福建省工程圖學學科發展研究報告

福建省工程圖學學會

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福建省工程圖學學科發展研究報告

福建省工程圖學學會

總結了福建省工程圖學學科的科技研究與應用、現代圖學科技普及與技能培訓、圖學教育改革和人才培養的發展現狀與存在的問題，指明了所面臨的機遇和挑戰，提出了我省工程圖學學科今后一段時間的主要發展目標、海西建設的重點發展領域和具體對策。

工程圖學 科技研究 科技普及 圖學教育 學科發展

1 前言

圖學是研究“圖”與“形”關系的學科。隨著計算機技術的發展，圖形技術興起了數字革命，并一躍成為當今信息時代的核心技術之一；圖學發展的重點也相應轉移到了“數”與“形”的關系上來，即研究如何用數字化形式來描述、存儲和傳輸形體和圖形。工程圖學以工程與工業產品類圖形為研究對象，研究其圖形表達、數字化圖形信息生成和圖形信息的傳遞，現已在計算機圖形學與計算機輔助設計（CG/CAD）、計算幾何、數字化設計與制造、建模與仿真技術等方面得以發展。傳統的工程圖學已發展成為適應全球數字化信息時代的現代圖學學科。國內外圖學研究向圖學高新科技方向發展，其研究內容涵蓋：科學計算可視化、虛擬現實系統、真實感圖形技術、分形圖形、數碼藝術、計算機動畫、圖形圖像融合技術等，并已廣泛應用于工程和產品設計領域、地理信息系統、藝術領域、動漫與娛樂業等。

現代工程圖學是數字化、虛擬化、智能化設計平臺的基礎，是提髙產品自主開發能力和技術創新能力、提高產品設計水平和企業在全球經濟中的競爭能力與合作能力的技術基礎。從科技為經濟建設服務的角度看，作為產品設計、制造、施工中圖樣表達工具的“工程圖學”是“CAD應用工程”、“CIMS應用示范工程”、“制造業信息化”、“工程設計企業信息化”等國家科技攻關重大項目的關鍵性環節。企業數字化設計制造的發展需求，促進了工程圖學學科的發展。當前福建省制造業信息化、數字化還處于“初級階段”，總體上還處于CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM技術及制造裝備數字化技術、企業資源管理（ERP）和網絡化技術等單項技術的推廣應用階段，自主研發及創新能力不足。針對上述問題，也要求加強我省工程圖學學科的科技研究和教育，為我省企業產品創新設計提供技術支撐，提高我省制造業產品的競爭力，促進我省區域經濟和海西經濟建設的發展。

當前，我省工程圖學科技研究與應用、圖學教育和人才培養等方面與全國先進省份相比，還存在較大差距。因此，總結我省工程圖學學科的發展狀況，分析所面臨的挑戰和機遇，明確今后一段時間的發展目標和重點發展領域，是十分必要的。

2 福建省工程圖學科技研究的發展現狀、目標及對策

2.1 我省工程圖學科技研究的發展現狀

2.1.1傳統圖學理論與應用

我省圖學工作者在傳統圖學理論與應用的研究主要集中在上世紀80～90年代，主要成果如下：從畫法幾何學中最基本的幾何形體三棱柱入手，研究三棱柱截斷后斷面三角形的幾何特性，提出采用參數替換法或形體旋轉法，解決任意選擇三棱柱棱線進行三棱柱斷面三角形形狀的計算問題[1]；對二次曲面相交特殊情況交線進行了分析并敘述了其應用；對補色體視圖的體視原理及其繪制方法進行了研究，提出了一組比較實用的參數和經驗[2]；對軸測投影圖畫法進行了探討，提出了一些畫法和觀點；對橢圓的畫法進行了探討，提出了橢圓作圖的新方法，尤其是對最佳扁圓參數的探討[3]；對剖面符號、尺寸注法和圓角等的簡化畫法與注法提出新設想；對透視圖的畫法進行了研究，介紹了一種不受滅點遠近限制的成角透視圖法；對子午投影、標高投影、單面投影、立體分割作圖、圖形表達、第三分角投影等，以及對畫法幾何中的幾何變換、曲線投射、解析畫法幾何、計算畫法幾何、畫法微分幾何、運動畫法幾何、多維畫法幾何、非歐畫法幾何等傳統圖學理論的研究和發展動態進行了探討[4]。由于現代圖學的發展，傳統圖學理論研究的論文在近10年來不僅我省乃至全國都偏少。

2.1.2計算機輔助設計與圖形學

計算機輔助設計（CAD）是隨著計算機及軟件系統的迅速發展而形成的一門新興技術，成為圖學學科的重要研究領域。我省圖學工作者目前的研究內容大部分集中在計算機圖形學算法、數字化設計理論、工程制圖智能化處理、產品建模等方面，取得了一些CAD軟件系統的自主原型開發、二次開發、集成等應用方面的研究成果。

在圖形學算法及工程圖紙智能化處理方面，我省圖學工作者主要取得以下研究成果：提出相切多邊形法，解決了繪制機械圖形通用程序編制的難題；在研究已知圓的公切圓的基礎上，提出機械圖形的新算法；提出梁受力圖、剪力圖和彎矩圖通用程序的一種設計方法[5]；提出畫軸視圖的多邊形法和用軸套多邊形描述軸套剖視圖的新方法；提出自動標注尺寸的一些算法，使三坐標測量機能夠將孔系的測量值通過標注有尺寸的圖形直接報告給用戶；推導出任意相交（兩軸線為平行線的情況除外）圓柱圓錐相貫線和判別可見性的方程，并給出求該相貫線投影和判別可見性的程序的編制方法及其流程圖；對任意視點的透視變換進行了分析，提出變換和計算的方法；研究了地圖和林業圖的圖形數字化輸入、數據處理和顯示成圖，建立一整套各地理要素數據的數字化輸入格式；研制出相應的各種預處理算法、把原始數據從矢量形式轉換成矩陣形式的算法以及各類圖形圖像數據之間的配準和拼接算法[6]；研究了計算機圖形學中的幾種曲面的表達方式及它們之間的聯系與區別，雙三次貝齊爾曲面的特性，雙三次貝齊爾曲面在船體曲面設計中的應用；闡明了平面上兩個二維旋轉變換之積的變換規律，并給出了實現這種圖形變換過程的子程序等。

