從手繪及計算機輔助設計表達反思工程制圖的教學

蘇小芳

摘 要：工程制圖作為高職產品造型設計專業的一門專業技術基礎課，旨在培養學生的工程思維和提高設計表達的科學性，為后續設計表達課程打下基礎。因此從學生在后續課程——設計手繪和計算機輔助產品建模中出現的問題入手，重新思考產品造型設計專業的工程制圖課程的教學重點，對于制圖課的教學改革與學生職業技能的培養都具有重要意義。

關鍵詞：工程制圖；產品造型設計；構型分析；構型設計；截交線；相貫線

對于設計師來說，設計表達是舉足輕重的專業技能，特別是對于高等職業院校的產品造型專業畢業生來說，最重要的兩種設計表達技能——手繪和計算機輔助產品建模就是核心職業競爭力。

手繪表達是快速展示創意和設計思路重要方式，在設計創新、產品開發流程中起著不可替代的作用，如記錄創意構思、拓展思維、方案溝通與創意共享。[1]手繪的一大特征是直觀性，能把腦海中無形的思維轉化為直觀的圖形，化抽象為具象，讓客戶或者企業其他部門人員，甚至非專業人員看到表現圖都可以了解設計者的創意。[2]計算機輔助產品建模指借助計算機軟件如PRO-E（Pro/engineer）、Rhino（Rhinoceros犀牛）及SolidWorks等模擬出產品的造型、結構與材料。

工程制圖課程作為產品造型設計專業的專業技術基礎課，主要任務是培養學生具有一定的繪制和識讀工程圖樣的能力、空間想象和思維能力以及繪圖的實際技能。工程制圖課程的教學質量一方面決定了學生在設計實踐中繪制工程圖樣的水平，另一方面則影響一些后續設計表達課程（主要是手繪課和計算機輔助產品建模課）的開展——這一點常常被忽略。但隨著軟件PRO-E（Pro/engineer）與SolidWorks的普及，該門課程對于設計工程圖制作的影響已經弱化，而對于后續設計表達課程的影響雖隱匿實則十分深遠。原因如下：

第一，高職產品造型設計專業的生源基本都是藝術生，在入學時他們大多已具備了將三維形象轉化為二維平面圖形的能力。

第二，三維軟件PRO-E（Pro/engineer）與SolidWorks已經能輕松實現從三維模型到工程圖的自動輸出，從業人員只需知曉工程圖相關格式標準即可獲取精確的工程圖，換言之，設計工程圖的繪制很大程度上已不再依賴設計師的制圖技能。

第三，構型分析是工程制圖課的重要內容，在培養學生的理性思維如邏輯判斷、分析和推理方面起重要作用，并直接影響其建模思路的形成。

因此，后續設計表達課程（手繪課和計算機輔助產品建模課）能客觀地反映出工程制圖課程的教學效果和教學中應該注意的問題，為其課程改革提供一些依據。筆者通過對近幾年手繪課和計算機輔助產品建模課的分析，發現以下幾方面的問題應與工程制圖的教學有關：

第一，手繪表達想象形態（即頭腦中所構想的形態）時往往無從下手，特別是對復雜形體、截交線和相貫線的表達，一直是學生的弱項。

第二，手繪時對形體的表達常出現透視上的錯誤，例如同一件產品中各個部件的透視關系相互矛盾。

第三，利用計算機輔助產品建模時，許多學生往往不能準確分析產品各部分形體的構成，導致三維建模低效甚至失敗，后續的模型渲染更無從談起，直接影響效果圖的制作。

這些情況表明，學生在設計表達方面，缺乏在二維平面上準確直觀地表現想象形態的三維立體圖形的能力，而在三維空間中建模受阻則是構型分析能力不足的必然結果，而究其根本原因，則是學生欠缺必要的邏輯思維能力，對形體的構成缺乏理解和判斷。

