“卓越工程師”背景下“工程制圖”教學新模式探索

王愛芳?樊秀芹

摘要：為了適應教育部推動的“卓越工程師計劃”，提出“工程制圖”“一體兩翼”的教學新模式，即以“傳統的工程制圖內容為主體，著力學生徒手繪圖、設計能力和CAD繪圖能力的提高”的教學模式。該教學模式可拓寬學生的視野，調動學生學習積極性，提高“工程制圖”教學效果，培養出更適合需求的卓越人才。

關鍵詞：卓越工程；工程圖學；教學模式

作者簡介：王愛芳（1979-），女，蒙古族，內蒙古集寧人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師；樊秀芹（1967-），女，山東巨野人，黑龍江科技大學機械工程學院，高級工程師。（黑龍江 哈爾濱 150022）

基金項目：本文系黑龍江科技大學教研項目（項目編號：JY13-55）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0110-02

教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020 年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020 年）》的重大改革項目，[1]旨在培養創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的工程技術人才，是增強我國核心競爭力，建設創新型國家，走新型工業化道路的必然選擇。

“工程制圖”是工科專業一門必修的技術基礎課。它研究解決空間幾何問題以及繪制和閱讀工程圖樣的理論和方法。[2]近五十年，我國工程制圖教學內容詳盡，表達準確，有時過多偏重理論，而未充分考慮從實際的事物出發。新的形勢下，必須以社會需求為導向，著力提高學生的工程意識、工程素質、工程實踐能力，只有這樣才能適應社會對卓越人才的需求。

隨著計算機應用技術的發展，CAD、CAE、CAM等現代設計制造技術已經越來越多地融入到了工程制圖課的教學過程中。但是根據我國生產發展的現狀，傳統的二維制圖內容不能丟掉。因此，本文提出“一體兩翼”的教學新模式，即以“傳統的工程制圖內容為主體，著力學生徒手繪圖、設計能力和CAD繪圖能力的提高”的教學新模式，充分調動學生學習的主動性和積極性，提高教學效果。[3]

一、傳統教學模式

1.傳統教學模式的劣勢

（1）授課內容和方法。傳統的教學內容都是將傳統的制圖知識和現代的制圖知識完全獨立，分開講授，在內容上存在脫節和矛盾，學時上要求多，教學效果不理想。在授課方法上，傳統的教學模式主要以教師的講授為主，強調互動較少，學生參與課堂少，學生動手實踐的機會少，學生的學習積極性調動不好。

（2）學生徒手繪圖能力的訓練不到位。徒手繪圖能力在對設備改造、仿制、方案設計、現場設計加工及參觀學習中具有非常重要的作用。對學生徒手繪圖能力訓練較少，考核部分也不體現學生這方面的能力，導致學生在課程后期的測繪及設計部分難度較大，進而導致學生就業后在實際工作中動手能力差的后果。

（3）傳統的工程制圖與CAD三維軟件結合不好。目前，傳統的工程制圖教學模式通常是以正投影為前提的，以二維投影方式繪出的二維圖形，[4]沒有涉及三維CAD建模的內容，不能滿足現代化的生產模式（構思三維產品→計算機三維實體造型→數控編程→機械加工）的要求。

由多年的教學經驗可知，現有的教學模式使學生表現出聽課容易，作業難，從二維圖形到三維立體的思維過程比較困難，導致學生在點、線、面章節學習興趣較好，接觸到立體章節就失去學習制圖課程的興趣，教師難以調動學生的學習積極性。

2.以傳統的制圖教學內容為主體的必然性

依據我國目前制造業水平極不平衡的現狀，傳統的機械加工方法將在較長一段時間內長期存在，傳統的工程制圖內容不能丟掉。工程制圖課程是工科類專業中一門實用的重要技術基礎課，是所有工程師進行技術交流的語言，理論性和實踐性都非常強，學好本門課程對工程類專業學生來說是必須的。本課程在培養學生空間想象能力、形象思維能力、設計表達能力、審美能力、創新構形能力等方面是其他課程無法替代的。

