在工程圖學教學中培養學生創新能力初探

□范書果，郝宏偉 ，杜秀菊，張艷華

( 1.河北師范大學職業技術學院，河北 石家莊 050000；2.河北工業職業技術學院，河北 石家莊 050000)

“工程圖學”是工科院校學生必修的一門技術基礎課，其任務是培養學生的圖示、圖解能力；繪圖、識圖能力；形象思維、邏輯思維能力。如何在工程圖學教學中，培養學生工程意識和創新能力呢？下面談談我們的做法。

一、在工程圖學教學中培養學生的創新能力

在工程圖學教學中，可以從思維能力、工程意識與設計能力、構型設計能力、實踐能力和工程圖形表達能力五個方面入手，培養學生的工程意識和創新能力。

(一)強化思維能力的培養。圖學思維是以形象思維為主,邏輯(抽象)思維為副,兼有發散思維的一種復合型思維類型。它以圖學教學為對象,研究圖學教學的思維方式和思維方法,用于指導學生創新能力的培養和圖學教學的深化改革和發展。在工程圖學體系中，形象思維的能力體現在空間想象力和空間分析問題的能力上，從平面圖到立體圖、從立體圖到平面圖的思維過程都屬于形象思維過程。通過對已知特征視圖的觀察，想象空間形體的能力就是邏輯思維能力。在“畫法幾何”部分，求直線與直線(平面)交點問題或平面與平面交線問題或空間幾何要素距離、角度、實形等問題時，要先進行空間分析，然后再進行投影求解，此過程可以培養形象思維和邏輯思維。在“機械制圖”部分，通過一題多解構形設計、零件的多種表達方案和局部構形等實踐機會，可以培養學生的發散思維能力。徒手繪圖可以快捷、方便地表達設計靈感，所以我們加強了徒手繪圖訓練。軸測圖具有直觀性好，立體感強的特點，能夠輔助學生進行讀圖和繪圖訓練。因此，在組合體前講授軸測圖，要求學生徒手繪制大量的軸測圖。

(二)強化工程意識與設計能力的培養。在工程圖學教學過程中，整合教學內容，巧妙設計大作業，通過引入設計過程與方法，實現“設計——制圖一體化”，既有利于學生繪圖技能的提高，又有利于了對零部件結構與功能理解；既能提高圖形綜合表達能力，又能培養工程意識與設計能力。在工程圖學的課程框架內采取的具體措施如下。在機械制圖部分增加零部件結構設計內容，并繪圖。結構設計之一：在“標準件與常用件部分”，根據被連接件的厚度，計算螺栓、螺柱、螺釘的長度，并圓整成標準值，繪制裝配圖。結構設計之二：繪制軸與套筒用圓柱銷連接后的裝配圖。結構設計之三：在齒輪軸的￠30m6軸徑處畫一對6206深溝球軸承，軸承端面要靠緊軸間，要求設計軸間高度。結構設計之四：已知主動齒輪和從動齒輪的齒數、模數、齒輪寬度、齒輪軸孔直徑，試計算齒輪尺寸，選擇鍵的種類、確定鍵及鍵槽的尺寸，請設計軸的結構尺寸，并畫出齒輪嚙合及鍵連接的裝配圖。通過如此“設計-制圖一體化”訓練，既能提高圖形表達能力，又能使學生對零部件結構與功能(如:倒角、倒圓、鍵槽、軸間、銷孔、)有更深刻的了解，從而提高工程意識和設計能力。

