合理利用計算機技術，提升《工程制圖》教學改革的成效

摘要： 本文通過對引入計算機技術的《工程制圖》教學改革中出現的問題進行分析，提出有效結合傳統教學和計算機輔助教學的方式，優勢互補，有利于增強工程制圖課程的教學效果。

關鍵詞： 工程制圖計算機技術教學效果

一、引言

《工程制圖》是工科專業學生在大學一年級開設的重要基礎課程，主要講授工程圖樣形成的理論基礎和規范的表達方法。工程圖樣是工程界的技術交流語言，正確識讀和繪制工程圖樣是工科學生應該掌握的基本技能。但是筆者常常從專業課教師處聽到抱怨，現在的學生讀不懂零件圖、裝配圖，不論是課程設計還是畢業設計有相當比例的學生制圖一塌糊涂，毫無規范性，相比于十多年前的學生，制圖技能明顯退化。從21世紀初期發起的引入計算機技術，甩掉圖板丁字尺的制圖教學改革至今已有十多年，從專業課教師的反饋信息來看，教學效果并沒有得到有效的增強，甚至還有所減弱?，F根據筆者多年的教學經歷對教改成效不理想的原因進行了分析，并提出改進方法，對增強《工程制圖》課程的教學效果有一定的成效。

二、將計算機技術引入《工程制圖》的教學改革中需要考慮的問題

1.教學目標的定位

在《工程制圖》教改中有同行提出以培養學生計算機三維造型設計能力為目標，采用計算機制圖，弱化手工儀器制圖。但是《工程制圖》課程一般都在大學一年級開設，而《機械設計》等專業基礎課及工廠實習等實踐課程一般在二年級以后才開設，在專業知識缺乏的背景下，談造型設計有點空中樓閣的感覺。況且由于地域經濟發展的差異，學生入口的計算機操作水平相差巨大，計算機繪圖技能也不可能一蹴而就，至少需要一學期的熟悉。因此制圖課的重點還是在于基本理論和技能的培養，通過學習掌握國家標準、投影的知識、零件圖、裝配圖的表達方法等理論知識，培養查閱標準，識讀和繪制零件圖、裝配圖的基本技能。強調計算機繪圖技能而忽略傳統的手工制圖技能讓學生兩方面都做不好，不能有效鞏固課程所學理論知識。

2.三維建模在《工程制圖》中的作用及軟件的選用

隨著CAD技術的發展，現代制造業廣泛采用三維參數化設計軟件，如ProE、SolidWorks等，設計過程先由概念設計到三維特征建模，然后生成二維投影圖，最后編輯成工程圖樣。之所以要編輯成二維圖樣，是因為當前的加工業主要還是依賴二維工程圖，但是多數三維軟件生成的二維工程圖紙不規范，需要根據國家標準作相應修改。而已經進入設計層面的高年級學生往往重視三維建模，而忽略制圖的基本規范，最終編輯出來的圖紙很難讓人滿意。

因此在低年級階段應該打好基礎，嚴格要求制圖規范，重點培養識圖、制圖技能。識圖的關鍵在于建立實物與投影的對應關系，即空間構型能力的培養。計算機三維建模技術在制圖課中可作展現空間構型的輔助工具，而非設計工具。應該選用學生在短時間內容易掌握的軟件，當前一般選擇AotoCAD軟件。

3.學時縮減下課程內容的刪減

隨著多媒體教學的開展及學生開設課程的增加，工程制圖課程的學時被大量削減，課程內容也需要重新整合，整個課程體系應以“體”作為核心，拋棄一些抽象的理論知識，更加注重實用性，首先正投影法依然是從“體”到圖的理論基礎，其次是構成“體”的基本要素——點、線、面的投影規律，由淺入深培養學生形成從空間到投影，投影到空間的正確思維習慣（在此刪去線與線、線與面、面與面的相互位置關系等內容），最后是基本體、組合體的投影、零件和裝配體的表達，借助多元化工具幫助學生建立體與投影的轉換關系。零件圖、裝配圖的識讀是體現《工程制圖》課程教學效果的關鍵，在課程中應當加強零件圖、裝配識圖訓練，并結合專業特點引入典型的工程構件，培養學生的工程意識，與專業課程做好銜接。

三、引入計算機技術后，教學和實踐手段的變革

1.教學手段——傳統教學和多媒體教學相結合

傳統的制圖教學采用粉筆在黑板上一筆一畫繪制投影圖，結合實物模型和肢體語言可以讓學生清晰地認識到圖形的來龍去脈，與實物的對應關系，老師也可以根據課堂具體情況靈活設計問題，達到良好的教學互動。這在講解簡單形體的投影時效果非常好，但是實物模型有限，當沒有模型時，學生就感覺抽象難懂。復雜的零件圖、裝配圖也只能借助掛圖，在教學班人數劇增的大教室里很難看清楚，難以取得很好的教學效果。

