工程制圖實踐教學研究

摘要工程制圖是工科院校的一門重要技術基礎課，實踐教學是工程制圖課程的必備環節。本文對幾種有效并且可操作性強的實踐教學方法進行了探討，這對于適應課程教學改革與課程水平的提升，完善機械制圖課程實踐體系具有一定的意義。

關鍵詞 工程圖學 實踐教學 測繪 模型

中圖分類號：TB23 文獻標識碼：A

Practice Teaching Research on Engineering Drawing

SUN Wei， CHEN Liang， ZHANG Ruiqiu

(South China University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510006)

AbstractEngineering drawing is an important basic technology courses of engineering schools， practice teaching is a necessary link of engineering drawing. This paper discusses some practice teaching method that of effectiveness and operability， it has certain significance to the adjustment course teaching reform andthe improving of curriculum level， and the perfect of mechanical cartography curriculum practice system.

Key wordsengineering graphics; practice teaching; surveying and mapping; model

1 工程制圖實踐教學的重要性及意義

工程制圖是工科院校的一門重要技術基礎課，工程圖學教育的基本目標是培養學生圖示、圖解以及讀圖、繪圖的能力和空間想象力。同時，工程制圖是與工程實踐緊密結合的一門課程，學生需要通過不斷的、大量的實踐活動來理解和應用課堂上學到的理論知識，而這些基本理論、基本知識和基本方法是學生進一步學習專業課程必備的基礎，對學生后續的專業課學習、課程設計和畢業設計都有很大的影響，同時也是今后參加工作必備的技術基本功。①因此，要想在機械制圖的教學過程中取得最好的教學質量和成果，必須加強學生實踐能力的培養，重視實踐教學。工程制圖實踐教學的方法多種多樣，很多學校都在這方面做了有益的嘗試，本文就幾種有效且操作性強的方法進行了討論。這對于適應課程教學改革與課程水平的提升，完善機械制圖課程實踐體系具有一定的意義。

2 工程制圖實驗教學方法

2.1 模型制作

工程制圖是一門研究如何將工程領域的三維形體進行二維表達的課程，如果能夠將課程中的某些內容采用模型制作的實踐教學模式，不僅能夠增加學生的學習興趣，還能夠更好地理解課程中的難點問題。例如相貫線、截交線部分歷來是教學中的重點和難點，常規的教學方式通常是采用截交線或相貫線實物模型展示，或利用多媒體課件進行虛擬模型展示，以幫助學生理解。但部分學生因為缺乏空間想象力和空間分析能力，這種被動的教學方式依然不能使學生透徹理解，導致這部分的學習很困難。模型制作實踐教學的目的就是要使學生通過積極思考、圖形繪制和動手制作等過程，來更好的理解制圖課程中的重點與難點。

對于截交相貫立體模型制作是一種新穎且有效的實踐教學方法。付成龍等提出一種機械制圖研究型小課題，②選取“平面與立體相交”和“立體與立體相交”作為研究型小課題的出題范圍。如選取圓柱和圓柱相貫，或選取平面體曲面體切割等題目，不指定制作模型的方法或材料來限制學生的思路，鼓勵學生采用新穎的方法，通過分組合作、綜合利用所學的知識，包括本門課程和其他課程（如高等數學），經過積極思考，自己設計模型的制作方法。通過模型制作的過程，可以幫助學生培養建立獨立思考能力和創新能力，并對截交線與相貫線的形成有了深入理解。

2.2 模型拼裝

組合體這部分形體大多是由機器零件抽象而成的幾何模型，是“幾何化”、“理想化”的機件，在整個機械制圖的教學內容中起著舉足輕重、承上啟下的作用，既是教學的重點，也是教學的難點。利用組合體疊加、挖切等造型特點設計相應的組合體拼裝實驗是一種非常有效的實踐教學模式。教師可以向學生提供由如泡沫塑料等容易切割、容易疊加粘合的材料制作的基本形體，也可以由學生自己選取適當材料。在題目選取上，可以采用常見的二求三的題型，給出組合體的兩個視圖，引導學生先應用形體分析法進行構思，分解基本形體，再對各個基本形體應用線面分析法進行觀察與分析，并研究各基本形體之間的表面過渡關系和相對位置，綜合想象出組合體的整體形狀，并完成模型的制作與拼裝。實驗成果要求提交拼裝好的組合體以及畫好的三視圖。通過實驗，把空間想象、構思形體和表達三者結合起來，激發學生的學習興趣，促進讀圖、畫圖能力的提高，還能發展學生的空間想象能力和分析創造能力。

