“工程制圖”課程與大學生工程能力的培養

摘要：在大學的機械類、電力類、材料類等專業中，“工程制圖”是一門不可或缺的重要基礎課程。首先，它作為工程設計的啟蒙課，旨在培養大學生的空間想象力。其次，“工程制圖”不僅包含系統的理論知識，而且強調實踐性。因此，“工程制圖”對于培養大學生的繪圖技能和工程能力具有非常重要的意義。“工程制圖”課程將實踐操作與理論學習相結合，使學生能夠將所學知識應用到實際工程中，在培養準確性和標準意識、培養空間思維和設計能力、培養表達能力及團隊合作精神、提升工程實踐能力及專業素養等工程能力方面起到了重要作用。

關鍵詞：工程制圖；工程能力；大學生

“工程制圖”是工程技術類專業中一門極為重要的基礎課程，通過學習工程制圖，學生可以掌握圖學基礎知識和繪圖技能，培養系統思維和工程實踐能力。然而，近年來發現不少大學生在工程實踐中存在制圖能力較弱的情況，這不僅影響了他們的工程設計水平，也影響了其對工程實踐的參與度和主動性。因此，對于“工程制圖”課程學習與大學生工程能力培養的研究變得尤為重要。

1“工程制圖”課程的學習方法

1.1理論學習

“工程制圖”課程包含了豐富的理論知識，學生需要通過多種途徑來學習和掌握工程制圖的基本概念、原理和規范。學生需要扎實地掌握工程制圖的基本理論，深刻地理解圖紙上的空間物體形態與其投影之間的相互聯系，對所繪制的圖像在二維與三維之間的轉換進行認真思考與分析。同時，學生需要注意工程制圖中抽象概念的形象化和具體化，逐步提高空間邏輯思維能力和形象思維能力［1］。

1.2實踐操作

“工程制圖”是一門注重實踐性的課程，其目的在于培養和提高學生的工程素養和能力。學生僅依靠書本理論知識是遠遠不夠的，必須通過實踐與創新，結合大量的實踐操作來鞏固理論知識。在課程的學習中，學生主要通過尺規繪圖的方法驗證所學的知識，并了解計算機三維造型設計軟件Pro/E、UG、SolidWorks等。這樣有助于學生在大學早期就能接受先進的工程制圖設計方法和理念，為后續的專業學習打下堅實的基礎［2］。

學生學習“工程制圖”這門課程需要掌握形體分析方法、線面分析方法等實踐方法，通過完成一系列的繪圖作業或實踐課題，培養學生獨立分析問題的能力，解決識圖及畫圖能力，從而提高工程實踐能力［3］。在學習“工程制圖”課程期間，學生需要積極培養閱讀工程圖紙和繪制工程圖紙的習慣。在學習過程中，應該形成良好的工作作風，始終保持認真嚴謹的態度。這是由于在工程設計及制造領域，即便是微小的繪圖和閱讀工程圖紙錯誤，也有可能給生產帶來不同程度的損失。

1.3設計項目

“工程制圖”課程中通常會布置一些設計項目，學生需要獨立或合作完成一些實際工程設計的圖紙。這些設計項目旨在讓學生將理論知識應用到實際工程中，培養學生的創新思維和問題解決能力。“工程制圖”課程項目設計活動中師生之間可以采用互動式教學，旨在起到活躍課堂氣氛，鼓勵學生自主參與到工程制圖項目設計之中。項目設計不僅可以提高學生參與度，充分激發學生主動思維，共同討論出解決問題的思路和方法，還能使每位學生獲得更多的輔導學習的機會［4］。

1.4反思與總結

在“工程制圖”課程的學習過程中，學生還需要不斷進行反思與總結，是否真正做到了將上課所學到的知識靈活運用于實際問題中。他們可以回顧自己的繪圖過程，找出問題和不足之處，并尋求改進的方法。此外，學生還可以通過與同學和教師的交流，分享彼此的經驗和心得，共同進步。教師在教學過程中要加強對學生的引導，讓學生在做好課后練習的基礎上，多動手練習及思考，做到熟能生巧［5］。同時，通過將“工程制圖”課程與實際工程問題、科學前沿和相關學科知識相結合，可以激發學生的多元思維［6］。

