基于三维设计的工程制图课程改革探讨

2019-05-21孙士阳徐平平

中国现代教育装备 2019年7期

孙士阳徐平平王斌

内蒙古科技大学内蒙古包头 014010

工程图学是一门用图形研究工程与产品图形信息表达、图形理解和图样绘制的课程，在包括工科几乎所有学生及非工科相当大的一部分学生中开设[1]。由于面向数量庞大的学生群体，被称为“量大面广”的课程，在人才培养中影响深远。虽然，随着教学改革的不断深入，特别是计算机技术的引入，工程图学教学体系、教学内容及教学手段已发生了重大变化，取得了许多优异成果，但也存在一些问题，如在企业调查中发现，不少企业的管理层常常抱怨，认为从高校毕业的学生制图知识掌握不扎实，不能满足企业发展的实际需要，与此同时，许多学生也认为在学校学到的制图知识和能力与企业要求不符，不能够马上适应毕业后工作。针对上述问题，内蒙古科技大学进行了基于三维设计的工程制图混合教学实践的课程改革。课程改革包括教学体系的建立、教学内容的调整、考核方式的改变和教材的编排等。由于工程图学课程的基础性，目前在大学本科教学中一般分为机械类、非机械工科类以及非工科类3种类型[2]，其培养目标和教学安排都不尽相同，因此仅就非工科类工程图学的教学内容进行讨论。

1 教学目标

工程制图在各个高校开设都比较早，都有着优秀的传承。虽然这有利于学生建立完整的知识体系，保证了教学质量，但同时在外部环境改变下，特别是大幅压缩学时并提出工程素质要求下，容易造成顾此失彼，一方面学生在众多课程中无暇分出更多时间深入学习，另一方面由于课时所限，教师努力付出但教学效果不佳。工程图学主要目标是培养学生的3种能力和3种意识的建立[3]。对于非工科类学生，重点把握学生图形素质的培养，弱化理论知识，强调实用性、工程性，把计算机二维、三维技术溶入教学内容之中。

2 教学内容

教学思路的转变必然带动教学内容调整。工程制图课程一般包括国家标准、画法几何、工程图等教学内容，为适应现代工程需要还需要添加测绘和计算机绘图技术。在“大课堂，少学时”的教学现状下，以“组合体”教学为核心，通过删减投影理论、画法几何、立体截切等部分内容，调整国家标准溶入实践教学，改变空间思维表达方式，加大学生直观感受的实践教学等实现了学生空间想象能力的培养和图学表达能力的培养；并利用考核方式的改变使学生主动建立工程意识、规范意识。

表1 非工科类工程制图教学内容

3 教学过程

《组合体》章节是工程制图学习的核心章节，是培养学生画图和读图能力的关键环节[4]。同时，本章的教学效果对后续章节知识的掌握和灵活运用起到决定性作用。本文以《组合体》一章学习为例，介绍教学改革后组合体识图教学过程的开展。

传统教学把组合体构型分为叠加、挖切和综合方式，强调线框和基本立体的对应关系。基于三维设计的工程制图，立体的造型主要由拉伸、旋转以及扫略方式形成，对空间构型思考应以此为主[5]，结合传统方式进行。

图1 某组合体二维视图及三维造型

图1a所示为某组合体二维视图。可先以主视图的外形轮廓和圆为草图，按照左视图的总宽度拉伸完成立体的畸变形状(如图1b所示)，再以左视图的外轮廓为草图，切除外侧，得到该立体的侧视方向基本形状(如图1c所示)，作圆切除左视图方向的孔(如图1d所示)。

在教学过程中，首先采用动画演示读图过程，然后进行分组讨论并点评；再然后以简单形式进行总结，帮助学生记忆，如采用“分(画线框，分形体)”“对(对投影，辨位置)”“想(细分析，想形状)”“合(合起来，想整体)”四字进行总结。最后，要求学生分组进行读组合体练习，采用三维软件进行造型并采用二维软件绘制第三幅视图。