yè)后很快進(jìn)入工作角色，真正做到學(xué)有所長和學(xué)有所用。
　　三、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
　　1. 現(xiàn)代教學(xué)手段與傳統(tǒng)授課方法相結(jié)合
　　傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師為主，以傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行灌輸式的講授，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，這種教學(xué)方法不利于學(xué)生的思維能力培養(yǎng)。CAI多媒體教學(xué)集聲音、圖像、動(dòng)畫和文字為一體，信息量豐富，能改變以教師為中心的單向式教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變?yōu)榻换ナ胶托蜗蠡慕虒W(xué)方式，提高學(xué)生的空間思維能力，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。CAI多媒體教學(xué)不能完全取代傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師應(yīng)該將現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)的實(shí)際情況選取不同的教學(xué)手段，彌補(bǔ)教學(xué)手段的不足，會(huì)收到更好的效果。
　　2. 充分運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件
　　傳統(tǒng)電子教案圖形大多是二維的，不能清楚地表達(dá)空間幾何體圖形。可以采用基于參數(shù)化和特征造型的三維設(shè)計(jì)軟件，例如，機(jī)械專業(yè)可以使用Pro/Engineer進(jìn)行輔助教學(xué)，建筑專業(yè)可以使用3DS MAX軟件等。它們具有強(qiáng)大三維設(shè)計(jì)、爆炸視圖和動(dòng)畫制作功能。在教學(xué)過程中，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)造型，能增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。運(yùn)用實(shí)時(shí)造型演示功能，它具有形象性、具體性、直接性、真實(shí)性的特點(diǎn)，能使學(xué)生更容易理解空間構(gòu)造思想，使學(xué)生以直接感知的方式學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生真正理解所學(xué)的知識(shí)。例如，在機(jī)械制圖教學(xué)中，利用Pro/E等三維軟件仿真功能，將其做成動(dòng)畫文件插入到課件中，進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，幫助學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
　　四、結(jié)束語
　　在三維CAD技術(shù)飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的《工程制圖》教學(xué)內(nèi)容和方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)特點(diǎn)的要求。因此，《工程制圖》課程從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等都應(yīng)不斷地進(jìn)行改革，把三維設(shè)計(jì)技術(shù)融入《工程制圖》教學(xué)環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生三維空間思維能力和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)更加合格的高級(jí)實(shí)用性和應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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