在CAD軟件系統的自主原型開發、二次開發、集成等應用方面，我省圖學工作者主要取得以下研究成果：對交互式繪圖軟件進行了研制，成功研制出繪圖工具箱，提高了繪圖的效率和質量；構建了基于特征的軸類零件參數化設計系統；在AutoCAD軟件的使用、普及、推廣的基礎上，對AutoCAD軟件在工程設計中的應用技巧、AutoCAD軟件的二次開發、與其他軟件的聯合應用等方面進行了大量的探討［7-9］；對常用機械三維設計軟件（如Pro/E、UG、SolidWorks、CATIA、Solid Edge等）進行了深入研究，并應用到工程設計中，進行產品的三維建模、實體設計、運動仿真、利用其三維有限元方法對機器零件強度進行計算和分析，以提高設計質量和效率[9-10]。在產品建模、計算機輔助設計方法、面向特征造型技術、智能CAD系統的開發、三維模型參數化設計的開發和應用、逆向工程等方面也進行了許多探討與研究[11-15]。

2.1.3工業設計

福建省工程圖學學會成立之初就分設了“工業設計專業委員會”，在我國工程圖學界算是起步最早的。我省圖學工作者在工業設計理論與應用的研究取得的成果主要有：

承擔國家級、省級、市級以上的研究課題數十項，研究內容涉及非物質設計研究、系統設計方法論、家用電腦設計定性調查研究、傳統竹產品的開發研究、福建省旅游紀念品開發研究等；設計作品分別獲得全國美展優秀作品獎、中國工業設計周展銀獎和銅獎、“海爾杯”工業設計大賽參賽獎；入圍“2004中國玩具創作設計競賽”等；獲得清塑機、智能水表防拆卸裝置、自助金融終端外形等多項專利；發表的專著、譯著、教材數十部；發表的論文涉及產品表面裝飾、非物質設計、產品差別設計[16]、產品的價值工程理論、綠色設計[17]、工業產品美的屬性及其產品的審美特征、應用層次分析法對工業設計評價模型進行綜合評判[18]等研究方向。

福州大學廈門工藝美術學院是福建省工程圖學學會“計算機藝術與工業設計”專業委員會的掛靠單位，是福建省第一個開設工業設計專業的高校，2004年設立了福建省首個工業設計碩士點。經過25年的建設與發展，已建立起從本科生、學科碩士和專業碩士研究生完整的高層次人才培養體系。華僑大學、福建工程學院、廈門理工學院等高校也都設有工業設計專業，多年來培養了大批專業素質高、適應能力強的工業設計專門人才，許多畢業生已經在國內外知名的設計公司、企業擔任設計總監或項目經理職務，如聯想移動通訊、燦坤集團、廈華電子、廈新電子、路達、松霖集團、威迪亞集團、嘉蘭圖、浪尖、拙雅等等，為國家尤其是福建省的經濟建設和文化產業發展做出了積極和重大的貢獻。

我省圖學工作者在工業設計的理論與應用的研究不僅僅停留在工業設計的一般理論與技法上，更注重政、產、學、研結合，研究的產品涉及衛浴、家電、IT產品、汽車、自行車、旅游快艇、工程機械、機床、叉車、復膜機、包裝、環境藝術等領域，完成了千余件（套）各類產品設計，投產數百套，提髙了產品出口創匯的高附加值。培養的工業設計人才在近年來的國內外設計大賽中，取得了一系列優異的成績，獲全國、省、市各類獎項數十個，專利數十項。全國首屆工業設計研討大會特邀我省圖學工業設計專業委員會章拓領隊參加大會報告并展示工業設計作品，成為各省中人數和作品最多的一個團隊，引起了大會的高度重視。2010年，廈門市成立了福建省第一個工業設計中心，將福州大學廈門工藝美術學院、華僑大學、廈門理工學院列入主要的技術支撐單位。

2.1.4其他研究及應用

與現代圖學學科發展密切相關的高新技術還包括虛擬現實、真實感圖形、數字幾何處理、科學計算可視化、視景仿真、多媒體技術、計算機動畫、圖像處理等眾多領域。

虛擬現實技術是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。它集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。

我省圖學工作者在產品的虛擬現實建模、虛擬設計、虛擬裝配等方面進行了諸多探討與研究[19-21]。對工程制圖虛擬模型庫的制作進行了研究[22]，為豐富工程制圖的教學手段，改變傳統教學的單調模式創造了條件,有助于學生從被動學習變為主動學習, 提高學習效率。

廈門大學機電工程系建設的虛擬制造中心，投入200多萬元人民幣采購虛擬操作設備和軟件，包括：圖像處理仿真、立體成像投影儀、數據手套、數據頭盔和開發軟件，對虛擬裝配及運動仿真方面進行了一些應用嘗試，在此基礎上探討了虛擬現實工業設計技術平臺的建設及在數字化制造中的應用。

在科學計算可視化[23]、小波變換[24-25]、分形技術以及在圖形圖像分形技術的建模、算法、控制等研究方面取得了諸多成果[26-27]。在不同程度上均觸及了計算機圖形學發展的前沿，反映了我省學者在圖形學領域的最新研究成果。

在省科協的支持及省工程圖學學會理事長高誠輝教授領導下，圖學技術在我省企業數字化設計制造方面取得豐碩的成果：針對信息化基礎較差的企業，以CAD技術的應用為切入點，開展“甩圖板工程”，重點推廣應用二維CAD技術，使CAD的應用率和覆蓋率達到98%以上；針對有一定CAD應用基礎的企業，使企業CAD應用由二維向三維深化，應用三維CAD、CAE技術，完成產品的三維數字化與參數化建模、基于數字化樣機的產品性能分析與仿真和裝配過程仿真等；針對CAD技術應用較好，迫切需要進行產品數據管理的企業，推廣應用PDM技術，實現圖文檔管理、項目管理和工作流程管理。福建省制造業數字化設計工程研究中心開發了福建省制造業信息化工程運行管理平臺，提供工程數字化設計服務、產品逆向反求及原型開發服務、數字產品制作服務、CAE與模擬仿真服務、遠程設計服務等。

