“卓越”模式下工程圖學實踐教學改革

高征兵，秦永法，張軍，陳世棟

（揚州大學機械工程學院，江蘇揚州225127）

裝備人才培養

“卓越”模式下工程圖學實踐教學改革

高征兵，秦永法，張軍，陳世棟

（揚州大學機械工程學院，江蘇揚州225127）

從工程圖學在卓越工程師培養計劃中的地位出發，分析了工程圖學實踐教學的現狀，重新構建了以尺規作圖、計算機繪圖、徒手畫圖及構形設計并重的多階段的新實踐教學體系，并從考核方式以及改革的保障等方面提出了措施。

工程圖學；實踐教學；卓越工程師；繪圖

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養一大批創新能力、生產能力、管理能力強且具有良好職業道德的新型工程技術人才。2012年9月，我校機械設計制造及其自動化專業獲得卓越工程師培養計劃項目。工程圖學是該專業卓越計劃中必修的專業基礎課，它是產品設計、制造、檢驗的技術資料，在卓越工程師培養計劃的過程中起著舉足輕重的地位。因此，如何采用高效的教學方法、教學手段培養出優秀的卓越人才，是每一位圖學工作者首先所面臨的課題，對照培養目標和我校工程圖學的現狀，作者對該課程的實踐教學進行了全面改革，并在2015級新生中實施。

1 工程圖學教學現狀

我校機械類工程圖學分為理論和實踐兩部分，理論部分又分為工程圖學上、工程圖學下兩部分，工程圖學上主要講授傳統制圖內容，安排在第一學期完成，共80學時；工程圖學下主要講授計算機繪圖內容，安排在第二學期，共32學時。改革之前的實踐教學也是安排在第二學期，內容是一周的時間用尺規繪制零件圖和裝配圖。

以這種模式對毫無工程背景的學生進行教學，學生可以較好地掌握制圖基礎理論，但對機械專業圖樣的表達和應用是不能完全理解的，在后續涉及到結構設計的課程及畢業設計的工程圖中都會出現多種錯誤。因此，結合專業特點和學生以后工作實際的需要，對工程圖學的實踐教學的改革是勢在必行的。

2 實踐教學改革

2.1 構建新的實踐教學體系

目前計算機已滲透到各行各業，計算機繪圖已普及，但尺規作圖仍是教學的重點，是學生掌握制圖規范及繪圖的基本技能的最有效手段；計算機繪圖技術是一種繪圖環境和工具，是圖板和丁字尺的發展和延伸[1]。多年教學表明，能快速應用計算機繪圖的同學都是較好地掌握了制圖規范和繪圖的基本技能的學生；在產品開發設計、機器測繪、技術交流等場合，經常需要徒手圖，徒手圖可加速新產品的設計、開發，有助于組織、形成和拓展思路；構形設計是一種淡化設計和工藝的專業性要求，根據給定的條件構思出不同結構、不同形狀的組合體并畫出視圖，這種訓練方法可以把空間想象、形體構思和圖樣表達三者結合起來，對于空間想象能力和創新能力的培養非常有利[2]。因此，新的實踐教學體系應涉及到尺規繪圖、計算機繪圖、徒手畫圖及構形設計等方面的內容。

2.2 分學期多階段的理論和實踐教學

工程圖學是一門既有理論和實踐又涉及具體相關專業的技術基礎課，在大一第一學期講授完，學生只能掌握其中的畫法幾何及制圖基礎，對于機械圖，由于沒有感性認識，部分內容不能完全理解，從而使課程教學與后續的相關課程及課程設計實踐環節相脫節[3]。因此，要改變原有的傳統教學模式，以相關學科知識的滲透為出發點，將原有一學期講授的工程圖學上轉變為多學期階段式教育方式，并將工程圖學下，即計算機繪圖部分穿插在各階段進行。具體做法為：

