以工程设计为主线的工程图学教学改革研究

安延涛 宋卫卫 宋开峰 陈洪堂

[摘 要]目前工程图学的教学只侧重理论知识，缺乏工程设计能力的系统培养，工程图学教学改革势在必行。工程图学应在教学目标、内容和实践三个方面，建立基于创新工程设计为主线的教学体系和“由点到面”的教学模式，从而培养学生的工程设计能力。

[关键词]工程图学 工程设计 教学体系 教学模式 教学改革

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）07-0140-02

工程图学教学的目标是培养学生的整体工程素质能力，重心不在于知识的传授，而在于获取知识的方法及思维方法的培养和训练。工程图学的一切规律、标准、方法都来源于工程实际应用，因此工程设计能力的培养与图学教育的发展是密不可分的，工程图学教学也更应注重在实践中培养空间想象能力、动手能力与设计创新能力。[1] [2]然而，目前工程图学的教学体系侧重于理论知识，缺乏工程设计能力的系统培养，造成学生秀而不实，这点在其毕业设计及毕业工作中尤为突出，因此，需要在工程图学的教学中将工程设计的思维、方法系统传授给学生。

一、教学改革目标

工程图学是一门以图形为研究对象，用图形来表达设计思维的学科。[3]作为一门科学学科，有着其系统的理论基础和方法。本教学体系的最终目的为：在原有的“至详至悉”的图学理论和“皆中规度”的绘制技术的规范下，研究如何充分利用现代化的信息技术手段及校内现有工程设备，形成以工程设计为主线、“由点到面”的工程图学教学体系;同时，强调理论教学和工程设计的实践教学并重：在理论教学中，使学生的工程知识和工程素质得到有效培养，在工程设计实践教学体系中，对学生进行科学实验训练，使学生对所学理论知识强化印象、深化理解，并从中探索工程设计实践科学理论的基本方法，提高学生动手和创新能力，从而使学生的工程知识和工程设计能力素质得到有效培养，从而达到应用型人才培养的目标。

二、教学改革内容

以工程设计为主线和“由点到面”的教学体系目标明确，知识点广，专业实用，把技术的综合应用能力、实践能力和创新能力培养作为教学重点。目标明确，是指这套体系的教学计划目标明确，设计课程流程目标明确;知识点广，是指由设计制图中涉及的“点”和课程知识相融合，并扩散到“面”，达到知识点广;专业实用，是指这套体系将所授学生的专业知识、技术和技能培养作为落脚点，讲授相关专业设备制图的整个过程，为未来专业设备的研制提供基础，从而发展学生自主研究问题和解决问题的能力，使学生的创新意识、创新思维和创新能力得到有效培养。

（一）“以工程设计为主线”的创新教学体系

为培养应用型人才，工程图学的课程内容应突出实践和理论知识相结合。因此在工程设计为主线的教学改革中，课程体系规划从建立优化的教学环境、专业教学体系两个方面入手，以促进学生观察性和技能性学习效果，从而提高教学质量。

1.建立基于认识实验的工程图学教学环境

所谓认识实验是指一种课外教学手段，其内容就是参观和学习。对于认识实验，一个很重要的目的就是使学生通过参观本专业的相关设备达到增加对本专业的了解，以及使其意识到学习工程图学的重要性的目的。为最大限度的提高学生对工程图学的兴趣，启发学生的主观能动性，培养学生自主学习和创新的能力，有必要构建一种基于认识实验的工程图学教学环境。

2.建立基于工程设计为主线的工程图学专业教学体系

所谓工程设计为主线是指以工程设备的设计作为主线，按照工程设备的制图流程，将工程图学课程进行有机结合。在工程设计为主线的教学体系中，工程图学教学应该在立体化系统内进行，把三个教学要素——教学主体（学生）、教学客体（教学内容）和教学环境（包括教师、教材、教学手段、教学设施等因素）有机地结合起来;在教学过程中强调基础与提高的结合、理论与实践的结合、能力与技巧的结合，兼顾“传授知识”、“培养能力”，从而对学生进行多方位的立体化教育。

（二）“由点到面”的创新教学模式

在工程图学“由点到面”教学工程中，有两个方面的内容要在课程中落实，一是工程图学本身的基本原理与基本方法，二是通过该门课程的学习能够掌握本专业设备的完整制图流程和表达方法，为将来的毕业设计和专业学习打好基础。由于该门课程知识点涉及范围广，为规范工程设计为主线的教学内容，可对该门课程按照工程设备的制图流程进行模块的划分，通过模块中某“点”的讲解，扩散到整个知识“面”，与工程设备制图流程相结合，贯穿整个工程图学的教学中。可设计下列九个教学环节。