2.2 我省工程圖學科技研究的發展目標及對策

2.2.1與國內外圖學科技研究發展現狀的對比和不足

我省圖學學會會員多數是工程圖學教師，教學任務重，高職稱人數少，科研項目和科研經費少，投入圖學科技研究的人不多、研究深度不夠。從理論研究上看，系統性、原創性的研究成果很少，難以參與國家級科研項目。在圖學應用研究上，也是模仿和使用國內外的方法和軟件居多，大量是基于國外CAD軟件的二次開發技術方面的應用研究，具有自主知識產權的圖形軟件幾乎沒有，更不用說CAD圖形核心系統的研究開發。同時，校企合作項目少，院校在企業中參與度不足；并缺乏來自本省企業的強大需求刺激與支持，導致研究動力不足，基礎不厚，研究與應用脫節。對CAD/CAM/PDM等最新技術和集成的研究和應用不足，未能形成相關的軟件和應用產業。圖學軟件產業起步晚，水平較低，對企業應用支持的技術能力較差，與先進省份相比差距較大，如清華大學、西北工業大學、華中科技大學、浙江大學等許多國內大學都推出了許多適合企業使用的CAD/CAM/ CAPP/PDM等產品，并在企業中大量應用，同時，產業應用又反過來促進了學校的應用研究水平。

隨著我省綜合實力的顯著增強，我省圖學科技研究的深度和廣度明顯與我省的社會經濟發展不相匹配。當今，在圖學學科快速發展、各相關學科專業之間的滲透程度日益加深的背景下，我省圖學工作者應重新審視傳統的圖學科技及教育體系，使其與新興技術及學科相互交融、同步發展，注重圖學交叉學科及高新技術的研究，同時建立圖學教育的新模式，培養具有綜合設計科研能力和創新能力的圖學人才。

2.2.2我省工程圖學科技研究的發展目標及重點發展領域

由計算機圖形學的發展而衍生出越來越多的新的分支和領域，如科學計算可視化、虛擬現實系統、真實感圖形技術、計算機動畫技術等構成了圖學髙新科技，并廣泛應用于航天和航空、造船工業、輕紡和服裝工業、建筑工程、藝術領域和現實生活。由于我省圖學研究的整體水平在國內的地位不高，對現代圖學的研究深廣度不夠，難以參與企業的實際工程技術，校企合作項目少。尤其在圖學髙新科技領域的研究許多方面尚處在空白。所以我省圖學科技研究的發展目標首先必須緊跟國內外圖學的高科技發展趨勢。一些圖學重點領域必須深入研究，包括：①計算機輔助設計技術，②科學計算和工程信息可視化技術，③虛擬現實技術，④計算機藝術與動畫技術，⑤圖形圖像融合技術等。在軟件開發及產業應用領域，必須深入研究：①CAD/CAM系統，②地理信息系統(GIS)，③動漫制作系統及產品，④科學計算和工程信息可視化軟件，⑤模擬仿真軟件，⑥虛擬現實/虛擬環境/增強現實等。

其中，計算機動畫技術是圖學技術各方面綜合的結果，計算機動畫制作充分利用了計算機圖形學知識，融合了圖形圖像處理、虛擬現實等技術。當前動漫產業已經成為信息時代發展前景巨大的文化產業，動畫是圖學體系中“圖形創意”的主要部分，理應成為圖學科技研究的重點發展領域。近年來，在福建省政府的大力推動下，動漫產業發展迅猛，成為推動本省GDP增長的新興力量和主打產業之一。目前在福州、廈門兩個軟件園內相繼建立了動漫園，其中，廈門軟件園影視動畫產業區被確定為國家動畫產業基地，園區65家動漫制作企業，年產值達到7.3億元。2008年、2009年，廈門市政府主辦了兩屆“廈門國際動漫節”活動，為世界動畫協會和來自世界各地的國際動漫愛好者打造了一場“動漫盛宴”。動畫作品大賽中，8部廈門原創動畫片獲獎，網絡游戲廈門領軍企業吉比特銷售收入1.4億元。廈門市政府對動漫的扶持政策發揮了導向作用，2009年又支付動漫產業發展資金523萬元，吸引了上海華博等知名動漫企業入戶廈門動漫軟件園，并與美國盧卡斯公司、上海美術電影制片廠達成合作意向。在廈門軟件園二期建設起了一個16萬平方米與動漫游戲產業區相配套的數字傳媒專業技術平臺，該平臺里包括非常專業的動漫捕捉攝影棚、錄音棚以及3D放映室等，并創建了“廈門數字創意學院”。

根據福建省《關于加快發展文化產業的意見》，到2020年，動漫產業的總體水平位居全國前列，發展重點為建設國家動漫產業基地和教學研究基地，培育一批動漫原創與核心技術研發能力強、充滿活力、專業性強的的動漫企業和自主創新與競爭能力強的產業鏈和產業集群。同時隨著國家將福建省定位為兩岸交往與產業對接的先行區，福建動漫游戲產業迎來了歷史性機遇，臺灣動漫產業開始向大陸轉移，福建動漫產業應抓住這發展機遇，充分挖掘“海西”政策和環境的優勢，做大做強本省動漫產業，借助于海西這個大平臺，創造有福建特色的文化產業。省工程圖學學會擁有活躍在我省各院校和企業從事數字藝術教育和動漫創作的人才，應爭取由省科學技術協會和省信息產業局牽頭，使福建省工程圖學學會與福建省動漫行業協會合作，互動學術交流，互助培養人才，探索出一條適合我省動漫產業發展的產、學、研一體化道路，積極推動我省動漫產業的發展。