2“工程制圖”課程的要求

2.1熟悉繪圖規范

“工程制圖”課程要求學生熟悉繪圖規范，如圖紙的尺寸、線型、標注和符號等，并具備查閱標準零件的尺寸大小、標準結構、公差與配合等國家標準的能力，主動養成遵守工程制圖國家標準的良好習慣，以確保所繪制的圖紙符合工程實際需求，不斷提升我們查閱國家標準的工程能力［7］。此外，熟悉工程繪圖的規范標準可以避免一些由人為主觀因素而引發的繪制圖紙的錯誤，降低設計出錯的可能性，減少不必要的糾錯和重復設計的步驟，從而提高工程設計的質量和效率。

2.2理解工程圖紙

工程圖紙是工程設計的重要表達方式之一，學生需要理解圖紙上的信息，包括識別圖紙上各種線型、符號和標注等，以正確地理解和表達工程設計意圖。學生要熟悉機械制圖的國家標準，理解組合體三視圖表達方法、常用零件圖、剖視圖及裝配圖的畫法，提高閱讀和理解工程圖紙的能力。

熟練掌握“工程制圖”課程內容需要學生平時留心多閱讀課本上實際的工程圖紙，旨在建立和培養較好的空間想象力。在生活中多去注意觀察實體模型，對照圖紙畫出工程設計模型的三視圖，以此來鍛煉識圖能力［8］。對于一些較為抽象的線型與線框，需要借助實際模型來加深印象，必須認真仔細地理解每個尺寸或標注符號，不能忽略或馬虎對待［9］。若圖紙中有表述不清或尺寸缺失的部分，必須通過其他途徑尋找準確的信息，如請教專業人士、查閱資料等。

2.3熟練掌握繪圖工具和軟件

學生應掌握基本的尺規作圖等操作技巧，并能夠利用這些工具和軟件進行高效的圖紙繪制和編輯。在熟練掌握CAD繪圖技能后，首先，學生可以更容易地了解工程制圖的基本知識和技能，使其更快、更準確地理解工程制圖。其次，可以提高學生的學術研究能力，不僅可以將其用于工程設計和制圖，還可以用于學術研究，例如進行結構分析、流體仿真等模擬計算。最后，可以提高學生的職業競爭力，在機械、電氣、建筑等［10］多個領域使用CAD進行繪圖和設計已經成為設計人員的標配，熟練掌握CAD可以幫助大學生拓展未來職業發展道路選擇。

2.4培養空間想象能力

空間想象能力是學生在“工程制圖”課程學習中至關重要的能力之一，培養學生的空間想象力也是“工程制圖”教學的主要任務之一。為了提高學生從平面到空間的轉化能力和從空間到平面的構思能力［11］，他們需要通過閱讀二維工程圖紙，運用正投影的三等關系（長對正、高平齊、寬相等），結合形體分析法及線面分析法，在腦海中形成三維結構模型，培養空間想象能力。同時，學生也需要掌握將三維物體的零件在圖紙上進行二維表達的技巧。綜上所述，發展和培養學生的空間想象能力是“工程制圖”課程的一個重要要求。

3“工程制圖”課程對工程能力的培養作用

3.1培養準確性和標準意識

學生需要仔細閱讀和理解繪圖規范和國家標準等，并精確地繪制各種線型、符號和標注，需要注意繪圖尺寸、線型、比例、標注等方面的準確性。細心、嚴謹的工作態度和標準意識，是進行工程設計和實施工作的基本要求之一。教師可組織學生進行大量的實踐繪圖訓練，要求他們完成各種有關工程制圖的繪圖任務。在實踐過程中，教師可以重點強調圖紙的準確性和規范性，并及時進行批改和指導。通過選取一些典型的工程圖紙范例，展示繪圖規范和不規范的對比，分析不符合規范的圖紙可能引發的問題和風險。鼓勵學生觀察并提出改進的觀點，在討論中引導學生逐漸認識到繪圖規范對于工程實際應用的重要性。此外，教師通過翻轉課堂的方式，安排學生分組調研一些工程項目實施中由于工程制圖準確性不高而導致的問題和事故。學生通過分析案例，將認識到準確性對工程實踐的重要性。通過對細節的嚴謹處理，學生逐漸形成對規范化操作的習慣和重視，從而培養了對規范化和標準化工作的認知和重視意識，進而形成注重細節、精益求精的工程意識［12］。