1.工程设备认识实验教学环节：通过工程设备和模型的认识实验，对已有部件的实物或装配示意图进行观察与分析，了解各零部件间的装配关系和部件的工作原理。在这个过程中，可通过讲解装配体、零件、基本体、标准件、常用件的概念，使学生对整个以工程设计为主线的教学体系中所涉及的设备进行初步了解，为后续的课程学习打下基础。

2.视图选择教学环节：在画装配图和零件时，需拟定表达方案，选择主视图和其他视图，这部分可讲解机件的表达方法，如外部结构表达视图中的基本视图、向视图、局部视图和斜视图，内部结构表达视图中的全剖、半剖和局部剖面图等，以及断面图中的移出断面和重合断面知识。此外，讲解根据我国的制图规范，采用三面投影体系来表达机件，在此基础上，讲解三面投影的相关知识。

3.绘前准备教学环节：这部分讲解图幅、明细表、标题栏及线型等制图基础知识，如讲解如何根据部件或机器的大小及复杂程度确定画图的比例，如何确定各视图、标题栏和明细表的位置、图幅种类，以及线型的类型及应用。

4.基本视图主要基准线教学环节：所谓的基准线是部件的主要轴线、对称中心线或某些零件的基面或端面。对基准线的作用的讲解可融入图学中的定位基准知识。此外，在讲解基准线时，需向学生强调基准线的位置直接影响图幅的布置，在绘制基础线时，需了解表达机件的总体尺寸，并按照三面投影体合理布置基准线。

5.绘制部件主要结构部分教学环节：以装配图为例，通常部件中的各个零部件以一定的装配关系分布在一条或几条装配干线上，因此，在绘图时可沿这些装配干线按定位和遮挡关系依次将各零件表达出来。在绘制各零部件时，可将基本制图中点、线、面的三面投影内容，以及基本体（如棱柱、棱锥、圆柱和圆锥等）投影内容融入其中，并采用“由点到面”的教学模式，如在设计中只涉及棱柱的绘制，可通过棱柱这一“点”为出发点，把知识扩散到整个“面”，即将基本体中的棱锥和圆锥等其他基本体的投影制图知识进行讲解。

6.绘制部件的细致结构教学环节：对于复杂零部件涉及截切和相贯的部分，可通过讲解本零部件中截切和相贯的绘制方法，来引申出基本立体的截切和基本立体的相贯的教学内容。

7.标注尺寸和技术要求教学环节：这部分可将原教学体系中制图基本知识中的尺寸标注内容以及后面的截切和相贯尺寸标注、组合体的尺寸标注的相关知识进行统一讲解。此外，在技术要求部分，可将零件上常用的工艺结构、表面粗糙度、极限与配合及形位公差内容进行讲解。

8.零件序号、标题栏和明细表教学环节：这部分可向学生讲解序号的标注方法以及标题栏和明细表填写注意事项。

9.检查、描深教学环节：通过强调最后完工图要检查、描深，来引导学生严格要求自己，培养严谨、认真、负责、细致的工作素养。

三、教学改革实践

在教学改革实践中，以工程设备制图流程的九个环节贯穿在整个工程图学的教学中。为体现学生们的创新性及参与性，将班内学生分为十个小组，并选用十台工程设备，以小组为单位对某一工程设备进行设计及制图，这样可最大限度的避免学生之间的抄袭。在教学中，教师选用这十台工程设备外的某一设备为例进行教学，要求学生在自己的设计及制图过程中，严格按照教学的九个环节依次进行。此外，为使学生们掌握各个环节中的基础知识，在讲到知识点时布置相应的练习题，这样在课程结束时，学生的设计制图也已完工。同时，把课程中的练习题成绩和最后完工图作为最后考试成绩的一部分。这种教学模式提高了学生主动学习的积极性，培养了学生的创新思维能力，不仅使学生很好地掌握工程制图的相关知识，而且系统的培养了学生们的工程设计能力。

四、结束语

这一新的基于创新工程设计为主线的教学体系和“由点到面”的教学模式，打破了长期以来工程图学教学中只侧重理论知识，缺乏工程设计能力的系统培养的弊端。在本课程的内容体系中，突出学生工程设计思维、方法的系统培养，并采用基于创新工程设计为主线的教学体系和“由点到面”的教学模式，教学实践表明，该教学体系能很好地培养学生的工程设计能力。

[ 注 释 ]

[1] 杨放琼，云忠.工程图学系列课程二维——三维双向式创新教学新体系改革研究[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2011（3）：57-58.

[2] 熊志勇，罗志成，陈锦昌，等.基于创新性构型设计的工程图学教学体系研究[J].图学学报，2012（2）：108-112.

[3] 杨波，赵勤，刘鲁宁.和合模式下工程图学实验教学改革探讨[J].理工高教研究，2007（6）：107-108.

[责任编辑：钟 岚]