2.2.3我省工程圖學科技研究的發展對策

加強學術交流。要發展和提髙科技研究水平，必須深入企業尤其在軟件開發企業中發展從事CAD/CAM系統、動漫設計制作和計算機輔助工業設計等的技術人才為本學會會員，并舉辦新知識、新技術的現場講座，以使院校的會員們更新知識，跟上信息時代的發展，跟蹤國內外現代圖學科技，逐步形成具有我省特色的圖學研究方向與新型圖形技術，形成具有原創性、前瞻性的成果。目前，從事圖學研究和教育的人員分散在以下幾部分人群中：工程圖學界、計算機圖學界、圖形軟件產業界、圖學應用界等，他們的工作和研究內容也有較大差異。基于學科人才分散和研究內容差異等特點，需要探索一種學術上互相合作、相互促進、共同發展的機制，需要組織跨行業、跨學會的形式多樣的學術探討與交流活動。

以應用促發展。注重應用，捕捉應用中提出的需求，發展有特色的理論、方法與算法。重視產業化開發，要特別注意哪些具有競爭性的產業核心技術的開發，緊跟行業中各種最新技術的發展，并在校企中推廣應用，由此促進我省圖學科技的進步和普及。相關的軟件開發公司應通過自主創新，掌握一批圖學軟件的核心技術，提高國際競爭力，并開拓圖學軟件市場，形成軟件產業化規模。企業是創新的主體，要充分依靠和發揮相關軟件開發公司、大型企業技術中心的作用，深入調研企業的需求，積極參與企業的研發和應用項目，校企合作出成果。

重視人才培養和高層次人才的引進。應通過培養或引進學科帶頭人，造就和形成一批學術思想活躍、造詣深、在國內有一定影響的學科領軍人物。加強我省圖學工作者業務水平的培訓提高，特別是科學研究水平的提高。充分依靠有關軟件企業和廈門大學、福州大學、福建農林大學、華僑大學、集美大學，盡可能為圖學工作者提供提高科研能力的平臺，使工程圖學教師在搞好教學的基礎上，能更多地參與科研工作。

3 福建省工程圖學教育改革與人才培養的發展現狀、目標及對策

3.1 我省工程圖學教育改革與人才培養的發展現狀

3.1.1教學模式、教材建設及精品課程

近年來，我省工程圖學教育模式呈多元化。主要有三種教學模式的探討與實踐：(1)傳統教學模式，主要體現為將計算機繪圖放在最后教學；(2)貫穿教學模式，即將二維計算機繪圖融于工程圖學教學全過程；(3)工程圖學與三維參數化造型設計軟件相結合的教學模式。我省已有少數高校將工程圖學與CAD合并為一門《工程圖學及CAD》課程。個別院校還試驗采用通過學科間橫向聯系和縱向貫通重組教學內容，將工程制圖、機械原理、機械零件與CAD課程整合成一門《機械設計制圖》的“機械基礎課程的融合模式”；或將建筑制圖、建筑構造、建筑設計、力學、材料等融合成一門《建筑設計制圖》課程。也有按模塊劃分的，如：分成投影基礎、投影制圖、機械制圖、計算機繪圖、土建制圖等幾個模塊，便于與相關專業協調安排教學模塊。

在教學內容的探討與改革上，注重基本概念，精簡畫法幾何中偏深的理論，加強讀圖、零部件測繪（草圖為主）、計算機繪圖的訓練和創新思維的培養，同時及時將國內外先進的教學成果充實到教學內容中，使教學內容和課程體系更加符合培養目標和崗位群的要求。

工程圖學教學模式、教材內容和教學法的改革帶動了我省教材建設，如馮秋官主編的《機械制圖與計算機繪圖》、王其昌主編的《機械制圖》、盧健濤主編的《現代工程制圖》、許冬梅主編的《機械制圖與計算機繪圖》、林國華主編的《畫法幾何與土建制圖》、張佑林主編的《現代機械工程圖學教程》等。

結合教育部開展的精品課程建設，創建了多門工程圖學相關的省級精品課程，如：電子工程制圖（2005年，泉州黎明職業大學，課程負責人楊雪春）、工程制圖及CAD（2006年，廈門理工學院，課程負責人李文望）、機械制圖與計算機繪圖（2007年，福建信息職業技術學院，課程負責人許冬梅）、建筑制圖（2007年，漳州職業技術學院，課程負責人薛奕忠）、機械制圖與CAD（2008年，福建電力職業技術學院，課程負責人阮予明）、水利工程制圖（2008年，福建水利電力職業技術學院，課程負責人王世華）、AUTO CAD（2010年，廈門海洋職業技術學院，課程負責人魏茂春）等。在精品課程的建設過程中進行了許多新的探討與好的嘗試[28]，為我省工程圖學學科的課程建設和教學質量的提高做出了應有的貢獻。

3.1.2教學方法與手段的改革

科學合理的教學方法是培養具有創造能力和競爭能力的高素質人才的基礎，傳統的“灌輸式”、“應試式”教學模式已不適應現代工程圖學素質教育的要求，我省廣大圖學教師對于“啟發式”、“課堂討論式”、“自學式”、“現場教學”、“案例教學”等教學方法進行了探討和實踐，在引導學生積極思考，培養學生的創新精神、獲取知識能力，營造活潑生動的課堂教學氛圍，進行了大膽改革和探索。

由于工程圖學教學內容不斷增加、教學時數減少、班級人數增加，以“粉筆與黑板+模型與掛圖”的傳統教學手段已難以適應當今工程圖學教學的需求。根據工程圖學課程以講解畫圖與看圖為主的特點，采用多媒體教學與傳統教學手段各取優勢互補兼容的教學方式進行圖學教學的效果，已被圖學教育界所公認。我省圖學教師在運用多媒體課件教學與傳統教學相結合方式上以及多媒體課件的設計與開發，進行了大量改革與實踐，取得了一定的成績。例如福建信息職業技術學院的“《機械工程制圖》網絡教育系統的設計與制作”[29]，福建農林大學的“基于虛擬現實及多媒體技術的工程制圖習題指導系統”和“基于Authorware多媒體工程制圖課件”分別獲得 2009年福建省高校“福建師大網絡教育杯”多媒體課件與網絡課程大賽一等獎和二等獎。我省不少學校圖學教師利用校園網進行開放式圖學教學、作業指導等，增強了教與學的互動，提高了圖學教學水平和質量。