其實，這也正是大多數藝術生的普遍特點，他們在入學之前均具備一定的觀察能力以及繪畫技巧。然而，學生對于形體的描繪大多是建立在感性的觀察和感受上，未能理解和分析形體的體塊關系；同時他們所接受的美術訓練基本上以再現所見事物為主，這也是其手繪時對想象形態的表達束手無策的重要原因。但設計是創造，設計表達需要再現的不是所見而是所想。

因此，筆者認為，針對生源基本都是藝術生的產品造型設計專業，高職的工程制圖課應重視以下幾方面教學內容，以培養和提高學生的邏輯思維能力，才能為他們學習后續的設計表達課程打下堅實基礎。

1 以三視圖的讀圖識圖與軸測圖的繪制為教學重點，培養學生將二維平面圖轉化為三維立體形象的能力和構型分析能力

在工程制圖中，二維平面圖與三維立體圖之間的轉換是可逆的，這兩種轉化都是傳統工程制圖的教學內容，但筆者認為，針對對于高職產品造型專業的學生特點以及后續設計表達課程出現的問題，教學重點應放在二維平面圖到三維立體圖的轉化上，即三視圖的讀圖識圖與軸測圖的繪制，理由如下：

第一，產品造型專業的學生大多有繪畫基礎，軸測圖在表現形體方面更具空間感和直觀性因而容易識讀——這兩點決定了他們往往較快掌握從三維立體圖到二維平面圖的轉換。

第二，二維平面圖到三維立體圖的轉化更能鍛煉學生的空間想象力、邏輯推理和構型分析能力。

三視圖讀圖識圖指的是從二維平面圖分析、判斷從而建立起形體的三維立體形象。識讀三視圖不單需要讀圖者有一定的空間想象力，還需要讀圖者具備一定的邏輯判斷能力和推理能力，方能構建出形體的三維立體形象，這也是準確繪制軸測圖的前提。軸測圖的繪制建立在正確理解體塊關系和構型的基礎上，因此掌握軸測圖的繪制不僅能為學生日后學習手繪打下基礎，而且也有利于日后學習計算機軟件輔助產品建模課程——良好的構型分析能力是形成建模思路的必備條件。

第三，軸測圖在表現形體方面更具空間感和直觀性，因此對手繪表達也更具參考意義。

2 截交線、相貫線的學習重點在于掌握其變化規律

無論是對于機械類還是非機類的專業，相貫線的準確求解一直以來都是傳統工程制圖教學的重點和難點。但筆者認為，對于產品造型專業來說，重點不在于準確（下轉第頁）（上接第頁）求解，而在于預測各種形體相交時截交線、相貫線的形態變化規律，從而在進行產品造型設計構想時有一定的預判，在手繪表達時才不至于不知所措。

教學時可借助三維軟件如PRO-E（Pro/engineer）和SolidWorks進行形體相交的模擬，通過各個形體尺寸和位置的變化，引導學生觀察、總結其截交線、相貫線的形態變化規律。

3 加強構型設計訓練，提高學生表達想象形態的能力

形體的構型設計是工程圖學思維方式培養的重要方法[3]，同時也是培養想象形態表達能力的重要手段。進行構型設計時需要調動創意思維與邏輯思維，將投影理論靈活運用到形態的設計與表達中，從而在二維平面上表達想象的三維立體形態。加強構型訓練不僅能培養學生的創造性，也為手繪表達產品設計奠定基礎。

4 小結

高職藝術類產品造型設計的工程制圖課程應結合本專業與生源的特點，與時俱進調整教學內容促進課程改革，從而實現提高學生制圖技能與思維能力的教學目的，使工程制圖課程在本專業的課程體系中發揮應有的作用。本文是作者在從事工程制圖教學過程中的一些心得體會，希望能對該課程的設置和發展起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

[1] 于連.產品設計專業手繪表達改革探索[J].美術教育研究，2016（3）：120-121.

[2] 石仙花.手繪能力的培養在產品設計專業教學中的重要性[J].大眾文藝，2016（23）：236.

[3] 熊志勇，羅志成，陳錦昌，姜立軍，鄧學雄，劉林，陳熾坤[J].基于創新性構型設計的工程圖學教學體系研究.圖學學報，2012（2）：108-112.