以工程設計為主線的工程圖學教學改革研究

安延濤 宋衛衛 宋開峰 陳洪堂

[摘 要]目前工程圖學的教學只側重理論知識，缺乏工程設計能力的系統培養，工程圖學教學改革勢在必行。工程圖學應在教學目標、內容和實踐三個方面，建立基于創新工程設計為主線的教學體系和“由點到面”的教學模式，從而培養學生的工程設計能力。

[關鍵詞]工程圖學 工程設計 教學體系 教學模式 教學改革

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）07-0140-02

工程圖學教學的目標是培養學生的整體工程素質能力，重心不在于知識的傳授，而在于獲取知識的方法及思維方法的培養和訓練。工程圖學的一切規律、標準、方法都來源于工程實際應用，因此工程設計能力的培養與圖學教育的發展是密不可分的，工程圖學教學也更應注重在實踐中培養空間想象能力、動手能力與設計創新能力。[1] [2]然而，目前工程圖學的教學體系側重于理論知識，缺乏工程設計能力的系統培養，造成學生秀而不實，這點在其畢業設計及畢業工作中尤為突出，因此，需要在工程圖學的教學中將工程設計的思維、方法系統傳授給學生。

一、教學改革目標

工程圖學是一門以圖形為研究對象，用圖形來表達設計思維的學科。[3]作為一門科學學科，有著其系統的理論基礎和方法。本教學體系的最終目的為：在原有的“至詳至悉”的圖學理論和“皆中規度”的繪制技術的規范下，研究如何充分利用現代化的信息技術手段及校內現有工程設備，形成以工程設計為主線、“由點到面”的工程圖學教學體系;同時，強調理論教學和工程設計的實踐教學并重：在理論教學中，使學生的工程知識和工程素質得到有效培養，在工程設計實踐教學體系中，對學生進行科學實驗訓練，使學生對所學理論知識強化印象、深化理解，并從中探索工程設計實踐科學理論的基本方法，提高學生動手和創新能力，從而使學生的工程知識和工程設計能力素質得到有效培養，從而達到應用型人才培養的目標。

二、教學改革內容

以工程設計為主線和“由點到面”的教學體系目標明確，知識點廣，專業實用，把技術的綜合應用能力、實踐能力和創新能力培養作為教學重點。目標明確，是指這套體系的教學計劃目標明確，設計課程流程目標明確;知識點廣，是指由設計制圖中涉及的“點”和課程知識相融合，并擴散到“面”，達到知識點廣;專業實用，是指這套體系將所授學生的專業知識、技術和技能培養作為落腳點，講授相關專業設備制圖的整個過程，為未來專業設備的研制提供基礎，從而發展學生自主研究問題和解決問題的能力，使學生的創新意識、創新思維和創新能力得到有效培養。

（一）“以工程設計為主線”的創新教學體系

為培養應用型人才，工程圖學的課程內容應突出實踐和理論知識相結合。因此在工程設計為主線的教學改革中，課程體系規劃從建立優化的教學環境、專業教學體系兩個方面入手，以促進學生觀察性和技能性學習效果，從而提高教學質量。

1.建立基于認識實驗的工程圖學教學環境

所謂認識實驗是指一種課外教學手段，其內容就是參觀和學習。對于認識實驗，一個很重要的目的就是使學生通過參觀本專業的相關設備達到增加對本專業的了解，以及使其意識到學習工程圖學的重要性的目的。為最大限度的提高學生對工程圖學的興趣，啟發學生的主觀能動性，培養學生自主學習和創新的能力，有必要構建一種基于認識實驗的工程圖學教學環境。

2.建立基于工程設計為主線的工程圖學專業教學體系

所謂工程設計為主線是指以工程設備的設計作為主線，按照工程設備的制圖流程，將工程圖學課程進行有機結合。在工程設計為主線的教學體系中，工程圖學教學應該在立體化系統內進行，把三個教學要素——教學主體（學生）、教學客體（教學內容）和教學環境（包括教師、教材、教學手段、教學設施等因素）有機地結合起來;在教學過程中強調基礎與提高的結合、理論與實踐的結合、能力與技巧的結合，兼顧“傳授知識”、“培養能力”，從而對學生進行多方位的立體化教育。

（二）“由點到面”的創新教學模式

在工程圖學“由點到面”教學工程中，有兩個方面的內容要在課程中落實，一是工程圖學本身的基本原理與基本方法，二是通過該門課程的學習能夠掌握本專業設備的完整制圖流程和表達方法，為將來的畢業設計和專業學習打好基礎。由于該門課程知識點涉及范圍廣，為規范工程設計為主線的教學內容，可對該門課程按照工程設備的制圖流程進行模塊的劃分，通過模塊中某“點”的講解，擴散到整個知識“面”，與工程設備制圖流程相結合，貫穿整個工程圖學的教學中。可設計下列九個教學環節。