2.3AutoCAD輔助實驗教學

在工程制圖教學中，AutoCAD不僅是學習內容，更可作為輔助教學工具應用于互動式教學中。近幾年高校的制圖課程很多都是在大教室大班授課，多媒體教學是主要的輔助教學手段，教學信息量大生動直觀，教學效率高，但不利于重難點的理解和掌握，從而影響了教學效果。把AutoCAD作為輔助教學工具可彌補多媒體的不足，用AutoCAD繪圖能逐步顯示詳細直觀的作圖過程，并可激發學生學習計算機繪圖的興趣。③

利用AutoCAD輔助實驗教學可分為兩個方面，一是平面圖形的繪制，學生在運用AutoCAD繪制平面零件圖和裝配圖時，必須要根據零件草圖和裝配草圖來畫，這就需要有扎實的制圖知識做依托。并且當學生因為零件草圖缺少尺寸而不能順利畫圖時，或因為零件間的相關尺寸不同，而使拼裝裝配圖產生錯誤時，同學們能夠切身感受到制圖中的基本知識的重要性和制圖的嚴謹性。從而提高計算機繪圖技能的同時，還可以培養學生嚴謹、堅實的工作作風。

另一方面，AutoCAD軟件有較強大的三維立體造型與模擬現實設計、三維編輯等功能，利用這些功能輔助教學，繪制組合體模型，可幫助學生樹立空間概念，學會用AutoCAD立體造型的方法。特別是相貫線與截交線部分，可以在AutoCAD中很方便的構造基本形體和改變形體尺寸及相對位置，對于學生理解相貫線與截交線的空間形狀及變化趨勢有很直觀的幫助。

2.4 構型設計

近年來，隨著教學環境的改善和硬件設施的提高，現代化的教學手段已經越來越多，除了傳統的實物模型外，多媒體、三維軟件等多媒體在各個高校的工程圖學教育中已經得到了普遍的應用，這對于加強學生觀察力訓練提供了條件，為學生創新能力的發展奠定基礎。然而，要有效地培養學生的創新設計能力，還需要在課程的教學中，突出學生的構型創新設計能力的培養。④

構型創新設計實踐教學是將構型創新設計訓練貫穿于課程教學的始終，根據相關教學內容，要求學生根據給定的條件設計新構型。選用的題目都是發散性的，可以有無數個答案，給學生留下了充分的思維發展空間和創新空間，能夠有效培養學生的創新意識和構型創新設計能力。

2.5 零部件測繪

工程制圖測繪是工科院校的一個重要教學環節。由于學生尚未參加金工實習，機械工程方面的知識匱乏，沒有任何機械加工感性的認識繪圖時容易出現常識性錯誤，因此，恰當設計測繪教學環節顯得尤為重要。可選用生產實際中常用的含有多種機械零件的齒輪泵、一級齒輪減速箱等作為測繪對象，進行實物拆裝與分析，并選擇合適的表達方式，繪制出零件圖和裝配圖。通過練習，學生可以把制圖理論課中所學的知識綜合性地應用到測繪實踐中，如零、部件的工藝結構知識、合理標注尺寸、尺寸公差與配合、表面粗糙度、設計與制造中常用的標準等。通過自己動手進行測繪實踐，可培養學生的獨立工作能力和運用所學知識解決工程問題的能力，使學生在圖示能力、使用量具的能力、動手能力和查閱技術資料的能力等方面得到一次綜合訓練。⑤

在實際生產過程中，測繪工作是需要經常進行，如對現有機器、部件進行維修和改進。因此，零、部件測繪是工程技術人員必須掌握的一個基本技能。如果能在校期間就重視培養學生的工程制圖測繪能力，將對他們后續課程的學習及畢業以后步入工作崗位有很大的幫助。

2.6 利用三維軟件艾諾進行零件及裝配體建模仿真

在零件圖與裝配圖部分的教學中，由于學生對零部件接觸得少，教學使用的實物模型又數量有限，學生常常對于課堂上老師講解工作原理、傳動路線及零件圖、裝配圖的表達方式等都很難理解，教學效果不太理想，在教學過程中引入三維CAD技術有助于提升教學效果。