3.2培養空間思維和設計能力

通過繪制和解讀工程圖紙，學生可以培養自己的空間思維和設計能力，學會將三維的物體形狀和結構轉化為二維的圖紙。學生接觸到空間思維方法，培養了對空間思維的感知和認知，從而更好地理解和分析工程設計問題。針對不同專業的學生，通過“工程制圖”課程中的項目化教學方案，學生有機會參與實際工程設計，發揮創新思維，在實踐中探索設計方案和解決方法，培養自己的創新思維和設計能力。例如，對于機器人專業的學生而言，教師可提供機器人基本構造和結構的基礎知識，包括各種傳感器、執行器和連接件的功能和特性。學生理解機器人的構造和工作原理是培養空間想象能力的基礎，因此引導學生分析和研究一些經典的機器人案例，理解其空間構造和工程制圖過程。同時，教師可利用虛擬仿真軟件，模擬機器人的運動和工作過程，幫助學生更好地理解機器人空間布局和設計要求。對于工業設計專業的學生而言，“工程制圖”課程要求學生在圖紙繪制過程中考慮工程美學和實用性，從而使學生理解設計與實現之間的聯系，注重圖紙的美觀和結構合理性，培養了審美與判斷能力［13］。

3.3培養表達能力及團隊合作精神

學生在繪制、解讀工程圖樣的過程中，學會準確地傳達自己的設計意圖，理解他人的設計要求。學生通過完成一些基礎的機械零件圖、裝配圖等單獨繪圖任務，可以提高自己的圖紙表達能力，并學會清晰地傳達設計意圖和細節要求，通過圖紙來進行有效的溝通與交流［14］。尤其是在機械專業的課程設計過程中，一般是需要團隊合作的機械結構項目，教師首先需要組織學生團隊進行設計方案的討論和圖紙繪制的評審。通過多輪的討論和評審，學生可以學會有效表達自己的觀點和設計想法，同時接受和理解他人的意見和建議，從而提高溝通表達能力和團隊合作精神。這促使他們認識到工程中溝通與交流的必要性和重要性，形成對協作、溝通和團隊合作的工程意識。

鼓勵學生參與校內外機械比賽或與企業合作的設計項目。在實踐過程中，學生需要與團隊成員密切合作，共同完成一些復雜的機械設計和制圖工作，通過與他人的分工合作，將有助于培養他們的團隊合作意識和能力；學生需要通過合作熟悉團隊成員的不同才能，學會協調與管理團隊資源，培養了團隊協作與管理能力。這對于今后工程項目設計的實施開展和團隊工作具有重要意義［15］。

3.4提升工程實踐能力及專業素養

工程思維能力的培養是提升工程實踐能力的基礎，即通過系統化的、創新的、綜合的方式來解決問題的思考方式。在培養學生工程思維時，可以通過開展工程實踐項目、組織工程競賽等實踐方式，讓學生在實踐中學會觀察、分析、解決問題的能力，不斷積累實踐經驗，提升解決實際工程問題的能力。在“工程制圖”課程學習過程中，學生需要不斷解決各種圖紙繪制與編輯中遇到的問題。他們需要分析問題的原因、找出解決方案，實施并進行驗證［16］。這樣的實踐過程培養了學生的分析與解決問題的能力，為他們在工程實踐中遇到問題時提供了基本的思維和方法。

“工程制圖”課程內容體系的設計目的是幫助學生更好地就業；宗旨是提高教學質量，通過這門課程培養學生的專業素養和綜合工程能力［17］。學生可以了解工程制圖的相關理論知識和技術要求，學會使用工程繪圖工具和軟件，掌握繪圖規范，從而在未來的專業發展中具備競爭力。“工程制圖”課程中的設計項目通常涉及一定的工程項目管理，學生需要從規劃、協調、控制等方面進行項目管理，包括時間管理、資源管理、進度監控等［18］。通過項目管理的實踐，學生可以培養自己的項目管理能力，為將來參與實際工程項目提供基礎，不斷提高工程實踐能力及專業素養。

結語

工程制圖作為工程設計的基礎性工作，學生需要理論聯系實際，熟悉繪圖規范及標準，在此基礎上閱讀圖紙，掌握尺規繪圖的基本知識和AutoCAD軟件的二維表達，在實踐過程中不斷提高空間想象能力。“工程制圖”課程的學習與傳統的理論課不同，它強調培養學生的準確性和標準意識、空間思維和設計能力、表達能力及團隊合作精神，以及提升工程實踐能力和專業素養等工程能力。

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作者簡介：林艷艷（1991—），女，漢族，浙江臺州人，工學博士，副教授，研究方向：超混雜復合材料成形技術。