基于三維設(shè)計(jì)的制圖類課程改革與實(shí)踐

朱琳　寇小希　胡國田　王鐵慶　李群卓　谷芳

摘要：根據(jù)本科專業(yè)評(píng)估要求，以培養(yǎng)學(xué)生的大工程意識(shí)和三維設(shè)計(jì)為目的，構(gòu)建基于三維設(shè)計(jì)的制圖類課程體系，突出三維設(shè)計(jì)思想，開展制圖類課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的改革。融合相近的教研室，組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，在設(shè)計(jì)類課程的各個(gè)階段引入相應(yīng)的三維建模內(nèi)容，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，從而提高制圖類課程的整體教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：工程制圖；三維設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）38-0120-02

工程制圖課程教學(xué)的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力、構(gòu)形設(shè)計(jì)能力、圖形表達(dá)能力和應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維工程圖繪制以及三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的能力[1]。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)已經(jīng)得到普及應(yīng)用。在工程制圖領(lǐng)域，二維計(jì)算機(jī)繪圖已經(jīng)作為工程制圖的一部分內(nèi)容，三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)作為工程制圖課程的后續(xù)課程也得到不斷加強(qiáng)，三維實(shí)體造型軟件的二次的開發(fā)與應(yīng)用也越來越深入和廣泛，如何在工程制圖教學(xué)中合理地融入二維計(jì)算機(jī)繪圖與三維實(shí)體造型的思想與內(nèi)容，使學(xué)生盡快地適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)、滿足用人單位對(duì)學(xué)生的專業(yè)要求與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)能力的要求，成為工程制圖與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)教師教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

一、根據(jù)我校特點(diǎn)，構(gòu)建新的體系課程

結(jié)合我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化本科專業(yè)評(píng)估和“大工程”意識(shí)的指導(dǎo)思想，在全國普遍壓縮理論課堂學(xué)時(shí)的壓力下，我校在2014版培養(yǎng)方案中沒有減少工程制圖傳統(tǒng)部分理論教學(xué)，而是將工程制圖課程中二維計(jì)算機(jī)繪圖與三維實(shí)體造型內(nèi)容作為實(shí)踐環(huán)節(jié)單獨(dú)列出。作為兩門選修課，二維計(jì)算機(jī)繪圖與三維實(shí)體造型課程全部課時(shí)在計(jì)算機(jī)機(jī)房進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，完成了從手工繪圖到計(jì)算機(jī)平面繪圖、三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的制圖類課程新體系的構(gòu)建，進(jìn)行了教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的實(shí)質(zhì)性改革。

在新的課程體系中，我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)由傳統(tǒng)的工程制圖一門綜合內(nèi)容課程，轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ讨茍D主要講述圖學(xué)理論與傳統(tǒng)手工繪圖，計(jì)算機(jī)繪圖和三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程作為實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容單設(shè)為兩門課程，加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)繪圖和三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程學(xué)生的動(dòng)手能力。在完成課程設(shè)置后，基于三維設(shè)計(jì)為主線修訂制圖類三門課程的教學(xué)大綱，根據(jù)不同制圖課程的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)手工繪圖、計(jì)算機(jī)二維繪圖與三維設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。

二、以手工畫圖與計(jì)算機(jī)二維圖為基礎(chǔ)，以三維造型設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，開展制圖類課程的改革

以手工畫圖與計(jì)算機(jī)二維圖為基礎(chǔ)，以三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，全面開展制圖類課程的建設(shè)工作，以突出三維設(shè)計(jì)為特色，使傳統(tǒng)手工繪圖、計(jì)算機(jī)二維繪圖到三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性和連續(xù)性，并將改革成果用于后續(xù)教學(xué)和科研活動(dòng)中。

工程制圖課程作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究繪制和閱讀二維工程圖樣、在平面上解決空間幾何問題的理論和方法，為培養(yǎng)學(xué)生的制圖技能和空間想象能力打下必要的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的工程制圖課程的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)正投影法的基本理論及其應(yīng)用，培養(yǎng)繪制和閱讀工程圖樣的基本能力，培養(yǎng)空間幾何問題的圖解能力，培養(yǎng)空間想象能力和空間分析能力。課程改革中以傳統(tǒng)手工畫圖為基礎(chǔ)，安排手工儀器繪制工程圖樣和測(cè)繪零部件16學(xué)時(shí)。同時(shí)，安排二維計(jì)算機(jī)繪圖選修課，全部為計(jì)算機(jī)房上機(jī)訓(xùn)練32學(xué)時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)部分的實(shí)踐環(huán)節(jié)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，保證傳統(tǒng)內(nèi)容部分教學(xué)質(zhì)量。

隨著現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和加工方法的普及應(yīng)用，要求工程制圖課程中學(xué)生必須掌握計(jì)算機(jī)三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)與應(yīng)用技能。開展從傳統(tǒng)理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)二維繪圖應(yīng)用到三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的課程改革，是目前教學(xué)改革亟待解決的一個(gè)問題。

基于上述現(xiàn)狀，我校在開設(shè)計(jì)算機(jī)繪圖課程的基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)繪圖中增加了三維實(shí)體造型部分內(nèi)容，主要是將計(jì)算機(jī)繪圖中的二維三視圖用AuotCAD軟件拉伸、旋轉(zhuǎn)與布爾運(yùn)算功能創(chuàng)建為三維實(shí)體模型，為后續(xù)的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程打下基礎(chǔ)，如圖1和圖2分別為拉伸體三維造型作業(yè)圖例和旋轉(zhuǎn)體三維造型作業(yè)圖例。在新開的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程中，除了講授常規(guī)的三維造型軟件（Creo Parametric 2.0）的使用方法和三維模型的造型技能，還進(jìn)行了針對(duì)后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)和科研應(yīng)用的訓(xùn)練。在三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程中，將機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)中所有圖例進(jìn)行了三維實(shí)體造型，提高三維設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，方便后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)。圖3為三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)課程訓(xùn)練中學(xué)生所做學(xué)校科研生產(chǎn)中四行玉米覆膜播種機(jī)結(jié)構(gòu)造型。

三、打破傳統(tǒng)制圖課程教學(xué)模式，組建復(fù)合型教學(xué)團(tuán)隊(duì)

我校傳統(tǒng)上一直單獨(dú)設(shè)立有工程制圖教研室，在“大工程”思想意識(shí)指導(dǎo)下，我校合并了原工程制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等教研室和課程組，成立新的機(jī)械工程系。組建復(fù)合型教學(xué)團(tuán)隊(duì)，打破了傳統(tǒng)的工程制圖教研室教師只講授專業(yè)基礎(chǔ)課的情況，合并后各教研室教師相互融合，專業(yè)基礎(chǔ)課教師除了講授本職的課程外，還參與專業(yè)課程中課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)、學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于各學(xué)科老師的綜合教學(xué)水平與個(gè)人科研能力的提高。

四、結(jié)論

基于三維設(shè)計(jì)的制圖類課程改革與實(shí)踐，以手工畫圖與計(jì)算機(jī)二維圖為基礎(chǔ)，以三維造型設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，構(gòu)建了新的課程體系，滿足了現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代加工方法的基本要求。在整個(gè)教學(xué)過程中，使傳統(tǒng)理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)繪圖以及三維造型設(shè)計(jì)課程的改革與實(shí)踐具有目的性、連續(xù)性和系統(tǒng)性。以三維設(shè)計(jì)為主線，組建復(fù)合型教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提高制圖課程類教學(xué)水平，實(shí)施拔尖創(chuàng)新型人才和“大工程”意識(shí)工程師的培養(yǎng)。

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