采用多媒體教學后，教師事先準備大量素材制作幻燈片和動畫視頻，讓課程更加形象生動。但是顯示投影圖的幻燈片和電腦三維模型窗口常常需要反復切換，不方便對照。而且教師容易對著幻燈片照本宣科，忽略了與學生的互動，課堂進度也會不自覺加快，每堂課的知識容量大。很多同學都感覺上課聽懂了，但是一做作業就茫然，其原因是學生來不及對所接收的大量信息進行思考，沒有轉化成內在的認知。

因此，筆者在課堂上采用三段式教學：多媒體課件講解、學生練習、板書評講。板書講解同時輔以AutoCAD軟件制作的模型，簡單的形體可當場制作，復雜的則預先做好，學生在360度全方位觀測模型，對照黑板上投影圖的同時，也對物體的構型過程有所了解，潛意識中滲透了對實體三維造型的理解。將傳統教學與多媒體教學有效結合，優勢互補，能取得不錯的教學效果。

2.實踐手段——手工制圖和計算機繪圖并重

《工程制圖》的實踐性相當強，每個理論知識點下都需要完成相應的作圖練習，工程圖樣通過大量線條和少量文字對設計產品進行完整、清晰的描述，作為加工和維護產品的技術資料。作為工程界的交流語言，工程圖樣中對于形體的表達方法、線條形狀、線條寬度及文字書寫等都有國家標準規定，不論用傳統的手工制圖還是采用計算機繪圖都必須嚴格遵循。

傳統的手工制圖要求學生借助圖板、丁字尺、圓規、三角板、鉛筆等工具在圖紙上按規定制圖。學生上手容易，只要有工具就能畫，但是要完成一幅高質量的圖紙就比較費時費力，甚至連鉛筆的削法和運筆方式都有所考究，很多同學不是做不好，而是沒有耐心去做。

計算機繪圖只需要事先設定好線型、線寬、文字樣式的相關圖層，利用便捷的繪圖和編輯功能，就可以按規范快速做出完美的圖紙。但是繁雜的命令讓學生無法立馬上手，必須通過一段時間的軟件操作培訓才能作圖，而且必須要在有電腦的前提下才能完成。

在引入計算機技術的教學改革中，很多同行提倡甩掉用圖板丁字尺的傳統手工儀器制圖，直接采用徒手繪制加計算機繪圖。制圖標準中的繁瑣規定，必須加以反復的肢體訓練才能形成深刻印象，才不致輕易忘記。采用徒手繪制，很多同學會忽略規范，潦草作圖；而計算機繪圖，一部分電腦操作技能薄弱的同學無法快速完成，會采用不誠信的拷貝方式來敷衍老師。因此，手工制圖在培養學生對規范的掌握上不可或缺。

在教學過程中應穿插計算機繪圖技能的學習，讓學生能盡快掌握計算機繪圖技能，而課后練習可采用手工制圖、計算機繪圖和徒手繪制相結合。例如組合體部分的內容，可以用手工制圖完成三視圖的繪制，用計算機繪圖完成三維建模；零件圖的測繪可以先徒手繪制，再進行計算機繪圖。

四、有效利用計算機技術完成課后輔導，養成學生自主學習習慣

利用網絡技術建立課后輔導系統，學生根據需求自主選擇輔導幫助，不受時間和空間的限制。例如，利用三維建模軟件針對習題建立基于網絡的三維模型庫，學生對照相應的虛擬模型，完成作業，既能有效利用時間，減輕學習壓力，又能逐步提高空間思維能力和識圖能力。利用計算機虛擬技術建立基于網絡的虛擬裝配實驗室，讓學生根據裝配圖進行虛擬裝配，了解部件的工作原理及裝配過程，既能提升識圖能力和動手能力，又能增強學習興趣。

推薦學生訪問國內國際優秀的課程建設網站，博采眾家之長，拓寬視野。通過網絡學習，能很好地培養學生自主學習習慣。

五、結語

將計算機技術引入《工程制圖》，以培養學生識圖和規范制圖的能力為中心，結合傳統教學和多媒體教學手段，采用手工制圖和計算機繪圖并重的實踐手段，逐步滲透三維產品設計理念和工程意識，能較好地實現課程的教學目標。

參考文獻：

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