根據工程圖學課程的特點，許多老師在建立工程制圖虛擬模型庫方面進行探討和實踐，取得了初步成果。探討了基于SolidWorks、ModelPress及FrontPage等軟件創建以網絡形式顯示的制圖虛擬模型庫；或利用VRML代碼編程，將VRML與大型三維造型工具軟件SolidWorks及3Ds Max相結合建立虛擬模型，構建基于VRML的工程制圖虛擬模型庫。學生通過利用模型庫自主學習，培養了學生的觀察力、空間想象力和分析力。

3.1.3試題庫建設與考試方式的改革

試題庫建設對于減輕教師的負擔、真正實現教考分離、促進教學質量檢測的科學化、規范化、提高試卷質量具有重要意義。我省圖學工作者進行了試題庫建設課題研究，提出了綜合應用VFP、Word、OLE、VBA等技術,構建通用試題管理系統設計平臺，實現了試卷公式、CAD圖形、圖片、文字的混排錄入編輯和靈活的自動組卷方式以及試卷自動排版生成功能的通用試題庫管理系統[30]，并在工程制圖課程和計算機輔助設計課程得到了很好的應用。我省圖學教師還提出了題庫全部采用AutoCAD繪圖軟件錄入，組卷系統利用VC++和ObjectARX庫對AutoCAD進行二次開發的一種工程圖學試題庫的建設方法。近年來工程圖學的試卷質量得到明顯提高。但是，試題庫的開放性和可擴充性、質量評價系統和智能化組卷方面還有待于進一步研究提高。

為適應當前素質教育的模式，考試內容和方式應多樣化。目前我省各校圖學考試的方式，基本上還是停留在應試的層面上，考試方法還較單一。學生基本上處于被動式學習狀態。從培養研究型、創新型的學生為目標的教育來考慮，可以推進點上考試方式的改革，我省有的學校對制圖成績的評價進行了改革，根據學生個體的差異，進行學生成績綜合評價。總成績由四部分組成：卷面成績、平時成績、計算機繪圖成績、習題作業成績, 其中以卷面成績為主。對于考查學生對基本知識的掌握程度，可采用閉卷考試。考查學生對所學的知識解決實際問題能力的內容，可采用開卷考試，還可以采用單元測試，口頭答辯，實際操作等方式，使學生能從不同階段、不同的方面展示自己的學業水平。

3.1.4圖學人才的培養

工程圖學是一門專業基礎課，其涵蓋和涉及理、工、農、經、管五大學科各門類專業基礎教育，擔負著培養學生的工程圖學素質的重任，為后續專業課的學習、畢業設計以及將來工作打下堅實的基礎，同時也為我省現代工程技術人才培養和海西建設發揮著重要的作用。

學科要發展，人才是關鍵。國家陸續建立了CAD & CG 國家重點實驗室，并在一些重點院校設立了工程圖學碩士點和博士點，為國家培養了工程圖學領域的高級人才。但是，我省高校目前還沒有條件申報工程圖學碩士點和博士點，缺乏對圖學高級人才的培養，影響我省圖學的發展和整體實力。

近年來，我省新教師通過進修和考研，提高了隊伍的學歷結構，工程圖學教育師資隊伍年齡結構、知識結構、學歷結構日趨合理。對培養技能型人才的職業院校的制圖教師，還應積極爭取到企業、到生產第一線從事有關工程圖學的技術實踐，以達到“雙師型”教師的要求。另外，學會積極開展繼續教育工作，組織多方位、多層次的學術交流和新理論、新技術的培訓，提高了圖學工作者的知識水平和綜合素質。

3.2 我省工程圖學教育改革與人才培養的目標及對策

3.2.1我省工程圖學教育改革與人才培養存在的問題

雖然我省在圖學教育改革和人才培養上做了不少工作，也取得了一些成果，但從我省大中專學生參加全國“CAD技能等級考試”（共4期）的成績來看，平均及格率僅為65.83%，說明我省圖學人才培養的質量尚處于全國的中等水平，究其原因，主要是我省在圖學教育改革和人才培養上還存在以下三個方面的問題：

3.2.1.1 師資隊伍建設

從客觀上分析，由于批改制圖作業的工作量繁重，科研工作和職稱評定又受限制，使得部分圖學教師不安心于制圖教學，有的高校輪流上課的教師和兼職教師較多，圖學教師隊伍不穩定，教研教改工作較難開展。

從主觀上分析，部分老教師對傳統圖學教材與教學法很內行，但對現代圖學缺少鉆研，難以對學生進行CG/CAD教學；而青年教師雖然熟悉CG/CAD，但多數青年教師徒手作圖技能和讀圖能力不強，難以指導學生讀圖和畫草圖的示范訓練；有的教師缺乏必要的工程知識，難以對學生工程實踐提供有效的指導；部分兼職教師對圖學課程的性質和教學特點不夠了解，在教學中會不自覺地以純粹的科學研究思維模式取代工程思維，影響了工程圖學的教學效果。

3.2.1.2 教學資源建設

有的高校課程建設跟不上擴招速度，實訓設施（機房及其電腦、測繪室及其零部件與工量具）投入不足，工程圖學技能訓練嚴重欠缺，加上又不可能安排制圖教師都在多媒體教室講課，勢必會影響教學質量。在課程建設及其實訓設施的完善方面應向華僑大學廈門工學院學習，關鍵在于領導的內行和重視。

