融入三维数字化的工程图学课程体系改革与实践

耿曙光 郭晓东

摘 要：本文创建了工程图学新的课程体系，论述了实现三维工程制图的必要性、可行性及其重要意义，说明了三维制图必将代替传统的二维制图的原因。

关键词：工程图学；数字化；课程体系；三维CAD

高等教育已成为大众教育，从毕业生就业形势看，竞争非常激烈。如何对专科学生进行适合社会需要的教育，使他们在毕业时具备市场经济所需要的就业本领，是专科教育必须研究的问题。在教学过程中，授课方式方法直接关系到学生对专业课内容的学习和掌握，关系到学生未来的能力结构。因此，教师必须根据专业特色和人才市场的需求，以就业为导向，及时优化专业课教学，增强专业适应性。

所谓三维机械制图，就是利用先进的三维参数化实体设计软件为平台，在计算机上创建和表达机件的三维实体模型或虚拟装配模型，并附加相关的技术要求。作为一门课程，它不再以讲授投影理论、二维图样画法、零部件的表达方法为主线，而是以三维参数化实体造型和三维图样的表达方法为主要内容，主要培养学生利用三维参数化实体设计软件，完整、准确地创建和表达机件的三维实体模型、虚拟装配模型，以及添加相关技术要求的基本技能，同时培养学生的创新能力和素质。

一、创建新的工程图学课程体系

融入三维数字化的工程图学课程体系是一种创新的课程体系，能培养学生的动手能力和设计能力，这是培养学生工程图学新思维方式的关键，也是培养学生工程图学素养的关键。在学生创造性构型设计能力培养中，突出的是三维形体的造型能力，这是学生创新能力培养的重要形式之一。这一能力在融入三维数字化的工程图学课程中必须通过删减与现代工程设计理念和工程实践无关或联系不密切的传统内容，来进一步增加计算机三维造型原理、方法的内容，并利用先进教学方法和手段来完成。在融入三维数字化的现代工程图学课程体系中，将形体的构型设计作为体系中的一个重要部分，并作为一条主线贯穿于整门课程之中，这是新课程体系的一个特色。该课程体系共包括七部分，即基础知识，三维构型设计基础，投影基础，三维构型与二维表达，机件表达方法，机械工程图样，CAD绘图。

二、实施新课程体系的方法

1.理论教学方面

（1）减少传统画法几何内容。画法几何是投影基础的主要部分，画法几何内容在一般的工程图学课程中占有相当的比例和学时。在目前工程图学课程学时减少的情况下，要在课程体系中加强三维构型设计的内容，在投影基础上要对传统点、线、面及其相对位置的投影及图解法等部分进行精简，重点在形体投影的图示上。

（2）增加三维空间和构型设计。①增加了三维构型设计基础并将其放在投影法之前，旨在以三维立体作为切入点展开课程内容并作为一条主线贯穿于教材之中。②用空间直角坐标系引出三维投影面体系，将坐标值和点的投影规律联系起来，利用学生已储备的几何知识帮助其理解抽象的内容，使复杂问题简单化。③将现代造型方法和传统投影理论相结合，用于轴测投影和组合体的绘制，使学生不但容易想象出组合体的形状而且知道其成型的方法和过程。这是现代工程图学教材中的一个创新点。

（3）实施三维教学模式。教师在教学过程中可将传统内容和现代内容融合在一起讲授。例如：现代内容中的基本立体与三维CAD成型方法、组合体读图与三维CAD成型过程的融合讲授，零件图中工艺结构与三维CAD中特征造型的融合讲授。通过精心策划教学的各个环节，实施以“三维实体设计”为主线的教学模式，使传统内容与现代内容在教学过程中融合在一起，而不是拼合在一起，既节省了学时，又提高了效率，同时增加了课程信息量。

2.实践教学方面

第一，教师布置教学内容和要求；第二，学生分组（5人一组），领取液压泵和测绘工具；第三，拆卸零件，记录拆卸过程；第四，对零件进行分类，填写标准件明细表，绘制装配图示意图；第五，测量尺寸，徒手绘制零件草图；第六，绘制二维零件图和装配图；第七，绘制三维零件实体造型和三维实体装配并生成轴测爆炸图。

三、结论

三维工程制图必将替代传统的二维工程制图。三维工程制图有非常明显的优势。实现三维工程制图，不仅是现代制造业信息化发展的必然要求，而且是工程制图课程教學改革的唯一出路。

参考文献：

[1]李德宝，孟超，何秀娟，等.三维机械制图探索[J]现代机械，2005（6）.

[2]窦忠强，张苏华，等.高校的CAD教学应从三维开始[J].工程图学学报，2001（4）.

[3]候洪生.机械工程图学[M].北京：科学出版社，2001.