基于三維CAD技術的工程圖學教學改革研究

李振華++束建芳

摘 要：隨著計算機技術和三維CAD技術的不斷發展和應用，傳統工程圖學已發生了深刻的變化，傳統工程圖學理論與現代三維CAD技術相結合已成為工程圖學課程發展的必然趨勢。該文在充分研究工程圖學課程建設現狀的基礎上，提出了以三維CAD設計為主線的工程圖學教學改革思路與內容，可全面優化工程圖學課程的教學過程，促進工程制圖教學和學習的現代化。

關鍵詞：工程圖學 教學改革 三維CAD技術

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0100-02

工程圖學課程是所有高等教育院校工科類學生必開的一門重要的技術基礎課，擔負著培養學生空間想象和空間構思、繪圖能力和讀圖能力的任務，為今后學生進行工程設計和處理工程問題奠定基礎[1]。近年來，計算機技術和三維CAD技術的廣泛應用推動了工程圖學的發展，從根本上改變了過去的手工繪圖、照圖生產的技術管理模式。因此，傳統的工程圖學理論與現代先進的三維CAD技術融合已成為工程圖學類課程發展的必然趨勢。該文在充分調研了工程圖學課程建設現狀的基礎上，提出了一套以三維CAD設計為主線的工程圖學教學改革思路與內容，可全面優化工程圖學教學體系，培養學生創新思維和創新能力，并為其他院校的工程圖學課程改革提供借鑒參考。

1 工程圖學課程建設現狀分析

多年來，“工程圖學”作為工科類學生的一門專業技術基礎課，一直受到各高校教師和學生的重視。尤其是近年來，隨著對學生實踐能力的加強，工程圖學教學課時不斷減少，為保證其教學質量，各高校在教學內容、手段和方式上對工程圖學課程進行了一系列的探討與改革，具體表現在以下幾個方面：

（1）教學內容調整：增加計算機繪圖、刪減畫法幾何，降低截交、相貫線難度等內容。

（2）教學手段調整：采用多媒體課件教學，替換傳統的板書繪圖授課和掛圖、模型演示。

（3）教學方式調整：以工程制圖的繪圖基礎、投影基礎、計算機輔助設計制圖基礎等內容作為工科制圖的公共平臺[2]，將專業制圖與專業基礎課相融合，建立一門新的課程。

不可否認，上述對工程圖學的教學改革對該課程的發展和學生識圖繪圖能力的提高起到了一定的促進作用，基本能滿足近年來我國工程、產品繪圖和設計的需要。但是，由于上述改革仍然采用了以繪制二維工程圖樣為主線的教學模式，面對現代工程界已將三維圖樣作為主流的信息載體和就業形勢的需要，為了培養高素質人才，國內各大高校就必須對該課程進行以三維CAD設計為主的教學模式改革。

中南大學歐陽立新等[3]根據工程、產品的設計和制造發展趨勢，利用CAD技術，提出了以計算機三維造型繪圖為主線的工程制圖教學模式，為工程制圖的改革提供了新的思路和可行的實施方案。河海大學康蘭[4]提出在工程圖學的教學中，將多媒體課件與三維CAD軟件相結合，以設計為主線將各部分教學內容緊密聯系在一起，從而啟發學生從設計的角度來分析問題和解決問題。黑龍江八一農墾大學毛欣等[5]提出將二維和三維CAD技術在工程圖學課程教學中合理應用，全面優化制圖課程的教學過程。總之，將三維CAD技術、計算機圖形學等新內容融入工程圖學教學中，加強對學生空間思維和空間想象能力、創新能力和讀圖能力的培養，已經得到了工程圖學教育工作者的普遍認可。但如何將三維CAD技術很好的融合工程圖學教學，采取什么樣的方法和手段，才能達到最佳授課效果，還需進一步研究和探討。

2 基于三維CAD技術的工程圖學課程教學改革思路與內容

2.1 教學改革思路

為了使工程圖學教學順應現代制造業信息化潮流，滿足當前教育形勢的發展和就業形勢的需要，工程圖學課程教學改革的思路為：著眼于高素質人才的培養，借助當今先進的計算機技術，以三維CAD設計為主線，構建以培養創新精神和創新能力為目標的課程教學體系。