1.工程設備認識實驗教學環節：通過工程設備和模型的認識實驗，對已有部件的實物或裝配示意圖進行觀察與分析，了解各零部件間的裝配關系和部件的工作原理。在這個過程中，可通過講解裝配體、零件、基本體、標準件、常用件的概念，使學生對整個以工程設計為主線的教學體系中所涉及的設備進行初步了解，為后續的課程學習打下基礎。

2.視圖選擇教學環節：在畫裝配圖和零件時，需擬定表達方案，選擇主視圖和其他視圖，這部分可講解機件的表達方法，如外部結構表達視圖中的基本視圖、向視圖、局部視圖和斜視圖，內部結構表達視圖中的全剖、半剖和局部剖面圖等，以及斷面圖中的移出斷面和重合斷面知識。此外，講解根據我國的制圖規范，采用三面投影體系來表達機件，在此基礎上，講解三面投影的相關知識。

3.繪前準備教學環節：這部分講解圖幅、明細表、標題欄及線型等制圖基礎知識，如講解如何根據部件或機器的大小及復雜程度確定畫圖的比例，如何確定各視圖、標題欄和明細表的位置、圖幅種類，以及線型的類型及應用。

4.基本視圖主要基準線教學環節：所謂的基準線是部件的主要軸線、對稱中心線或某些零件的基面或端面。對基準線的作用的講解可融入圖學中的定位基準知識。此外，在講解基準線時，需向學生強調基準線的位置直接影響圖幅的布置，在繪制基礎線時，需了解表達機件的總體尺寸，并按照三面投影體合理布置基準線。

5.繪制部件主要結構部分教學環節：以裝配圖為例，通常部件中的各個零部件以一定的裝配關系分布在一條或幾條裝配干線上，因此，在繪圖時可沿這些裝配干線按定位和遮擋關系依次將各零件表達出來。在繪制各零部件時，可將基本制圖中點、線、面的三面投影內容，以及基本體（如棱柱、棱錐、圓柱和圓錐等）投影內容融入其中，并采用“由點到面”的教學模式，如在設計中只涉及棱柱的繪制，可通過棱柱這一“點”為出發點，把知識擴散到整個“面”，即將基本體中的棱錐和圓錐等其他基本體的投影制圖知識進行講解。

6.繪制部件的細致結構教學環節：對于復雜零部件涉及截切和相貫的部分，可通過講解本零部件中截切和相貫的繪制方法，來引申出基本立體的截切和基本立體的相貫的教學內容。

7.標注尺寸和技術要求教學環節：這部分可將原教學體系中制圖基本知識中的尺寸標注內容以及后面的截切和相貫尺寸標注、組合體的尺寸標注的相關知識進行統一講解。此外，在技術要求部分，可將零件上常用的工藝結構、表面粗糙度、極限與配合及形位公差內容進行講解。

8.零件序號、標題欄和明細表教學環節：這部分可向學生講解序號的標注方法以及標題欄和明細表填寫注意事項。

9.檢查、描深教學環節：通過強調最后完工圖要檢查、描深，來引導學生嚴格要求自己，培養嚴謹、認真、負責、細致的工作素養。

三、教學改革實踐

在教學改革實踐中，以工程設備制圖流程的九個環節貫穿在整個工程圖學的教學中。為體現學生們的創新性及參與性，將班內學生分為十個小組，并選用十臺工程設備，以小組為單位對某一工程設備進行設計及制圖，這樣可最大限度的避免學生之間的抄襲。在教學中，教師選用這十臺工程設備外的某一設備為例進行教學，要求學生在自己的設計及制圖過程中，嚴格按照教學的九個環節依次進行。此外，為使學生們掌握各個環節中的基礎知識，在講到知識點時布置相應的練習題，這樣在課程結束時，學生的設計制圖也已完工。同時，把課程中的練習題成績和最后完工圖作為最后考試成績的一部分。這種教學模式提高了學生主動學習的積極性，培養了學生的創新思維能力，不僅使學生很好地掌握工程制圖的相關知識，而且系統的培養了學生們的工程設計能力。

四、結束語

這一新的基于創新工程設計為主線的教學體系和“由點到面”的教學模式，打破了長期以來工程圖學教學中只側重理論知識，缺乏工程設計能力的系統培養的弊端。在本課程的內容體系中，突出學生工程設計思維、方法的系統培養，并采用基于創新工程設計為主線的教學體系和“由點到面”的教學模式，教學實踐表明，該教學體系能很好地培養學生的工程設計能力。

[ 注 釋 ]

[1] 楊放瓊，云忠.工程圖學系列課程二維——三維雙向式創新教學新體系改革研究[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2011（3）：57-58.

[2] 熊志勇，羅志成，陳錦昌，等.基于創新性構型設計的工程圖學教學體系研究[J].圖學學報，2012（2）：108-112.

[3] 楊波，趙勤，劉魯寧.和合模式下工程圖學實驗教學改革探討[J].理工高教研究，2007（6）：107-108.

[責任編輯：鐘 嵐]