工程制图实验教学研究与建设

王建华， 郝育新, 李晓民

（北京信息科技大学机电工程学院，北京 100192）

工程制图实验教学研究与建设

王建华， 郝育新, 李晓民

（北京信息科技大学机电工程学院，北京 100192）

为适应现代机械工程及科学技术领域应用型人才培养的需求，在多年教学改革的基础上，通过基础认知、组合体拼装、装配体拆装、零件测绘、装配体测绘、创新性实验等，构建了新的与理论教学有机结合又相对独立的工程制图实验教学体系。并运用研究型和多样性的教学方法来调动学生的积极性，注重培养学生的工程意识和实践能力，有利于对学生空间思维能力和综合素质的培养，教学实践取得了较好的成效。

工程制图；实验教学；实践能力；综合素质

工程制图课程是理工科院校学生必修的一门技术基础课，也是一门对于教学的交互性、实践性、自主性要求比较高的课程。其培养目标是使学生通过该课程的学习，具有绘制和阅读工程图样的能力，具有空间三维形体的形象思维、分析和设计能力。一般的本科院校均在大学一年级开设该课程。由于学生缺乏空间想象力和对工程实际方面的感性认识，使课程中的许多内容，如组合体、零件工艺结构、标注尺寸的合理性、零件间的互换性、装配结构等成为难点。随着教学改革的深入开展，在北京信息科技大学“强化基础，突出实践，重在素质，面向创新，努力培养应用型人才”的本科教学培养方针下，在多年教学改革与实践的基础上，构建了有利于培养学生工程意识和实践能力的工程制图实验教学体系，并取得了好的成效。

1 工程制图实验教学体系与内容

工程制图实验教学以“增强感性认识，锻炼实践能力，培养工程素质，激发创新思维”为理念，建立了与理论教学有机结合，由浅入深，又相对独立的实验教学体系，其结构如图1所示。

图1 工程制图实验教学体系结构图

（1） 基础认知实验：（4学时）与各专业新生入学教育结合，在开设“工程制图”课程之前由教师带领学生参观“机械制造与加工实习中心”，使学生对机械设备、机械加工、制造、检测技术等有一个感性认识和初步了解。

（2） 组合体拼装实验：（2～4学时）在大一第一学期结合理论课上的画组合体内容开设。给学生提供若干套积木式的基本体模型，学生自己动手拼装组合体，并绘制组合体三视图。由于学生对组合体看的见，摸的着，绘制组合体视图就比较容易了。课外根据教师提出的基本要求，作组合体构型设计。

（3） 装配体拆装实验：（2学时）在大一第二学期结合理论课上的标准件和常用件等内容开设。根据不同专业安排学生对减速器等装配体进行拆装实验，使学生对部件工作原理、标准件和常用件、零件间的联接固定关系、装配顺序等有一个初步的了解。在做此实验的前后，安排学生进行2～4周的金工实习。

（4） 零件测绘实验：（8～10学时）在大一第二学期结合理论课上的零件图内容开设。给学生提供多种类型的实际零件和测量工具，学生根据要求画出零件草图，标注尺寸和技术要求，并整理画出零件的仪器图。

（5） 装配体测绘实验：（12～24学时）在大二第一学期结合理论课上的装配图内容开设。根据不同专业安排学生对齿轮泵、传动装置、虎钳、柱塞泵、转子泵、减速器等装配体进行测绘，画出装配示意图、全部非标准件的零件草图，并拼画装配图。对每个零件在计算机上建三维模型，生成三维爆炸图和装配图。在做此实验的同时，学生应完成计算机绘图课程（目前为 32学时）的学习。

（6） 创新性实验：指导部分高年级学生参加课外科技活动、全国制图技术创新大赛、日本本田节能汽车竞技大赛、机械设计创新大赛和“挑战杯”科技创新大赛及学生社团科技活动等。

2 实验教学方法

工程制图实验教学一改已往教师主动授课，学生被动接受的状态，运用研究型和多样性的教学方法来调动学生的积极性。学生与老师、学生与学生互动，把学习的主动权交给学生，让他们在实践中去学习，去总结和不断提高。主要采取了以下措施：

（1） 针对每一个实验提出不同的题目供学生选择

学生可以根据自己的兴趣选择难易不同的题目，如组合体拼装实验要求能够表达出组合方式为：叠加、相交、相切、挖切、穿孔、具有截交线和相贯线。具体画几个、什么样式的组合体三视图由学生自己定。再如装配体测绘实验提供给学生：立式齿轮泵、卧式齿轮泵、传动装置、手压阀、柱塞泵、转子泵、机床平口钳、一级齿轮减速器等，学生自由结成2人一组，给学生选择和发挥的空间，提高他们探索实践的热情。

（2） 针对每一个实验提出不同的问题，让学生思考和讨论

如在分析装配结构时提出：零件的装配连接形式有几种，是螺纹连接、销连接、键连接、还是其他形式？零件的配合关系如何，选择何种配合，为什么？零件的结构特点是什么，它在部件中起什么作用？等等。提出这些问题让学生在实践中自己去分析、思考、讨论，找出答案。

（3） 重视培养学生绘制草图的能力

徒手绘制零件草图的能力是设计人员必备的一种技能，它是计算机绘图的依据，也是创造性设计的基础[1]。在实验中严格要求学生徒手绘制的零件草图要符合制图要求和标准，教师要对其进行全面检查和讲评，使零部件草图符合设计要求。

