基于三維設計的制圖類課程改革與實踐

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摘要：根據本科專業評估要求，以培養學生的大工程意識和三維設計為目的，構建基于三維設計的制圖類課程體系，突出三維設計思想，開展制圖類課程教學體系和教學內容的改革。融合相近的教研室，組成教學團隊，在設計類課程的各個階段引入相應的三維建模內容，提高學生的設計能力，從而提高制圖類課程的整體教學水平。

關鍵詞：工程制圖；三維設計；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0120-02

工程制圖課程教學的任務是培養學生空間思維能力、構形設計能力、圖形表達能力和應用計算機進行二維工程圖繪制以及三維實體造型設計的能力[1]。近年來，計算機技術在各個行業已經得到普及應用。在工程制圖領域，二維計算機繪圖已經作為工程制圖的一部分內容，三維實體造型設計作為工程制圖課程的后續課程也得到不斷加強，三維實體造型軟件的二次的開發與應用也越來越深入和廣泛，如何在工程制圖教學中合理地融入二維計算機繪圖與三維實體造型的思想與內容，使學生盡快地適應現代化教學、滿足用人單位對學生的專業要求與計算機設計能力的要求，成為工程制圖與三維實體造型設計教師教學改革的一項重要內容。

一、根據我校特點，構建新的體系課程

結合我校機械設計制造及自動化本科專業評估和“大工程”意識的指導思想，在全國普遍壓縮理論課堂學時的壓力下，我校在2014版培養方案中沒有減少工程制圖傳統部分理論教學，而是將工程制圖課程中二維計算機繪圖與三維實體造型內容作為實踐環節單獨列出。作為兩門選修課，二維計算機繪圖與三維實體造型課程全部課時在計算機機房進行實踐環節訓練，完成了從手工繪圖到計算機平面繪圖、三維實體造型設計的制圖類課程新體系的構建，進行了教學體系和教學內容的實質性改革。

在新的課程體系中，我校機械設計及其自動化專業由傳統的工程制圖一門綜合內容課程，轉變為工程制圖主要講述圖學理論與傳統手工繪圖，計算機繪圖和三維實體造型設計課程作為實踐環節內容單設為兩門課程，加強了計算機繪圖和三維實體造型設計課程學生的動手能力。在完成課程設置后，基于三維設計為主線修訂制圖類三門課程的教學大綱，根據不同制圖課程的特點，實現了傳統手工繪圖、計算機二維繪圖與三維設計的有機結合。

二、以手工畫圖與計算機二維圖為基礎，以三維造型設計為重點，開展制圖類課程的改革

以手工畫圖與計算機二維圖為基礎，以三維實體造型設計為重點，全面開展制圖類課程的建設工作，以突出三維設計為特色，使傳統手工繪圖、計算機二維繪圖到三維實體造型設計具有系統性和連續性，并將改革成果用于后續教學和科研活動中。

工程制圖課程作為機械設計制造及自動化專業必修的專業基礎課，主要研究繪制和閱讀二維工程圖樣、在平面上解決空間幾何問題的理論和方法，為培養學生的制圖技能和空間想象能力打下必要的基礎。傳統的工程制圖課程的主要任務是學習正投影法的基本理論及其應用，培養繪制和閱讀工程圖樣的基本能力，培養空間幾何問題的圖解能力，培養空間想象能力和空間分析能力。課程改革中以傳統手工畫圖為基礎，安排手工儀器繪制工程圖樣和測繪零部件16學時。同時，安排二維計算機繪圖選修課，全部為計算機房上機訓練32學時，加強基礎部分的實踐環節與計算機應用能力，保證傳統內容部分教學質量。

隨著現代的設計方法和加工方法的普及應用，要求工程制圖課程中學生必須掌握計算機三維實體造型設計的相關知識與應用技能。開展從傳統理論教學、計算機二維繪圖應用到三維實體造型設計的課程改革，是目前教學改革亟待解決的一個問題。

基于上述現狀，我校在開設計算機繪圖課程的基礎上，在計算機繪圖中增加了三維實體造型部分內容，主要是將計算機繪圖中的二維三視圖用AuotCAD軟件拉伸、旋轉與布爾運算功能創建為三維實體模型，為后續的三維實體造型設計課程打下基礎，如圖1和圖2分別為拉伸體三維造型作業圖例和旋轉體三維造型作業圖例。在新開的三維實體造型設計課程中，除了講授常規的三維造型軟件（Creo Parametric 2.0）的使用方法和三維模型的造型技能，還進行了針對后續機械設計教學和科研應用的訓練。在三維實體造型設計課程中，將機械設計教學中課程設計圖冊中所有圖例進行了三維實體造型，提高三維設計能力的同時，方便后續機械設計教學。圖3為三維實體造型設計課程訓練中學生所做學?？蒲猩a中四行玉米覆膜播種機結構造型。

三、打破傳統制圖課程教學模式，組建復合型教學團隊

我校傳統上一直單獨設立有工程制圖教研室，在“大工程”思想意識指導下，我校合并了原工程制圖、機械原理、工程力學、機械設計等教研室和課程組，成立新的機械工程系。組建復合型教學團隊，打破了傳統的工程制圖教研室教師只講授專業基礎課的情況，合并后各教研室教師相互融合，專業基礎課教師除了講授本職的課程外，還參與專業課程中課程設計指導、學生生產實習指導和畢業設計指導等教學環節，有利于各學科老師的綜合教學水平與個人科研能力的提高。

四、結論

基于三維設計的制圖類課程改革與實踐，以手工畫圖與計算機二維圖為基礎，以三維造型設計為重點，構建了新的課程體系，滿足了現代的設計方法和現代加工方法的基本要求。在整個教學過程中，使傳統理論教學、計算機繪圖以及三維造型設計課程的改革與實踐具有目的性、連續性和系統性。以三維設計為主線，組建復合型教學團隊，提高制圖課程類教學水平，實施拔尖創新型人才和“大工程”意識工程師的培養。

參考文獻：

[1]李杰，蔡萍，魏昌祥.引入三維CAD的工程制圖課程教學改革嘗試[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2014，（6）：157-158.

[2]白柳.三維構形與工程制圖相融合的研究與教學實踐[J].圖學學報，2015，36（1）：117-122.

[3]馬亞麗.機械類本科專業“工程圖學”課程內容體系與教學方法探討[J].吉林工程技術師范學院學報，2013，29（1）：66-67.

[4]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，2012，33（2）：108-112.endprint