3.2.1.3 教學內容與課時數

由于在工程圖學的教學中加入了計算機繪圖的學習和訓練，導致教學內容有所增加，但工程圖學的課時卻逐年減少，這一結構性的矛盾阻礙了工程圖學教學質量的提高。

3.2.2我省工程圖學教育改革與人才培養的目標及對策

3.2.2.1 重構工程圖學課程體系，培養現代工程技術人才

工程圖學課程體系應遵循專業需求和社會需求的原則，根據人才培養的目標來構建，應以圖學知識應用能力、創新能力的培養為核心，構建以識圖和計算機繪圖、計算機輔助設計能力訓練為主的新型課程體系，使學生建立基于三維的工程設計概念，培養他們的工程素質和創新設計能力。

課程內容的選取應貼近專業需求和社會需求，從工程圖學課程教學內容增加而課時減少的實際情況出發，以培養學生的識圖能力、手工畫圖能力和計算機繪圖能力為教學重點。在機械行業中，三級以上的木模工師傅（一級為最髙級），通常沒有學過畫法幾何，但他們經過長期的讀圖造模實踐就能獲得很強的讀圖能力。因此，對于畫法幾何方面的內容，可本著實用、夠用的原則，適當簡化比較抽象且與機械制圖關系不密切的空間幾何元素的定位和度量問題，刪除綜合圖解問題及投影變換等理論性較強的內容，簡要介紹軸測圖和其他工程圖，以便突出基本形體和組合體投影的教學，并加強計算機繪圖的訓練。

在課程內容的選取、整合過程中，要兼顧學生的知識遷移，注意與后續課程的整體優化。還應考慮不同層次學校教學的要求，對于職業院校，應按照職業崗位（群）的需求選取，重點訓練學生的識圖和2D、3D計算機繪圖能力，而對于本科院校，除以上要求外，還應加強學生的工程設計和創新能力培養。

創造性教育以及個性化教育是培養現代工程技術人才所不可或缺的兩個方面。在圖學教育教學中滲透產品的構形設計思想和方法，有利于培養學生的創造意識和創造能力，開發學生的潛能。

3.2.2.2 穩定教師隊伍

穩定教師隊伍必須采取以下措施：①突破以往單純的圖學教育構建理念——培養學生讀圖和繪圖能力，把圖學教育與設計相融，這樣，既可結合后續專業課程教學，又可拓展教師教研的空間。②適當減輕教師教學負擔，鼓勵并支持圖學教師在搞好教學的同時從事科學研究，以提高教學水平和綜合素質。有條件的院校可增設有關數字化大圖學的課程，使教師尤其青年教師有發展前途，從根本上穩定圖學教師隊伍。③高度重視師資隊伍的進修、考研和培訓，提高自身的專業素養。同時圖學教師應主動與專業課教師加強聯系，通過項目交流和對接，深化圖學課程的改革，適應專業發展趨勢。

3.2.2.3 引入工業產品設計思想

從國外的圖學教育狀況來看，將圖學與工業設計相融是一個發展方向。把工業產品設計引入制圖教學中，可以培養學生的設計造型能力，使學生不僅能繪圖，看圖，還能進行造型設計。工業設計與圖學教育都具有培養學生形象思維和邏輯思維以及創造性思維能力，都需從三維概念出發，完成三維圖形與二維視圖之間的轉換。這種教育教學思想有利于培養工程技術復合型人才，也有利于改善教師研究方向狹窄的局面。

4 福建省工程圖學科技普及與技能培訓的發展現狀、目標及對策

4.1 我省圖學科技普及與技能培訓的發展現狀

4.1.1圖學科技普及

福建省工程圖學學會成立之初便創辦了全國發行、全國投稿的《圖學天地》科普月報。1985年初由章拓在廈門籌辦成立編委會，暫定名為《圖學課外》科普小報，后改名為《圖學天地》，由集美航海學院黃國雄任主編，在廈門水產學院印刷廠印刷發行；1993年轉至福州大學，由林鴻仁任主編、歐仲堯任副主編及負責發行等事宜。該科普月報面對省內外大中專院校師生和工廠企業的技術人員，對普及圖學科技知識、宣貫制圖等有關新國家標準、及時報導國內外圖學動態等發揮了應有的作用，辦報近十年，共出版85期。《圖學天地》深受省內外廣大讀者的歡迎，不僅得到了省科協和省教育廳科技處的表揚，還得到了中國工程圖學學會的表彰和中國工程圖學學會科普工作委員會的支持。

2000年，福建省工程圖學學會在福州舉辦“福建省現代圖學科普教育研討會”，會議內容包括：新技術對圖形的需求和探索，“CAD”技術應用、計算機繪圖軟件開發；多媒體CAI課件和網絡教學等。通過大會報告及論文交流，并邀請教育部工程圖學改革基地浙江大學陸國棟教授到會指導，對圖學課程體系，教學方法和教學改革與實踐，工程制圖與機械基礎系列課程改革的關系，制圖教學與素質和創新能力培養，計算機輔助教學和新標準動態等進行了深入探討，取得了很好的效果。會后舉辦的“計算機繪圖”培訓班，博得了來自全省各院校和企業圖學工作者的好評。

2003年，福建省工程圖學學會在廈門海洋職業技術學院召開了“最新國家標準《機械制圖》宣貫會”，會議邀請國家技術產品文件標準化委員會委員“機械制圖國家標準”主要起草人之一的王愧德教授講課，大會滿足了省內外企業、院校對近幾年機械制圖新標準修訂的學習需求。促進了企業設計和工藝圖樣的規范化，推動了企業對外技術交流，推動了圖學教育內容的現代化。

4.1.2圖學技能培訓

2005年，由中國工程圖學學會主辦，《制造業信息化》雜志社、UGS軟件（中國）公司、福建省工程圖學學會等協辦，廈門海洋職業技術學院承辦了全國第二期“計算機繪圖師與三維數字建模師”師資培訓班（山東大學機械工程學院苑國強教授主講）及“雙師”工作會議。百余名來自省內外各大中專院校、設計院和工廠企業的學員進行了Solid Edge軟件三維數字建模的培訓。