2.2 教學改革內容

針對課程建設與改革的現狀，基于三維CAD技術的工程圖學課程教學改革內容主要包括以下幾個方面。

（1）優化教學體系，精減教學內容

工程圖學是一門實踐性較強的課程，其主要目的是培養學生讀圖與繪圖的能力。但在目前的工程圖學教學過程中，教師仍以傳統的工程圖學知識體系為主干，習慣于按制圖基礎知識→點、線、面投影→立體投影→軸測圖→零件圖→裝配圖這種二維設計方式來傳授知識，使得學生在二維投影圖與空間物體之間很難建立聯系，學生的空間想象能力和構思能力也得不到有效培養。因此，在工程圖學課程教學改革過程中，我們要突破傳統工程制圖的范疇，把如何培養學生的形象思維能力貫穿于制圖教學全過程，利用三維CAD造型功能強化形體構形和投影知識的講解，增加學生的感性認識；在教學內容上，增加計算機繪圖基礎、實體要素投影、CAD三維造型和二維圖形生成內容，精減畫法幾何和點、直線、平面的投影。

（2）修訂教學大綱，編著合適教材

根據學科發展、內容體系和教學計劃的要求，在修訂教學大綱和編著教材時，要正確處理好徒手繪圖、計算機繪圖直接的關系，正確處理好課時減少與專業要求之間的關系，培養學生讀圖和繪圖的能力，提高學生的創新能力。工程圖學的教學內容應從現代工程設計和制造業信息化出發，以三維CAD設計為主線，以計算機操作為主要技術手段，采用模塊化教學方式。模塊一：制圖的基本知識和理論。技術制圖標準規定，制圖工具及其使用，基本幾何作圖，三視圖與徒手繪圖，投影基本知識；模塊二：CAD技術。平面圖形的繪制，三維造型及二維圖形生成；模塊三：實體建模及繪圖。基本體造型及投影，幾何體造型及投影，組合體造型及投影，讀組合體識圖及造型；模塊四：工程圖樣繪制及學習。標準件和常用件，零件圖，裝配圖，工程圖樣學習。

（3）創新教學方法，更新教學手段

為了實現教學目標，必須在教學方法、形式上改革創新，在教學過程中根據不同的教學內容采用不同的教學手段。在工程圖學的理論教學中，要突出學生在教學活動中的主體地位，改變以往“教師表演、學生觀看”的“滿堂灌”形式，轉變為“教師導演、學生表演”的新模式；課堂教學不再是教師的“一言堂”，而是師生的“共同語言”[6]。在教學實踐中，要在現有網絡課程模板的基礎上，增加虛擬模型室、教學互動等模塊，提高學生的學習興趣和學習能力，并構建一套由課上現場教學、課下網絡教學、實踐教學等組成的多樣化的教學形式。

（4）改革考核方式，完善成績評價

不同的考核方式，根據其要達到的目的，所表現出來的測評結果是不一樣的。工程圖學不僅要培養學生的讀圖繪圖能力，還要注重對學生創新能力的培養。因此，在考核方式上，根據其教學大綱的要求，除了對理論性很強的部分采取閉卷形式外，還應結合課程的具體特點，采用計算機繪圖上機考試、設計等多種形式的考核方法；對學生的成績評價，應涵蓋其學習過程中的多方面表現，主要從考勤情況、作業情況、上機情況、考試成績等幾方面來綜合分析，提出合理的成績評價方案。課題組根據專業要求和課程大綱的考試成績評定方法，提出學生成績由30%平時成績（包括考勤情況10%、作業情況20%）與70%的考試成績組成。

參考文獻

[1] 黨改紅，王國省，齊峰.工程圖學類課程的教學改革與研究[J].中國電力教育，2010（32）：100-102.

[2] 譚建榮，陸國棟，張樹有，等.工程制圖“公共平臺與綜合提高相結合”的課程體系[J].2000（28）：1-4.

[3] 歐陽立新，何鳳嬌.建立三維造型教學模式深化工程制圖改革[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2009， 10（1）：76-77.

[4] 康蘭.采用三維CAD軟件的工程圖學教學實踐[J].工程圖學學報，2007（6）：152-156.

[5] 毛欣，馬永財，張波.基于CAD技術的工程圖學課程教學改革研究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2012（2）：28-29.

[6] 職麗娟，崔世峰.淺談當今教師的職業道德問題[J].現代企業教育，2008（24）：30-

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