工程圖學實踐教學環節的思考

姜杉+徐健+丁伯慧+林夢霞

摘要：工程圖學課程是工科院校普遍開設的一門基礎課。理論聯系實際，通過實踐提高學生對課程理論知識的理解與技能運用是這門課程學習的主要方法，也是提高這門課程教學效果的關鍵問題。本文針對機械制圖課程中實踐環節遇到的問題和相應的解決方法開展討論并結合理論知識鞏固型實踐、繪圖讀圖能力訓練型實踐、工具使用技能型實踐和綜合考察訓練型實踐等幾方面對實際教學體會進行思考，提出一些切實可行的操作方法和手段，從而為工程圖學的實踐教學提供一些借鑒。

關鍵詞：工程圖學；實踐；創新；理論；技能

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0209-03

一、引言

教育部周濟部長在第二次全國普通高等學校本科教學工作會議上指出：“知識來源于實踐，能力來自于實踐，素質更需要在實踐中養成；各種實踐教學環節，對于培養學生的實踐能力和創新能力尤其重要；對于大學生成長至為關鍵。要培養高素質的人才，就必須重視實踐教學環節[1]?！惫こ虉D學課程是工科院校普遍開設的一門技術基礎課。該課程通過講授基本投影理論、國家標準、繪圖和讀圖知識外，更重要的是通過學生的實踐練習達到對理論知識的靈活運用。要講好、學好工程圖學課程，實踐環節有著舉足輕重的作用[2，3]。

二、實踐環節設計

合理的實踐教學環節設計，不僅可以鞏固理論教學的結果，提高學生的實際操作能力，而且通過實踐可以拓寬教學范疇，建立合理的教學體系。對培養具有扎實理論基礎、良好實踐能力和創新能力的人才具有至關重要的作用[4-6]。實踐教學環節可分為理論知識鞏固類型、繪圖讀圖能力訓練類型、工具使用技能類型和綜合考察訓練類型等。

1.理論知識鞏固型實踐。在課程前期，教學中一個最重要并且最困難的內容即是截切與相貫。由于學生的空間想象力的差異造成對復雜立體的截切相貫的認識困難[7，8]。為此，在進行理論教學的同時，添加部分立體造型和投影實踐，用以提高學生對截切相貫的直觀認識。這部分內容是結合課程中的計算機繪圖實踐進行的。即，在課堂上通過講授基本三維繪圖軟件的功能使用，使學生對基本造型和工程圖生成有所了解。實踐內容包括建立實心和空心棱柱、圓柱被平面截切模型、觀察截交線的形狀；建立不同直徑圓柱正交相關，以觀察相貫線的變化趨勢；空心圓柱的正交相貫，觀察內容相貫線的形狀位置；建立圓柱與方柱的截切相關模型，觀察截交線和相貫線的形狀；進行簡單正面投影圖生成，如圖2所示。通過本類型實踐可以使學生直觀地了解截切相貫的構成、圖形的特點和變化趨勢，為后續的學習奠定良好的基礎。

在組合體教學過程中，由于初次接觸到復雜立體，學生會對組合體的讀圖和繪圖感到困難重重。因此，如何建立實踐訓練項目，增強學生對組合體構成及結構的認識十分重要。對此，在初步掌握組合體基本知識的基礎上，設立組合體拼裝及造型實踐環節。通過該環節訓練，學生對組合體的構成、組合方式、結構特點等有了較為深刻的理解，對后續的復雜零件學習有實質性的幫助，如圖3所示。

2.繪圖讀圖能力訓練型實踐。繪圖和讀圖能力是一個工程師必備的技能，通過手工繪圖可以培養學生嚴謹細致的工作作風，認真負責的工作態度。繪圖實踐內容包括手工尺規繪圖、測繪零件草圖繪制、裝配體拆圖三部分[9]。手工尺規繪圖可以通過使用圖板、圖紙、丁字尺、三角板圓規等工具繪制具有較高繪圖技巧的圖形。這樣既能鍛煉學生了解并掌握國家標準中關于手工繪圖的部分內容，還能在實踐中練習使用繪圖工具的規范和技能。測繪零件并進行徒手草圖繪制，主要鍛煉學生測繪工具的使用常識和徒手進行繪圖的能力，使學生了解實際工作中較常運用的草圖繪制技能。裝配體拆圖實踐是根據中等難度的裝配圖拆其關鍵零部件，并進行草圖繪制。這項實踐練習不但加深了學生對裝配圖拆圖的知識理解，并且較好地提高了學生讀裝配圖的能力。

3.工具使用技能型實踐。工具使用技能型實踐包含基本測繪工具使用和專業工具使用兩部分。基本工具使用主要涉及測繪中常用工具的實際體驗（如圖4所示），如游標卡尺、鋼板尺、螺紋規、螺旋測微器等。專業工具的實踐體驗要根據專業課程的需要和硬件條件決定。我校在部分專業班級中開展了使用工業顯微鏡進行曲面測繪、重建的實踐練習，如圖5所示。通過運用三維重建軟件將測繪結果進行曲面的三維重建，完成機械設計中的逆向工程階段的工作。

4.綜合考察訓練型實踐。綜合考察訓練型實踐多安排在機械類課程的后半期課程中，主要鍛煉和考察學生綜合運用制圖知識進行較復雜題目的實踐練習[10]。要求學生掌握工程圖學中的主要繪圖方法、工具的使用、對標準的認識和基本制圖原理。在此基礎上由教師提供多個與實際工程相關的設計命題供學生分組選題，搜集資料確定初步設計方案。學生完成從草繪軸測圖、三維零件造型、裝配，進而生成零件圖和裝配圖的完整設計過程。如圖6、圖7所示，為學生根據具體工程命題設計的霧化裝置及兩自由度直角坐標機器人。

三、體會與思考

首先，工程圖學課程的實踐環節是培養學生動手能力、空間想象能力和創新能力的重要教學環節。通過實踐使學生深入理解理論知識、熟悉國家制圖標準、熟練掌握儀器的使用以及先進的計算機輔助繪圖工具軟件，培養學生耐心細致的工作作風、科學嚴謹的工作態度和分工協作的團隊精神。其次，實踐環節的安排需要結合人才培養需要，重視個性發展，重視創造，重視現代技術和能力培養的結合，將傳統的理論基礎、現代的測繪和造型工具與實際案例項結合，建立基于實際項目的實踐訓練，可以在極大程度上調動學生的積極性，并能解決實際的設計問題。同時，實踐環節的安排要與不同類型的課程協調一致。如我校非機械類課程多開展通用的、較簡單的實踐訓練，滿足多數工程專業的需求。對于機械類和專業型較強的專業則開展針對該專業課題的實踐訓練，滿足專業特殊性的要求。這樣既實現了實踐的目的，又保證了教學時間的安排合理。

四、結語

實踐環節是提高學生空間想象能力、繪圖能力、讀圖能力和工具使用技巧的有效方法之一。通過在工程圖學課程中的實踐練習使學生了解國家標準，掌握手工繪圖和計算機輔助繪圖技能，為進一步學習工程類專業的后續課程打下良好的基礎。因此，在制圖課教學中，僅僅進行理論教學是不夠的，單純進行計算機繪圖的講授也是不全面的。我們通過理論、測繪、上機、繪圖、課程設計等環節，使學生扎實掌握制圖知識和技能，同時提高了學生的實踐創新能力。

參考文獻：

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[10]丁伯慧，陳東祥，何改云，鄭惠江，田穎.將CAD基礎引入工程圖學教學的研究與實踐[J].教育教學論壇，2011，（29）：122-123.endprint