2006年，福建省工程圖學學會在廈門海洋職業技術學院舉辦了為期5天的我省首期“三維數字建模師師資培訓班”（廈門海洋職業技術學院CAD/CAM實驗師陳家欣主講），27個院校的49名相關老師參加Solid Edge軟件應用的培訓。

2007年，由中國工程圖學學會主辦，優集系統（中國）有限公司，福建省工程圖學學會協辦，廈門海洋職業技術學院承辦了為期7天的全國首屆“制圖員技師和三維數字建模師高級師資”培訓班（優集系統有限公司髙建華髙級工程師主講），來自全國40多名具備制圖員技師/三維數字建模師高級師資培訓資格的教師參加了培訓。

以上培訓為適應我國現代產業技術的發展，促進三維數字建模人才的培養，加強全國職業院校“雙師型”教師隊伍的建設，增強職業教育發展的活力做出了應有貢獻。

4.1.3圖學大賽與考證

福建省工程圖學學會2006年以來組織學生參加全國“三維數字建模”大賽，先后獲得首屆、第二、三屆技能類一等獎3名、二等獎8名、三等獎15名、優秀獎45名，同時還獲得優秀組織獎2項、技能類優秀指導教師2名、技能類組織工作先進個人4名；2008年舉辦福建省首屆計算機繪圖競賽，全省共有492名學生參賽，決出一等獎10名、二等獎20名、三等獎50名；2009年在廈門大學嘉庚學院舉行“匯識杯”大學生三維CAD設計大賽，來自全省各院校的學生120人參賽，評出了一等獎1人、二等獎3人、三等獎5人、優秀獎10人。

福建信息職業技術學院2007年以來組織學生參加第三、四、五屆全國“正保教育杯”AutoCAD機械設計竟賽，共獲得特等獎1名、一等獎6名、二等獎3名、三等獎43名、優秀獎5名。2009年集美大學組織學生參加全國三維數字化創新設計大賽，設計作品《未來電動越野車》榮獲該大賽唯一的特等獎、《“發現號”智能太空探測車》榮獲二等獎。

通過競賽有效地推動了全省學生學習現代信息技術的熱潮，造就了一大批二維和三維CAD技術人才。

福建省工程圖學學會發動和組織全省有關院校學生：①參加全國“制圖員”等級培訓考證，自第10期到第19期共參加了10期，其中參加“中級制圖員”考證的共有3521人、及格率為78%；參加“髙級制圖員”考證的共有3020人、及格率為83%。②參加全國“CAD技能”等級培訓考證（包括工業產品類和土木建筑類），自第1期到2010年第4期，參加“CAD技能一級”考證的共有2137人、及格率為65.2%；參加“CAD技能二級”考證的共有2362人、及格率為56.18%；參加“CAD技能三級”考證的共有51人、及格率為76.1%。通過培訓考證使廣大學生提髙了職業技能，增加了就業機會。

4.2 我省圖學科技普及與技能培訓的目標及對策

目前，我省圖學科技普及與技能培訓的首要目標是推動CAD技術、特別是三維CAD技術的普及工作，培訓造就大批掌握現代三維CAD技術的應用型和開發型人才，為加快我省企業數字化設計、制造的進程服務。此外，及時掌握與制圖標準化有關的動向并積極進行新標準的宣貫工作，引導工程制圖及CG/CAD向規范化、標準化方向發展，也是我省圖學科技普及的目標之一。

為了達成上述目標，學會擬從以下幾個方面采取對策，開展工作：

（1）繼續在大中專院校和相關企業大力宣傳由中國工程圖學學會和國際幾何與圖學學會舉辦的工業產品類和土木建筑類的CAD技能等級認證培訓考試，加強培訓工作，提高認證考試的通過率；并組織學生參加各種與圖學相關的競賽，實現高職院校的課程與職業、學歷證書和職業資格證書相結合，以提髙畢業生的就業率。

（2）利用和發揮福建圖學網的作用，積極借助現代互聯網絡，整合利用各種培訓資源，提供跨越時間和空間的標準化、定制化、多對多或點對點的網絡遠程培訓，推動我省制造業信息化工程的建設。

（3）加強高校與企業之間的交流與合作，建設三維CAD、計算機動漫的培訓基地，使該基地成為集教學、培訓、職業技能鑒定和技術服務為一體的制造業信息化實踐培訓中心，雙師型教師隊伍的培訓中心，高職院校和周邊地區高校學生的實訓與創業中心。

（4）定期舉辦有關CAD軟件技術的培訓和相關制圖標準的宣貫會及標準化方面的研討與經驗交流，引導我省圖學教育和相關企業沿著標準化、規范化方向發展。

（5）為進一步發揮我省在工業設計方面的優勢，滿足動漫產業發展的需求，還應注重交叉學科的特點，與其他學會（協會）尤其是與相關軟件企業通力合作，定期進行計算機藝術設計和計算機動漫制作等方面的培訓與交流。

5 加強學會建設，推進學科發展

我會將以“科學發展觀”作為加強學會建設，推進學科發展的指導思想。

5.1 抓住機遇，謀求學會和學科的新發展

“中國工程圖學學會”于2010年11月經民政部批準正式改名為“中國圖學學會”，這給學會建設和學科發展帶來了前所未有的機遇，隨后學會將按新會名開展相應的學術活動。如今從業于計算機圖學研究和應用的精英遍布各種工程和藝術及管理等各個領域。我會將抓住機遇，將本省從事各種工程設計圖學、圖學應用、圖形設計、圖形創意的科技人員、藝術家、企業家、科技管理干部吸引到本學會中來，與他們親密合作，協同研究，不斷擴展學會工作領域，推動學會和學科的發展。