第一階段：在第一學期安排畫法幾何及制圖基礎，為金工實習奠定了一定的繪圖和讀圖能力；第二階段：在第二學期先安排金工實習，而金工實習又為后續的工程圖樣的學習提供了感性認識；第三階段：在第三學期講授完公差與配合等專業基礎課后，安排制圖課程設計，這樣不僅使學生進一步提高了繪圖技能，同時又能全面掌握機械圖樣內容；其他階段：組織學生參加CAD高級輔導班、各類競賽活動、和專業教師共同指導含有結構設計的畢業設計等工作，這樣學生可以將一些薄弱環節得以彌補、教師更清楚以后的教學側重點。這種分學期多階段的工程圖學（含計算機繪圖）的教育方式，在保證知識融會貫通的基礎上，使學生的繪圖能力、讀圖能力不斷得到提升。基于這種模式，設置如表1所示的工程圖學實踐項目[4]。由于總的學時是一定的，大部分項目在課內規定的學時是完成不了的，需要課外完成。對于計算機繪圖的項目，可在機房講授時作為練習完成。相應實踐目的如表1所示：

表1 工程圖學實踐項目

（1）平面圖形的繪制：在講授完機械制圖基本知識后分別用徒手、尺規、計算機抄畫圓弧連接類平面圖形。實踐的目的要求學生熟悉有關圖幅、圖線、字體和尺寸標注的制圖國家標準；學習正確使用包括計算機在內的制圖工具以及徒手繪圖的方法；在對平面圖形尺寸分析和線段分析的基礎上掌握圓弧連接的作圖方法；培養嚴肅認真、一絲不茍的作風和畫圖習慣。

（2）組合體三視圖及軸測圖的繪制：在講授組合體三視圖（含軸測圖）時分別用徒手、尺規、計算機繪制三視圖及軸測圖；在講授完組合體的尺寸后，再完成較復雜的同類題目。實踐的目的要求學生學會布置三視圖的方法，學習運用形體分析法、線面分析法、恢復原形法分析、想象出組合體的結構形狀，從而掌握組合體三視圖的畫圖、看圖、尺寸標注以及由三視圖畫軸測圖的方法。

（3）組合體構型設計：在講授完組合體視圖后分別用徒手、尺規完成組合體的構型設計。該實踐的目的要求學生在某些限定條件下利用基本幾何形體或簡單形體構建組合體圖樣。

（4）機件表達方法的應用：在講授完機件表達方法后應用尺規、CAD軟件表達機件。該實踐的目的要求學生在表達機件時，首先根據物體的具體結構考慮讀圖方便，然后在完整、清晰表達機件形狀的前提下，采用適當的表示法力求制圖簡便。

（5）標準件和常用件的繪制：在講授完標準件和常用件后分別應用尺規、計算機繪制應用較多的標準件和常用件，如螺紋緊固件連接、齒輪嚙合等。實踐的目的要求學生掌握標準件和常用件的圖樣畫法和標注方法，掌握應用CAD軟件將三維圖形轉換為二維圖形后修改成為符合圖標工程圖樣的方法。

（6）零件測繪：在講授完零件圖后，畫出實際零件草圖（徒手圖），然后根據零件草圖應用計算機整理出零件圖。實踐的目的要求學生能夠認識實際零部件的功能結構和工藝結構、學會使用常用的工具、量具測繪出實際零件的相關數據、確定它的技術要求，最后畫出符合要求的零件工程圖。

（7）裝配體測繪（課程設計）：在講授完裝配圖后，要求學生選擇一個具有30種左右零件的裝配體模型中完成以下環節：①裝配體的拆裝；②繪制裝配示意圖、測繪并徒手繪制非標準件和常用件的零件草圖；③用尺規繪制完整的非標準件和常用件的零件工程圖；④在三維軟件SolidWorks或Pro/E中對各零件進行建模、裝配并生成爆炸圖；⑤在上述三維軟件中將裝配體轉換為二維圖形并修改、添加明細欄、序號等各種標注后形成符合國標的二維裝配工程圖樣。通過這樣的綜合實踐，進一步鍛煉了學生的拆裝能力、測量工具的使用能力、繪圖能力（尺規、計算機）、查閱文獻的能力及協作能力，培養了學生的工程設計能力。