因此，本文針對以上兩點，提出“一體兩翼”的教學新模式。

二、徒手繪圖

1.徒手繪圖的概念

不用繪圖儀器和工具，通過目測形體（圖形或實物）各部分之間的相對比例，按一定畫法要求，徒手畫出圖樣的過程和方法，稱為徒手繪圖。徒手所繪出的圖稱為徒手圖或草圖。[5]

2.徒手繪圖的應用及作用

徒手繪圖表現形式靈活，能記錄瞬間思維，不受工具場地限制，在工程實踐中應用廣泛。

徒手繪圖是表達創意、交流設計思想的有力工具，對于學生獨立思維、觀察思維能力、動手能力和創新精神的培養都起著非常重要的作用。

3.掌握徒手繪圖的要領

草圖不等于“潦草的圖”，線要直，圖要對，尺寸要正確、清晰，目測比例要協調、美觀。

本文提出在教學過程中從工程設計和制造的環節出發，強調課程的實際意義，讓學生較早自主利用知識，發現問題，解決問題。在教學過程中遵循由易到難，循序漸進的方法加強徒手繪圖能力的訓練，并最終掌握徒手繪圖的技巧。

4.實施步驟

首先在制圖基礎知識一章引入徒手繪圖，明確徒手草圖的基本要求，通過直線、圓的徒手繪制，讓學生初步理解概念并最終掌握基本繪圖技巧。其次在軸測圖一章中加強徒手繪圖的能力。再次，在零件圖一章中充分運用徒手繪圖，熟練繪圖技巧，為以后的測繪、設計奠定基礎。

為了增加學生的學習興趣，本文還列出了筆者在教學實踐中布置給學生的作業（見表1） 。

以下所列課后作業，從實際的事物出發，更能激發學生學習的興趣，并使學生深切地感受到知識的應用所在。這種教學方式同時也貫穿在課程的其他章節中。例如，讓學生徒手測繪課桌、自行車等等，通過不同產品的測繪、設計訓練學生的徒手繪制草圖、表達設計思想的能力，讓學生建立設計之后才能根據草圖形成二維圖形或三維模型的理念。

表1 徒手繪圖作業

三、工程制圖和CAD三維建模軟件內容的融合

目前，筆者將“工程制圖”和“CAD”分成兩門獨立的課程來學習，在教授CAD課程的過程中，較多地片面強調命令的用法，脫離傳統的制圖內容，最終導致學生雖對圖形的繪制過程較熟練，但卻不能很好地對組合體、零件、部件、機器進行圖樣表達，課程的教學目標實現并不理想。

如何將傳統制圖內容與CAD三維建模有機融合，將CAD三維建模相關內容貫穿在工程制圖課程的始終，把三維軟件作為一種“思維工具”，既保證CAD課程內容的有效扎實掌握，又促進了學生對三維形體與二維圖形之間相互關系的理解，提高了學生的空間思維能力，增強了三維設計技術，激發了學生的學習興趣，改善了總體學習效果。圖1為三維建模與二維投影圖的結合實例。

四、結語

“卓越工程師計劃”已提出三年之久，作為新時代圖學界的一名教師，必須深刻領會“面向工業界、面向世界、面向未來”的工程教育理念，探索適合新時代要求的教學模式，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。

通過本文提出的“一體兩翼”的教學新模式，精煉講解傳統工程制圖內容的前提下，有針對性地訓練學生徒手繪制草圖的能力，使學生在學習過程中發揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創新能力；同時有機結合CAD三維設計的相關內容，培養學生的空間思維能力，激發學習興趣，提高總體教學效果。

參考文獻：

[1]劉元林，張增鳳，李洪濤.基于“卓越計劃”的機械類“3+1”人才培養模式改革[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2013，（1）.

[2]何銘新， 錢可強.機械制圖（非機類第四版）[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]付俊強，張新娜.提高非機類“工程制圖”教學效率的研究[J].中國電力教育，2011，（18）.

[4]鄭雄勝，張玉蓮.少學時“工程制圖”課程融合式教學模式研究[J].中國電力教育，2013，（10）.

[5]劉穎.淺談中職《機械制圖》中徒手繪圖能力的培養[J].裝備制造技術，2013，（9）.

（責任編輯：王意琴）