工程图学课程教材新体系研究

陈鹏飞

陕西理工学院 陕西汉中 723003

作者：陈鹏飞，讲师，研究方向为图学教育及计算机图形学。

工程图学作为工科专业的专业技术基础课，对于该专业的后续学习起着至关重要的作用，它可以给予学生掌握阅读与绘制工程图样的能力，培养学生的空间想象能力，养成严谨细致、一丝不苟的工程素养。近几十年，随着计算机图形学、计算机软硬件的发展，以及这些技术在现代工业企业中的大规模的应用，对工程图学提出很大的挑战，同时也是工程图学大发展的一个重要契机。要适应现代化的发展，就要首先对工程图学教材内容体系进行改革研究。

1 工程图学教材体系的现状

传统的工程图学教材体系基本上由画法几何、机械制图或者工程图和计算机绘图三部分组成。第一部分为画法几何，主要包括投影理论、以图解法为主的综合解题、曲线曲面的投影、换面法、旋转法、映射法等；第二部分为机械制图，主要包括国标图样画法的基本规定、工程图样的绘制与阅读；第三部分为计算机绘图，以AutoCAD绘图软件为主。传统的工程图学教材体系内容对于不同工科专业来讲，各有取舍，各有侧重，各部分所占学时比例因专业不同而有所不同，但大体格局相同。

2 当前计算机绘图软件和机械行业的发展特点及趋势

随着计算机图形学和计算机硬件的迅猛发展，各种高级绘图软件、设计软件如雨后春笋般蓬勃发展，由最初的二维绘图软件向三维软件发展，由平面绘图向三维建模直接生成二维图形发展，以及在三维建模上进行虚拟加工、虚拟装配、运动仿真、动力学分析和其他一些高级应用分析，这些发展变化主要体现在软件的种类不断扩大以及每种软件的版本在不断升级，软件的功能在不断增强和扩大。

在二维绘图软件中主要是AutoCAD，三维绘图高级应用软 件 主 要 有 Inventor、Pro/E、SolidWorks、UG、Catia、ANSYS、MasterCAM、Topsolid等，其中发展速度比较快的软件有SolidWorks、UG、Catia等几种。

在机械加工行业中，不同行业所采用的应用软件各有不同。例如，飞机行业大多采用的是Catia；模具行业采用的软件是MasterCAM和UG；其他一些机械企业中用SolidWorks和UG软件比较多，因为这两个软件不仅功能强大，而且有较强的项目管理能力，能保证不同部门之间的协同工作。在加工领域里，数控自动加工应用越来越广泛。

可以看出，当前计算机软件及其在机械行业中应用的特点和趋势是：软件功能的增强化、集成化、多样化、管理和设计网络化，而且和企业的需求发展紧密联系。

3 计算机绘图软件对工程图学的挑战及分析

计算机绘图软件从最早出现的AutoCAD开始，就对工程图学提出是否要“甩图板”的冲击和挑战，而且随着三维绘图软件的迅猛发展，对工程图学的各个层面都产生非常巨大的冲击和挑战，可以归纳出：甩图板、画法几何的取舍、计算机绘图软件的选择。

3.1 对“甩图板”的分析

“甩图板”就是在教学中去掉手工绘图而用计算机软件绘图来代替。“甩图板”是在绘图软件发展的初期所提出来的，这一提法是基于二维绘图软件的高效性、精确性的特点提出的。

尽管二维绘图软件有这样的特点和优势，但是手工绘图不能去掉，反而要稍微加强一些。这是因为计算机绘图软件相当于只提供了手工绘图教学中的铅笔、橡皮、尺子和圆规，绘图软件所绘的图样是否正确、标注是否合理、视图布局是否合理等，这些问题却是绘图软件所不能解决的，而这些正是手工绘图的教学目标，正如学习音乐的学生要进行抄谱子的教学活动一样不可缺少。

3.2 对“画法几何的取舍”的分析

“画法几何的取舍”是基于三维软件中的由三维模型向二维视图直接转换这一功能而提出来的，也就是说，既然三维软件有这样的功能，画法几何中的投影理论就没有必要再学习了。

画法几何在工程图学中的地位和作用是不可忽视的。画法几何是工程图学课程中的理论基础，如果把画法几何去掉的话，就如同釜底抽薪一般，工程图学的其他一些部分就会失去理论支撑。另一方面，画法几何从点线面的投影讲起，能给学生培养起初步的空间想象能力和空间分析能力，为更深入学习工程图学的其他内容打下坚实的基础。故而，画法几何部分不能去掉，只能是根据专业不同，画法几何的内容和讲解的深度可适当调整。

3.3 对“计算机绘图软件选取”的分析

现阶段，工程图学中所选用的主流计算机绘图软件是AutoCAD。相对于其他一些高级三维绘图软件来讲，AutoCAD的二维绘图功能是其他三维绘图软件所不能比拟的，但就三维功能而言，AutoCAD的就大大不如其他三维绘图软件了。但是其他一些高级三维软件又是种类较多，这就存在“计算机绘图软件的选取”问题——选哪一种、选取哪些模块功能等。原因就在于这些高级三维软件有自己明显的特点，功能各有千秋。例如，Solidworks是基于特征的，ProE是基于参数化设计的；Solidworks的主要功能是将设计、验证和仿真集于一身，ProE有26种功能模块；其他一些如前所述的三维软件也各有自己的特点。

就工程图学而言，它是一门工科类的专业基础课，教学目标是培养学生绘制和阅读工程图样的能力，培养学生具有初步的计算机绘图能力。结合各种计算机绘图软件的特点和类型，适合于工程图学教学的计算机软件可以这样来选取：以AutoCAD为基础部分、Solidworks为提高部分的组合教学，也可以增加一个计算机绘图的课程设计。另一方面，三维软件的基本功能是零件三维建模，而三维建模的基础是绘制出一个平面图形，然后经过拉伸、旋转、扫掠等建模方法形成三维模型，而平面图形的分析与绘图方法步骤，正是工程图学中的制图基础中要教授的一个重要内容。

4 工程图学教材新体系的结构框架

通过以上对工程图学教材体系的形状分析，计算机绘图软件及机械行业对工程图学的挑战分析，建立工程图学教材新体系结构框架的构建框架：

1)对画法几何部分可以根据专业需求不同做适当的调整，如对于机械类专业可以稍微加深难度和宽度，对于近机类和电子类专业可以降低难度，对于较难的综合应用只做了解即可；

2)应该加强平面图形的分析及绘图方法和步骤的篇幅及训练力度；

3)在组合体部分除了保留形体分析法和线面分析法之外，要增加形体建模的一些方法，如拉伸、旋转、扫掠等，以及构型设计分析的一些基本方法；

4)工程图部分的难度也要和相应的专业特点相适应；

5)计算机绘图部分不仅包括AutoCAD的基础部分(侧重点：绘制平面图形、零件图、装配图的操作)和Solidworks提高部分(侧重点：零件建模)，还应增加计算机绘图课程设计这一综合性教学内容(侧重点：中低复杂部件模型的装配)。