（8）其他項目：在講授工程圖學課程的同時，學校舉辦多種活動，如組織學生參加尺規繪圖競賽、華東地區CAD大賽、全國大學生先進成圖與建模創新大賽及CAD高級輔導班、CAD技能等級考試培訓班等等。通過這些活動拓展了同學們工程圖學的知識面，培養了同學們對工程圖學的興趣愛好，提升了同學們的讀圖能力、創新能力、設計能力和動手能力。

2.3 實踐教學考核

實踐成績考核應盡可能貫穿整個實踐教學過程，應較全面地體現學生的繪圖技能、讀圖能力以及動手能力。對于徒手圖、尺規圖主要從布圖、線型、表達方案、尺寸標注、技術要求書寫等方面進行評定；對于CAD繪圖除上述評定要求外，還應該從過程、答辯等方面進行綜合評定。實踐成績由徒手圖（10%）、尺規作圖（50%）、CAD繪圖（40%）三個項目組成，采用百分制。如果其中有一個項目不合格，則實踐成績不合格，重修時只需要完成不合格的項目。

3 改革的保障措施

3.1 實現開放式實驗室

由于每個學生的基礎不一樣，在規定的時間內不能完成實踐內容，同時也有同學想進一步拓展自己的繪圖技能，這就要求學校提供必要的硬件保障，其中開放繪圖室和計算機室是非常必要的。繪圖室可以和模型陳列室、測繪室合用，在其中畫圖能找到類似的模型，有助于培養學生的空間想象能力，而且在專用的繪圖桌椅上畫圖還可以提高繪圖質量。同樣開放計算機室能使學生更好地掌握計算機繪圖軟件及提升計算機繪圖技能。

3.2 加強師資隊伍建設

工程圖學雖是一門技術基礎課，但它含有較強的專業性，這就要求工程圖學教師應具有相應的專業知識和實踐能力。但大多數工程圖學教師只擔任制圖類課程的教學，教師隊伍缺乏實際設計經驗、科研經歷不足是大部分制圖教師的現狀[5]。因此，工程圖學教師除了應掌握專業的現狀和發展趨勢外，還應積極參與生產實習、畢業實習、畢業設計、科研等工作，這樣教師無論在理論教學還是在實踐教學中都能做到得心應手，從而培養出具有優秀工程素質的學生。

4 結束語

以卓越工程師培養計劃為目標，將傳統的機械制圖和計算機繪圖融為一體、將單課程教育變為分階段全程教育的工程圖學的實踐教學改革，圍繞徒手圖、尺規圖、CAD繪圖、構型設計的教學體系而展開。這種教學模式提高了學生學習的積極性，更好地培養了學生的看圖能力、畫圖能力、創新構型能力和工程設計能力，增強了學生以后工作的適應能力，能較好地滿足社會的需求。

[1]裴善報.機械制圖課程教學改革與實踐[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2010，27（3）：128－129.

[2]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]丁茹.從畢業計看工程圖學全程教育問題[J].遼寧商務職業學院學報（社會科學版），2003（04）：83－84.

[4]袁玉紅，鄭繼明，李波，等.卓越工程師培養計劃下機械制圖課程實驗教學改革的探討[J].中國機械，2015（02）：187－189.

[5]舒宏，胡清泥，高菲.中日機械制圖教材的比較及對教學改革的啟示[J].工程圖學學報，2010（04）：166－171.

Engineering Graphics Qractice Teaching Reform in the Excellence Mode

GAO Zheng-bing，QIN Yong-fa，ZHANG Jun，CHEN Shi-dong
（College of Mechanical Engineering，Yangzhou University，Yangzhou Jiangsu 225127，China）

From the status of engineering graphics in PETOE，analyze the present situation of the practice teaching of engineering graphics，rebuild the new multistage practice teaching system laying equal stress on construction with ruler and compasses，computer graphics，freehand drawing and configuration design，put forward reform measures from examination modes and reform of the security.

engineering graphics；practice teaching；excellent engineers；drawing

G642.0

A

1672-545X（2017）06-0247-03

2017-03-02

揚州大學2016年教改課題《面向卓越工程師培養的工程圖學實驗教學改革與實踐》（YZUJX2016-30C）

高征兵（1970-），男，江蘇南京人，講師，碩士，研究方向：工程圖學及CAD.