《工程制图与CAD》课程整合开发与实践

贾铭钰　张弘弢　王茜

摘要：随着高校在教与学的模式方面的改革，文章基于工业设计专业对《工程制图与CAD》课程的要求，针对《工程制图》和《计算机辅助绘图（CAD）》两门课程在教授过程中存在的问题，提出了整合思路，将相关知识点进行有机整合，借助新颖的考核方式，激发学生的学习兴趣，使课程富有生命力。

关键词：工程制图 CAD 整合开发 课程考核

中图分类号：TH126 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2018）05-0071-03

引言

工业设计专业要求学生不仅仅要能够创造出新产品的概念，也需要具备将其转化成工业生产通用语言（工程图样）的能力，用工程图样来准确完整地表达设计理念，工程图样被喻为“工界的语言”，它是表达和交流设计思想的重要工具。因此，要求本专业的学生必须掌握工程图样的基本原理和制图方法。

《工程制图与CAD》课程研究用投影法解决空间几何问题的原理和方法，用计算机辅助绘制（CAD）表达工程图样。主要是培养学生熟练运用软件绘制工程图、阅读工程图的能力；培养学生对产品零部件表达能力和空间构思能力；同时培养学生认真负责的工作态度和严谨的工作作风。

一、问题的提出

长期以来，多数高校的《工程制图与计算机绘图（CAD）》课程的开设采取了分离式或添加式。分离式是将其作为两门相互独立的课程开设，容易使两门课程之间缺乏连贯性；添加式是在工程制图课内划分出部分学时，以介绍和讲授计算机绘图内容，这种情况下一般学时较少，学生课上得不到充分练习，授课内容给学生留下的印象就不深，更谈不上灵活运用。

对于分离式，是将其作为两门相互独立的课程开设，一般开设在一年级第一和第二学期。在实际讲授过程中发现学生存在的问题：

1.对于工程制图课程的学习，由于工程制图课程包含大量的尺规制图和枯燥的理论知识，使大部分学生存在学习困难的情况，导致教学效果不理想。对于大量的尺规制图，现在已经脱离了实际工作的要求，浪费了教学学时，增加了学生学习的难度。因此，学生对于铅笔+直尺+橡皮的绘图方式，态度不认真，有学生徒手绘制，应付了事，不利于严谨的工作态度的培养；加之绘制图形不美，很难使学生有成就感，这样时间长了，易失去兴趣。

2.有些学校教学用具（模型、挂图、实物）有限，不利于学生的空间想象能力的培养。而模型、挂图等教具只能按一个方向摆放，因此，坐在不同位置的学生看到的结果并不一致，尤其是挂图，坐在后面的学生可能看不清楚，特别是一些细节容易出错的部位。

3.《计算机辅助绘图（CAD）》课程单独开设，在学习过程中注重软件命令的掌握和熟练使用，往往忽略了制图的规范和标准，导致学生虽然掌握了软件的绘图命令，却难以利用计算机绘制出满足制图规范和标准的工程图，绘制的图样不符合要求，漏洞百出，存在“两张皮”现象，这是很多高校工程制图和计算机辅助绘图课程所存在的问题。

二、问题的解决

针对上面存在的问题，我校工业设计专业将《工程制图与CAD》课程进行了整合开发，具体内容如下：

（一）课程内容

1.依据工业设计专业对《工程制图与CAD》课程的要求，学生应具备熟练運用软件绘制工程图、阅读工程图的能力。同时课程本身实践性很强，因此，在整合过程中力求简化理论，以“实用、够用”为度。

2.教学学时的缩减，针对工业设计专业教学学时由原来的《工程制图》45学时和《计算机辅助绘图（CAD）》30学时，缩减为合计45学时，因此，需要将教学内容做调整。

《工程制图》中的画法几何部分的内容，以实用为度。删减了投影基础中“点、线、面”的投影，将点、线、面投影的基础知识部分融合在基本体的投影中加以讲解和练习；直接删除了“投影变换”的内容，此部分内容对于工业设计专业的学生不做要求；压缩了“截交线”和“相贯线”的内容，要求理解其概念，掌握特殊相贯线的绘制，对组合体中涉及的截交线或相贯线做了理解其近似画法的要求，而不要求用具体求点的方法作图，因为现在采用任何一款三维建模软件都能解决截交形体或相贯形体的结构问题；投影原理比较抽象难懂，单纯的点、线、面等几何元素在工程图纸中较为少见，因此，适当删减点、线、面的投影特性等单纯的理论知识，将其融合在形体的投影中加以介绍，有利于学生的理解和掌握。

《工程制图》中的机械制图部分的内容，以够用为度。以日常生活中的“产品图样”为例，要求学生掌握其表达方式；精减了“标准件与常用件、零件图和装配图”部分内容，此本部分内容分为讲授和自学两部分，重点放在“识图”。如“标准件与常用件”主要讲授螺纹连接画法、常用螺纹紧固件的装配画法和齿轮啮合的画法，其他的键、销、滚动轴承和弹簧等画法以自学为主。