隨著計算機技術在制造領域廣泛而深入的應用，機械產品已進入數字化設計、分析與制造時代，先進的三維設計和數控加工技術，在越來越多的企業得到了應用。因此，培養學生的計算機繪圖能力和三維實體建模能力，是現代工程圖學發展的必然趨勢。⑥目前的三維CAD軟件如Solidworks，Inventor，Pro/E，UG等都具有較強的三維實體建模能力，和虛擬實體裝配功能，并進行空間運動分析、裝配干涉分析及二維工程圖的自動生成等。在實踐教學環節中，可以讓學生構建每個零件的三維模型，通過實時放大、縮小、剖切等功能看到零件內部、外部等各細節，同時在進行剖切時，也幫助學生深入理解表達方式、視圖選擇的重要性。對于裝配圖的學習，可以使用三維軟件對已經建模的零件進行裝配，并根據裝配體的要求使用恰當的約束關系，如對齊、插入等。此外，還可以進行裝配、拆卸的動畫演示，生成裝配干線的爆炸圖和裝配體得工程圖等。

2.7 理論教學與生產實踐相結合

工程制圖課程一般都在一年級開設，學生沒有經過生產實踐，對零部件的加工過程、工藝結構、功能原理等都沒有直觀的認識，因此對于課堂上老師講解工作原理、傳動路線及零件圖、裝配圖的表達方式等都很難理解，教學效果不太理想。我校學生的金工實習安排在二年級，機械類的學生實習6周，電類的學生實習3周，如果能把金工實習的部分內容和工程制圖教學結合起來，效果肯定是非常好的。但由于學時的限制，筆者建議教師在標準件、零件圖、裝配圖這三章的理論教學過程中，分別抽出半天時間，在機加工車間、裝配車間進行的實踐教學或參觀。讓學生走出教室來到車間，在實際工作場景中接受并融會《機械制圖》知識。如各種標準件的使用、安裝及尺寸選用等，參觀常見的車、銑、刨、磨、鑄造等加工工藝，教師可結合具體零件實物及其圖樣現場講解各種零件圖的繪制、讀圖及尺寸標注方法，學生充分認識零件圖上各種工藝結構。并可要求并現場快速繪制零件草圖，標注尺寸，結合實際完成表達方法的選擇及優化等。把課堂的理論和車間的生產實踐結合起來教學會大大激發學生的學習興趣，從而把理論教學與學生實際動手能力的培養切實地結合起來。這也會為學生在后續專業技能學習打下扎實的基礎，同時也有利于學生在以后工作中應用制圖知識解決機加工實際問題。⑦

3 總結

本文對模型制作、模型拼裝、AutoCAD輔助實驗教學、構型設計、零部件測繪、利用三維軟件進行零件及裝配體建模仿真、理論教學與生產實踐相結合等幾種有效并且可操作性強的實踐教學方法進行了探討，詳細分析了每種實踐教學的實施方法。在教學實踐中可以采用多種方法組合或一種方法為主、其他方法為輔的實踐模式。實踐證明，有效的實踐教學能夠顯著提高工程制圖的教學質量和教學效果，有助于學生后續的專業課學習、課程設計、畢業設計等。

注釋

①張勝霞，田懷文.機械制圖課程實踐教學與思考[J].實驗科學與技術，2010.8(5):113-115.

②付成龍，楊小慶，田凌.機械制圖研究型小課題的探索與實踐[J].工程圖學學報，2010(4):156-160.

③袁梅.機械制圖課程實踐性教學方法研究[J].中國科技信息，2009(6):268-275.

④孫煒，陳錦昌，陳亮.工程圖學教育中加強構型創新設計能力的探索與實踐[J].東華大學學報(自然科學版)，2010.36(4): 457-461.

⑤田福潤，程曉新.機械制圖測繪教學研究與實踐[J].長春工程學院學報(社會科學版)，2008.9(4):66-68.

⑥賈東庭.基于三維軟件的機械制圖測繪教學實踐初探[J].太原城市職業技術學院學報，2010(8):140.

⑦趙振華，趙明威.高職《機械制圖》實踐教學的探討[J].西安航空技術高等專科學校學報，2005，23(1):39-41.