感受DIY的樂趣：教你了解工程圖學

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在這個高度工業化的時代，我們很容易買到各種現成的商品，但譬如宜家家具、樂高積木、各種DIY器具，這些需要自己動手的“半成品”也一樣地，長盛不衰。其實，自己動手能給人帶來獨特的樂趣，而了解一點工程制圖能幫助你更好地掌握這項技能，根據示意圖把家具或模型組裝成美觀實用的物體。

工程圖雖然是工程師和設計師的語言，但它也存在于我們的生活中，你在設計家居裝修、組裝家具甚至組裝模型的時候都會用到它。臺灣大學康仕仲教授開設的“工程圖學”就是這樣一門非常實用、非常生活化的課程。對此，臺大MOOC中心對康教授進行了專訪。（MOOC，意為大型開放式網絡課程。）

第1問 工程圖學如何應用于生活？

記者：“工程圖學”這個課名對大部分同學而言，可能有點陌生，能不能跟大家說明一下工程圖學與我們的生活有什么樣的關聯，可以如何應用于生活上？

康仕仲：當你遙望那騰空而起的宇宙飛船、航天飛機的時候，你可曾想過：它們是根據什么建造或制作出來的呢？能靠口述或者文字描寫嗎？不，那樣不僅繁瑣累贅，而且對同一事物，描述和理解也會因人而異，出現差錯；更主要的是，在現代工業生產、工程建設和科學研究上，根本不能只用語言、文字來敘述清楚，比如航天飛機是由數百萬的零部件構成的……這顯然是說不清寫不明的。這便是工業生產、工程建設和科學技術上廣泛地應用“圖”的緣故。

雖然文字、數式在表達和交流思想上與“圖”起著同樣的作用，但圖的直觀性、形象性是文字、數式所不能代替的。特別是在工程上、科技上表達、交流技術思想，解決科技問題，“圖”的應用，不受民族、國家、地域的限制，換言之，它是有“國際性”的。因此，多年來人們把它譽為工程科技界共同的國際語言。如一位工作了多年的大學畢業生所說的：在工廠企業中如果不懂“圖”那就等于人沒有了空氣和水。

我所講授的工程圖學是一門非常實用的課，這門課所教的是最基本的圖學概念，在日常生活中你常常需要用到這些概念來幫你解決問題。比方說你想裝修家中廚房，有好多想法卻不知道怎么向設計人員具體表達，若你能閱讀與繪制簡單的工程圖，便溝通無礙。而當你試著自己組裝廚房的柜子時，工程圖學的背景知識可以幫助你了解DIY說明書上的組裝方法及步驟，更容易完成組裝。

第2問 誰可以學習工程圖學這門課？

記者：工程圖學課程是為哪些學生所設計的？不具備繪畫基礎的學生又應該怎么學習？

康仕仲：這門課是為一般大眾所設計的，而非只針對大學生或者工程專業人員開設，點、線、面是工程圖學中最基本的幾何要素，同學們在高中時代就已經掌握了。因此這門課并不難，僅比中學時代同學們所學習的“三視圖”內容更深入一些。三視圖是工程圖的主要表現方式之一。如右圖a的例子。只給出一個俯視圖不能完全確定物體的形狀，根據物體的這個俯視圖可以構思出不同的形體，如b、c、d所顯示的。

在工程圖學這門課之中，你將學到基本的讀圖與制圖方法和技巧，比如讀圖的詳略、注意重點，這是非常基礎的內容，學起來不難。土木工程英文叫作Civil Engineering，本來就是一種民生工程，這門課對我而言是土木學系最基礎的課程，所以我十分重視這門課和生活之間的聯系。若你日后有空間規劃及房屋修繕等需求，都會應用到這些知識與技術。

第3問 在計算機時代，如何找回工程師的手繪能力？

記者：你已經在臺大教授工程圖學多年，對學生的要求是什么？

康仕仲：我在臺大已經開了十多次工程圖學課程，以前一開始教的時候，什么東西都想教，很難控制時間。教了這么多年以后，我慢慢找到幫助學生學習的方法，像是在課堂上增加和學生的互動，把內容教得深入淺出使大家都聽得懂。

工程圖學的理論基礎是畫法幾何學，這是由法國科學家加斯帕·蒙日在18世紀末葉所創立的。就課程內容而言，這門課特別強調徒手及計算機繪圖。傳統的工程圖學課程強調標尺作圖，以制圖儀器的作圖技巧為主要課程內容，但隨著時代進步，計算機取代傳統制圖用具，成為快速、方便的制圖工具，因此我的課程十分重視計算機實作及背后的圖學思考。當計算機繪圖成為主流，我慢慢發現現代的工程師變得只會計算機繪圖，而逐漸喪失手繪的能力，因此在課程上，我也非常強調徒手畫技巧。

第4問 工程圖學的未來應用情況如何？

記者：工程圖學除了在工程中，其他方面應用情況如何？

康仕仲：工程圖學在基礎科學方面的應用也很廣泛，從宏觀世界到微觀世界，從工程技術領域滲透到基礎科學領域。如近年在高能物理的研究上也應用軸測圖表示夸克模型所預言的帶粲粒子；人們還在研究多維的畫法幾何，這就使理論圖學從三維空間擴展到多維空間……總之用處多多。據報道，國外有些物理學家正在嘗試用愛因斯坦相對論的概念，建立空間想象的構形。此外，有的國家在前述圖解力學、圖解微積分，圖算等方面作了不少研究。