工程識圖教學中的三維構型能力培養

劉婷婷??

摘要：工程識圖是非機械類專業的基礎課程，本文以培養學生的三維實體構型能力為目標，開展工程識圖課程的教學改革，以期培養各專業學生的三維構圖能力和空間思維能力，為將來的課程設計、畢業設計等各個實踐環節打下良好的基礎。

關鍵詞：工程識圖；三維構型；CAD

一、 引言

工程圖是工程設計人員表達設計思想的主要體現，是工程技術人員進行技術交流的工具，也是管理和施工人員的工作依據。工程識圖是非機械類專業的必修課程，其任務就是培養學生的空間想象和形體表達的能力，每個從事工程技術的人員都必須具備繪圖和閱讀工程圖紙的能力。大部分高校對工程識圖的課程教學以課堂講授為主，知識結構單一。在教學方法上僅僅講授理論知識，沒有注重學生三維思維的培養和工程實踐能力。為此，本文嘗試通過在工程識圖的教學中引入二維和三維形體知識，在知識傳授的同時培養學生的三位構型能力，為學生未來進行機械相關的數字化設計打下基礎。

二、 工程識圖教學現狀

目前大多數高校的工程識圖課程授課方法為理論教學和實驗課程相結合，理論課程大約占總課時的80%，理論課程講授過程中或講授完畢后進行二維CAD軟件繪圖（主要是AutoCAD軟件）的練習。由于實驗課程時間短，只能簡單進行點、線、面、基本體的繪圖練習，課堂上講授的投影法和組合體三視圖基本不會在實驗上機中練習，授課與實驗相脫節。工程識圖教學的另一個特點是與工程實踐相脫節，由于工程識圖這門課的授課對象是非機械類學生，他們對這門課程的理解不深刻，但作為專業基礎課，這門課課程對培養學生的空間想象能力非常有幫助，對非機械類學生的后續課程的學習以及將來在工作中遇到的工程問題的解決非常重要，因此，在教學中也應該注重將投影、組合體三視圖等與實際的工程實例聯系起來。

三、 空間思維能力的培養

畫圖和讀圖是兩項基本技能，畫圖立足于培養學生圖示、圖解能力；而讀圖則立足于培養空間思維能力。這就要求在教學過程中重視對空間構想能力和空間思維能力的培養。例如在組合體三視圖的講解中，多個空間立體通過疊加與切割的方式組成一個整體，立體與立體的各相鄰表面之間的位置關系有錯開與平齊兩種，如果僅憑一個視圖是無法想象出空間立體的結構。這時候可以利用分線框，抓特征的方法，以特征視圖或正立面圖為主，配合其他視圖，找出反映物體形狀特征較多的那個視圖。接下來分解形體，利用“三等”關系，找出每一部分的三個投影。分析它們之間的組合方式相對位置關系，從而想象出整體的形狀。如下圖所示，視圖中一個封閉線框一般情況下表示一個面的投影，線框套線框，通常是兩個面凹凸不平或者是具有打通的孔。這道題是一道典型的多解題，可以從六面體中挖去部分，也可以是疊加一部分，挖去的部分可以是四棱柱，也可以是三棱柱，可以是空心或者實心。僅憑三視圖中的一個視圖是無法想象出其空間結構的，必須通過對俯視圖的對比。這不僅進一步加深了學生對于空間構型必要性的理解，而且擴展了學生們對于不同形體三維構型的能力。

圖1三視圖中的線框法

四、 加強綜合分析能力

工程實際中的機械零件往往由很多復雜結構所組成。理解各種機械結構并初步具備構型設計的能力是工程識圖課程的重要目標之一。工程識圖不僅是一門講授繪圖技巧的課程，同時也是初步了解專業知識的入門課程。在工程識圖的講授過程中，基于功能實現與加工過程的產品設計理念已逐步滲入到課程的教學內容中來。比較分析的方法是讀圖與繪圖的有效分析方法。如下圖所示，當曲面立體與平面立體進行截交的時候，雖然組合體三視圖中有一個視圖是相同的，但是通過對比另外兩個視圖，并分析實線與虛線的區別，通過對比，就能加深對截交線的理解。

圖2三維實體的比較分析

五、 總結

工程識圖是所有機械及其他相關專業都非常重要的一門基礎課程，如何使學生快速輕松地學習和掌握識圖的基本知識，為將來從事相關專業工作打下良好的基礎，一直是工程識圖教育工作者關注的問題。隨著現代三維計算機建模技術的飛速發展，工程識圖已經不僅僅局限于手工繪圖及二維計算機繪圖，將傳統教學方式與三維繪圖技術相結合，開展工程制圖的教學改革，對提高學生的三維構型意識，培養創新思維，具有非常重要的意義。

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作者簡介：

劉婷婷，浙江省杭州市杭州電子科技大學。endprint