（4） 注重实验方法有序化，培养学生查阅资料及严肃认真的工作作风

在实验中面对实际物体，引导学生将教材上的理论与实践相结合，实验要按照要求的方法和步骤进行。如零件测绘时，首先要按照实物是轴套类、盘盖类、叉架类、箱体类零件进行划分，然后针对不同典型零件的特点选择适当的表达方案和标注方法。对实验中出现的各种问题，教师应指导学生自己动手查阅相关标准、教材及手册等资料，并及时发现错误和提出修改意见，使他们学会自主思考和解决问题。同时，教师应严谨治学，严格要求学生，使学生通过实验切身感受到工程设计的严肃性，培养一丝不苟的工作作风。

（5） 加强创新意识和能力的培养

在实验中学生是主角，组合体拼装、组合体构型设计、零部件拆卸、计算和测量尺寸、确定表达方案、绘制图样等工作均由学生自己动手；教师成为配角，更多地起到辅导、引导、参谋，与学生一起讨论修改意见的作用[2]。促使学生自己在共同实践的过程中协作学习、总结和获取知识。还注重引导学生考虑问题要不拘泥与常规方法，培养求异、求新思维。如在进行零件三维造型和三维装配时，可在满足原有机械部件功能和作用的基础上，鼓励学生根据自己的构想，对原有机械零部件进行改造、调整、搭建新的机构、新的系统。指导部分高年级学生参加机械创新设计大赛等，通过创新实践训练，使学生体验创新设计的初步过程，培养和锻炼学生的工程素质、创新意识和实际动手能力。

（6） 成绩评定

以学生上交的作业质量和答辩情况为主要依据，并综合考查学生平时的工作态度、运用资料的能力、分析问题和解决问题的能力、组织纪律等方面情况，以百分制计。

3 实验教学的效果

基于上述教学体系和内容及时间安排，采取上述教学手段及方法，结合学校应用型本科教学的特点，修订了实验教学大纲，编写了实验指导书，并在机类07、08级4个班学生中进行了试点，实验教学实践初见成效，主要体现在以下几方面：

（1） 激发了学生主动求知的欲望

在实验过程中，绝大多数学生积极主动，对实验内容产生了浓厚兴趣，经常在作业内容和数量上超额完成任务。为了解决实验中遇到的问题和困难，学生会主动学习、寻找解决问题的方法，很多学生节假日都不休息，实验气氛活跃，激发了学生的学习热情，求知的欲望明显得到加强。

（2） 增强了学生的动手能力和空间形体的思维能力

由于实验“由浅入深，循序渐进”，并与工程制图课程的理论知识紧密结合，不但大大增强了学生的动手能力和形体的空间想象力，也使学生对课程知识的综合能力得到了锻炼和提高，为后续专业课程的学习奠定了较好的基础。

（3） 对应用型人才培养具有重要意义

实验教学的建立对教学质量提高产生了好的影响，受到了学生的欢迎和喜爱。学生的创新意识和能力有明显提高，在大学生各类竞赛活动中获得了较好的成绩。如 2009年参加日本本田节能汽车竞技大赛获最佳技术奖、北京市“挑战杯”科技创新大赛获二等奖，组织了北京信息科技大学制图技术创新大赛，指导学生课外“计算机三维绘图兴趣小组”活动等。

（4） 促进了教学软、硬件设备和环境建设

实验教学改革争取到北京市教委2009年专项投资 57万元购置工程制图实验室设备，2010年还将继续完善建设。同时，也为教学团队建设和教师的学习提高提出了新的更高要求，继2005年工程制图课程被评为北京市精品课程后，2009年工程制图教学团队被评为北京市优秀教学团队。

4 结 束 语

人才素质的培养和提高关系到国家现代化建设的发展，绝不是建立几个实验室、几个实验教学改革就能实现的，它应贯穿在学生的整个学习过程中，甚至延续在他的一生中。新的工程制图实验教学体系的建立，为工程制图课程注入了新的内涵，进一步加强了相关课程之间的联系和学生对所学专业的认识。工程制图实验教学有利于提高学生理论联系实践的能力，有利于培养学生的创新和动手能力，有利于提高学生的工程意识和专业素质，为今后专业课程的学习及未来工作奠定了扎实的基础。但新的工程制图实验教学体系还存在实施中与其他课程的衔接问题、知识面涉及过多和对教师要求高等问题，有待于在逐步推广中进一步研究解决。

[1]李月琴, 何培英. 机械零部件测绘教学环节的改革与实践[J]. 中国轻工教育, 2007, (1)：67-68.

[2]洪 峥. 制图测绘周的教学实践与探索[J]. 海峡科学, 2007, (9)：54-55.

Research on the Construction of Engineering Drawing Experiment Teaching

WANG Jian-hua， HAO Yu-xin, LI Xiao-min
( College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China )

To meet the need of cultivating application-type talents in modern mechanical engineering and applied science and technology fields, a new experimental teaching system of the engineer drawing is constructed with the content of the basic theory of projection, assembling of composite objects, dismantling and assembling assemblage, mapping the parts, mapping assemblages, innovative experiments and so on, which combines with the theoretical teaching but is independent as well. A diversity of investigative teaching methods are used to stimulate the students’ study enthusiasm, and develop their engineering consciousness and practical ability,which are advantageous in training students’ spatial thinking and all-round abilities and have been proven to be effective in teaching practice.

engineering drawing; experiment teaching; practical ability; comprehensive quality

TB 23

A

1003-0158(2010)05-0138-04

2010-03-16

北京市属高等学校人才强教深化计划资助项目（PHR200906213）

王建华（1953-），女，北京人，教授，主要研究方向为计算机图形学、机械设计及理论。