建立并加強校企合作，是促進學會工作和學科發展的重大策略之一，必須狠抓落實。長期以來，學會工作的重心局限在大專院校，存在著脫離企業和社會經濟發展、重理論輕實踐的傾向。我會要深入機械、電子、土木、建筑、造船、汽車、模具等制造企業和設計院所，尤其是藝術設計、數字創意、動漫等文化產業和相關軟件開發企業，大力發展會員，特別要注重在企業中發展團體會員，擴大學會成員的覆蓋面，改變學會成員的成分，加強校企合作，開創學會工作和學科發展的新局面，實行開放式的大圖學多元化的會員結構制度，并用改革的辦法來解決學會發展中遇到的新問題。

5.2 堅持以會員為本，促進學會的和諧發展

“科學發展觀”的核心是以人為本，學會以會員為本。會員是學會存在的基礎和依靠力量，要確立以會員為本、民主辦會的指導思想和為會員服務的組織機制，使學會真正成為學術交流主渠道、科普工作主力軍、國際民間科技交流主要代表，成為本省廣大圖學工作者之家。

我會堅持把繁榮學術活動放在首位，充分發揚學術民主，精心組織形式多樣、內容豐富的學術活動，還要通過網站等形式，為會員提供學習、交流的平臺，千方百計地尋找機遇，為會員辦好實事，這樣才能不斷提高會員的學術研究水平和創新能力，更好地調動廣大會員在科技研究、教學改革和人才培養、科技普及等各項學會工作中的積極性，推進圖學學科的發展。

5.3 統籌兼顧，實現學會工作的全面發展

學會要統籌兼顧在院校與企業開展工作的兩個重點，充分發揮兩個方面的優勢，調動兩個方面的積極性，達到互補雙贏的目的；統籌兼顧學會與會員的工作與利益，既要調動會員的積極性，又要發揮團隊精神，依靠學會的整體力量，使會員的學術價值能充分體現，學會的事業更興旺發達；統籌兼顧科技研究、教育改革和人才培養、科技普及與技能培訓方面的工作，實現學會工作的全面發展。并利用福建省的區位優勢，開展與港、澳特別是臺灣學術團體的聯系與交流，拓寬學術交流的空間，也為促進海峽兩岸的文化交流和科技進步發揮應有的作用，為加快“經濟發展方式轉變和自主創新”作出應有的貢獻。

6 結語

現代工程圖學既屬于信息科學技術，又屬于傳統的機械、電器、輕工、紡織、工程建設等專業領域。從科技應用的角度看，現代工程圖學是實現企業信息化、設計制造數字化等重大項目的關鍵技術環節，也是提高現代企業自主創新能力、產品研發水平、市場競爭能力的技術基礎。在海西建設信息化及我國企業信息化和國民經濟信息化正在全面展開的今天，并在現代制造業全球化協作分工的大背景下，以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走新型工業化道路，現代工程圖學的發展面臨著新的機遇，同時也面臨著全面提升工程圖學科技創新平臺，最終形成知識創新、技術創新、成果轉化以及公共服務為主體的創新平臺體系的新挑戰。尤其是我省在圖學髙新科技領域的研究落后于其他先進省份，與海西建設和我省的社會經濟發展不相匹配，這給我們提出了嚴峻的挑戰。2009年5月14日，《國務院關于支持福建省加快建設海峽西岸經濟區的若干意見》全文正式發布，這標志著“海西”戰略正式從地方決策上升為國家決策，從區域戰略上升為國家戰略。我們要以加快海西建設為契機，大力加強現代工程圖學學科的科技研究、圖學教育和人才培養以及全面普及有關產品數字化設計制造的知識與技能，是海西經濟區建設和國家現代化建設的緊迫需要。

“中國工程圖學學會”改名為“中國圖學學會”，圖學已不再局限于工程界以工程與工業產品類圖形為研究對象，而是擴展為以客觀真實世界或虛擬世界中的靜止或運動的自然物體、人造物體和發生的現象為對象，研究其圖形表達、數字化圖形信息生成與圖形信息傳遞的學科。我會將充分利用全國學會改名給地方學會帶來的發展機遇，發揮我省圖學學會既有工程設計圖學的人才、也有藝術設計圖學人才的特色和優勢，以數字化大圖學的新理念，調動全省圖學工作者的積極性，緊跟圖學高新科技，大力從事計算機圖形學及其衍生、輻射的理論與應用的研究，積極開展“圖學”學科體系中的工程設計圖學、圖學應用、圖形設計、圖形創意的研究與開發，并在圖學教育和圖學科普事業上，大力普及數字化圖形技術，為圖學學科的發展，為我省和海西的經濟建設、科技進步和文化產業的發展做出應有的貢獻！

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課題組成員：

1、髙誠輝，福州大學副校長、教授、博導，福建省工程圖學學會理事長。

2、章拓，廈門海洋職業技術學院副教授，福建省工程圖學學會名譽理事長。

3、卓勇，廈門大學物理與機電工程學院副教授，福建省工程圖學學會副理事長。

4、許冬梅，福建信息職業技術學院副教授，福建省工程圖學學會副理事長。

5、黃孫灼，福州大學機械工程及自動化學院副教授，福建省工程圖學學會秘書長。

6、張佑林，華僑大學廈門工學院機械工程系主任、教授，福建省工程圖學學會常務理事。

7、曾任仁，福建農林大學交通學院教授，福建省工程圖學學會副理事長。

8、吳紹蘭，福州大學廈門工藝美術學院副教授，福建省工程圖學學會理事。

9、盧健濤，福州大學物理與信息工程學院副教授，福建省工程圖學學會副理事長。

10、劉曉敏，福州大學機械工程及自動化學院副教授，福建省工程圖學學會常務理事。

11、陳海良，廈門工程機械股份有限公司高級工程師，福建省工程圖學學會理事。

12、姚斌，廈門大學物理與機電工程學院副院長、教授，福建省工程圖學學會第五屆理事。

13、唐整生，廈門海洋職業技術學院副教授，福建省工程圖學學會理事。

14、郭智華，福建林業職業技術學院副教授，福建省工程圖學學會理事。

15、陳家欣，廈門海洋職業技術學院實驗師，福建省工程圖學學會會員。