(三)強化構形設計能力的培養。工程學圖培養學生創造性構形設計能力，而該能力的培養要求教師打破思維定勢，激勵創新意識，積極開展創造性活動。培養學生構形設計能力的措施如下。其一，以構形為核心，調整教學內容。在組合體、軸測圖、零件圖和裝配圖教學過程中，加強構形設計內容的教學，強化構形設計訓練。零件構形設計要考慮在制造過程中的加工和裝配，既使加工和裝配易于進行，又易于達到質量要求，還應考慮使用時調整方便、維修時拆卸方便和裝配時原有精度。從鑄造工藝方面考慮零件構形，要設計有鑄造圓角、和鑄造斜度，還要控制最小壁厚，而且壁厚要均勻。從加工工藝方面考慮零件構形，為減少和縮小加工面積，在零件表面作出凸臺或凹坑；為了保證被加工面全部達到質量要求，在零件上構造出退刀槽或越程槽；還有倒角、工藝孔等。從裝配工藝方面考慮零件構形時，要考慮到將零件裝配成部件時裝配方便，并確保零件正常工作，實現功能。其二， 采用多樣化的構形設計訓練方式。常見的構形設計題目類型有：根據已知形狀相同的兩個視圖，構思并設計多種不同形狀的組合形體； 根據已知形狀相同且互為倒置的兩個視圖，構思并設計多種不同形狀的組合形體； 根據已知形狀相同的兩個視圖，構思并設計與之形狀相同的另一視圖，表達多種不同形狀的組合形體； 根據已知形狀相同的兩個視圖，構思并設計多種不同形狀的組合形體； 根據已知的一組三視圖表達的組合形體，構思并設計另一組三視圖表達一個與之嵌合的組合形體； 根據已知的一個視圖，構思并設計多種不同形狀的組合形體。其三，采用多樣化的構形設計訓練手段。為了實現有效的構形設計教學，一方面促學，在激發興趣的同時提高學生的畫圖、識圖能力和相關專業素質；另一方面促教，督促教師從嚴治教，提高學識水平和授課能力；還要充分利用各種教學媒體，加強課堂討論。我們把制圖知識、美學知識與計算機輔助設計(CAD)相結合，設計制作了部分多解視圖和與之對應的立體圖，并運用多媒體技術制作成輔助制圖教學的教學課件。構形設計是在工程圖學課程中培養學生創造性能力的一個重要實踐性環節。

(四)強化圖形表達能力的培養。工程圖學課程最基本的教學目的是培養學生的圖形表達能力。在圖形表達能力培養上，形成了三維表達與二維表達并重和并存的局面。在組合體部分，加大讀圖繪圖能力訓練，加強尺寸標注訓練。在零件圖部分，重視對典型零件的結構分析，加強零件圖的讀圖繪圖訓練，重視零件測繪訓練。在裝配圖教學中，可以把不同的零件放在不同的圖層，便于學生拆分零件圖，利用圖層的開閉，幫助分析裝配圖中相配合兩零件的配合尺寸。加強由零件圖畫裝配圖、由裝配圖畫零件圖訓練。這樣，不僅能夠培養學生的圖形表達能力，還可以提高分析問題、解決問題的綜合能力。

二、創建工程圖學實踐教學體系，培養學生工程意識和創新能力

創新實踐是培養學生工程意識和創新能力的關鍵。要改變傳統教育模式下實踐教學處于從屬地位的狀況，根據工程圖學圖課程實踐性強的特點，構筑新的實踐教學體系，由基礎訓練、構形設計訓練、零件測繪訓練、計算機操作訓練組成。創建以工程創新設計為基礎、計算機二維、三維實體造型繪圖為工具、實現“設計——制圖一體化”，有利于創新人才培養和設計制圖能力培養的工程圖學實踐教學體系。其目的是培養學生工程意識和創新能力。

三、結語

在《工程圖學》教學中，加強學生的思維能力、工程意識與設計能力、構形設計能力、實踐能力和工程圖形表達能力的培養；創建工程圖學實踐教學體系，實現“設計——制圖一體化”，能夠提高學生的工程意識和創新能力。

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[3] 黃向裕.構形設計的研究與實踐[J].機械設計與自動化,2005，(8).

[4]童秉樞,易素君,徐曉慧.工程圖學中引入三維幾何建模的情況綜述與思考[J].工程圖學學報, 2005, (4).