《工程制图》中的徒手绘图部分是培养创造型人才的重要手段，是工程设计人员必备的一种基本技能，因此，在原有内容的基础上，增加了轴测图的徒手画法。学生通过绘制轴测草图，既可以培养他们的图形表达能力，又可以培养他们的空间想象和形象思维能力。同时徒手绘制草图对于突发的设计灵感和记录瞬间的创意构思，以及现场测绘等方面都是尺、规绘图和计算机绘图所不能替代的。

（二）整合思路

本着“工程制图为绘图基础，CAD为绘图工具”的指导思想，将《工程制图与CAD》的教学内容进行了有机的融合，培养学生的学习兴趣。计算机辅助绘图（CAD）是对工程制图知识的实践和应用，因此，将工程制图教学中手工练习的实例作为上机实训的素材，将《工程制图》课程的学习与计算机辅助绘图教学有机结合起来，例如为了使学生真正掌握制图的国家标准，在教学实践中，是以一张典型轴承座零件图为载体，以AutoCAD软件绘图环境设置为契机，既学了制图的国家标准，又学了软件的绘图环境设置，达到“一箭双雕”的目的。再比如，在讲解图纸相关知识时，让学生用AutoCAD软件根据国家图纸图幅标准规定的相关数据，绘制出带有标题栏的A3、A4等图纸模版。

（三）整合内容

课程内容整合就是将计算机辅助绘图（CAD）内容融入工程制图的各章节中。传统的工程制图课程，理论内容枯燥、抽象，学生普遍反映难学。本着“工程制图作为绘图基础，CAD作为绘图工具”的指导思想，将二维绘图软件AutoCAD作为绘图的工具，相当于以前的手工尺、规绘图，在学习工程制图的同时，利用AutoCAD软件，实现工程制图知识的应用，二者之间相辅相成，相互促进，有利于提高课堂教学效率、提升教学效果。

《工程制图与CAD》课程具体内容融合（如图1）所示。

（四）课程考核

课程的考核方式打破了传统的一卷定终身的考核方式，采取了平时成绩+阶段考核+期末考核的三段式考核方式，强调过程考核。同时对学生成绩的考核也不是单纯的知识考核，而是建立起了以能力为核心，知识、能力相结合的考核方式。

考核方式的成绩组成，总成绩=平时成绩20%+阶段考核40%+期末考核40%，其中平时成绩包括平时出勤、课上表现、平时作业（草绘、上机）等；阶段考核两次，都为上机实操；期末考核以实践操作为主、结合口试进行综合考核，其中实操部分为学生设计了一组难度系数不同的产品零件图和装配图的绘制，学生可以根据自己的能力水平选择适合自己的题目，目的是期末考核不仅仅是一次考试，更是一次能力提升的机会。从学生选择的题目来看，大部分学生对自己的所学知识还是很有把握的。通过这种形式，可以避免题目出现过难或过于简单等问题。

在整个课程教学考核中，强调对学习过程的考核，以上机实操为主、草绘和口试为辅，综合考查学生的学习效果。通过教学，激发学生的学习热情，学生最终的考核成绩反映了平时的学习情况，成绩分布情况（如图2）所示。

（五）课后调研

通过一学期的实践，课程结束对学生进行了问卷调查，调查结果的部分题目分析如下：

1.将《工程制图》与《计算机辅助绘图（CAD）》整合在一起上效果如何？（如图3）

分析：针对这个问题，认为很好的占33%，认为不错的占52%，共计85%的学生认为整合在一起上的效果还不错，只有9%的学生希望分开上，从结果看，这两部分内容需要整合在一起完成。

2.本課程内容的难易程度，你认为如何？（如图4）

分析：本课程内容的难易程度有12%的学生认为很难，有46%的认为难，共计58%的学生认为本课程难；有42%的学生认为不难，甚至有学生认为容易。以后可以采取“一帮一”的形式来组织教学。

3.你认为期末考核采取“上机+口试”的形式如何？（如图5）

分析：期末考核采取“上机+口试”的形式，学生认为能提升实操能力和读图能力的占54%，认为对所学知识的综合运用占17%，认为能反映出对所学知识的掌握情况的占26%，认为考核不够全面的仅占3%。说明这种考核方式可以继续保留，在此基础上再进一步完善考核题目。

4.对期末考核内容采用不同系数，你的观点？（如图6）

分析：期末考核内容采用不同系数学生认为很好，可以根据自己实际情况选择的占43%，认为不错，形式新颖的占37%，认为在一定程度上避免抄袭的占17%，认为不采用统一试卷有失公平的仅占3%。说明总体上学生很认可这种考核方式。

从调查问卷作答情况可以看出，将《工程制图与CAD》从内容到形式整合在一起讲授，学生都比较认可，实际的教学效果亦有显著提升，关键是激发了学生的学习兴趣。

结语

《工程制图与CAD》作为专业基础课，大学一年级学生的工程技术入门课程，要求学生既要掌握理论基础知识又要熟练操作，如何提高课程的教学效果是关键。有道是“目的决定途径”。适合工业设计专业的《工程制图与CAD》课程的教学，就是应以提高学生读图和绘图能力为主，达到培养学生具有创新意识和工程技术素养为目的。作为任课教师，我们不仅要想办法提高教育教学的质量，同时一定要结合学生的实际情况，进一步优化《工程制图与CAD》课程的教学方法，努力挖掘学生的学习潜能，将被动学习变为主动学习。