構型設計在工程圖學中的應用初探

王崇　王蓓

【摘要】構型設計是為了培養學生的創新設計能力，論文提出構型設計的教學內容體系，引入了常用的構型設計訓練方式，并在此基礎上就工程圖學課程設計環節的設置、實施和總結進行了探索，指出了設計環節對工程圖學課程的教學改革有一定的指導意義；

【關鍵詞】工程圖學；構型設計；創新能力；教學改革

設計是一種創造行為，要把創造作為構型設計教育的核心命題：設計教育在傳道，授業，解惑予人的同時，也在培養人的創道能力。目前國內很多高校都對這一課題進行探索和研究，但如何在加強學生的創造性構型設計能力培養、進行有效的構型設計訓練的前提下，在工程圖學課程中引入設計環節，加強學生劍新能力的培養是工圖學課程中需探討的問題：本文就基于構型設計，在工程圈學課程中入設計環節運行探討和實踐。

1工程圖學課程引入設計環節中的前提

基于構型設計工程圖學課程中設計環節的實施是以教學內容體系制定為研究對象和前提的。首先要制訂出合理的教學計劃，包括工程圖學課程中突出“構型設計”的教學、突出“構型設計”的訓練、給出相關軟件使用的指引等。在講授了基本立體、三視圖、組合體等基本知識后，可以引導學生思考3個視圖都不能將形體表達清楚的例子，給出這樣形體的二維表達和三維表達。

1.1突出“構型設計”的教學

工程圖學課程在講授草圖后，可以要求學生徒手進行形體構型設計：在講授了應用軟件進行圖形表達后，可以要求學生應用計算機進行形體構型設計；在講授了零件圖和裝配圖后，可以要求學生就萊些零件結構、裝配體的裝配結構進行零件及裝配體的構梨設計將構型設計的內容貫穿在課程的各個教學環節中，使學生得到了構型設計的很好訓練，為課程的小設計環節打好了基礎。

1.2突出“構型設計”的訓練

創新設計能力的培養過程，是以學生為主體、通過上述環節培養創新思維能力和設計能力的過程。教師要堅信每個學生都有創新的潛能，并告訴學生創造力并不是神秘的，或只有少數天才才具有的能力，創造力是每個正常人都具有的一種潛在能力。我們在工程圖學課程的各個教學環節均有相應的突出“構型設計”的訓練主要的“構型設計”訓練的形式有下下述5種。

1.2.1通過給定的視圖進行構型設計

通過給定的一個或兩個視圖構建幾何形體，在國外大學的工程圖學教學中已流克行多年，近年國內的圖學訓練也引入了這一方法，這種訓練方法對培養學生的創造性構型能力無疑是有效的。要求學生以徒手的投影圖和立體圖的形式表達以達到構型設計訓練和徒手訓練的目的。

1.2.2通過給定形體的外形輪廓線進行構型設計

給定形體的外形輪廓線對形體的形狀有一定的限制，出題時應注意不要使答案太多而使題解過于分散，而又不要約束過多而失去變化。根據給出的三視圖的外形輪廓線進行構型設計。

1.2.3通過組合幾個不同的基本體進行構型設計

采用幾個不同的基本體通過不同的組合方式及相對位置，設計出各種形狀的組合體，這樣的例子在工程應用中比比皆是，可以讓學生進行構型設計練習。

1.2.4通過求某基本幾何體的補形進行構型設計

在模具設計中，常常需要根據零件的形狀住出模具，通過這種形式的構型設計，可使學生得到凹凸模具設計的初步概念：此類訓練可采用棱柱、圓柱、圓錐、圓球等基本幾何體：根據給出的基本形體，設計出另一形體（用三視圖表達），使其與給出的基本形體組成完整的圓柱體。

1.2.5根據語言描述的要求進行構型設計

這種訓練方式可貫穿在點、線、面和體的教學過程中。

1.3給出相關軟件的使用指引

給學生介紹以二維表達為主的Autocad軟件和三維表達為主的Solidworks軟件。

2工程圖學課程中引入設計環節的實踐

現代設計教育常常把“創造能力”作為培養優秀設計師的一個重要標準。而構型設計是創造性設計的重要表達形式，在工程圖學課程中引入設計環節主要有3步：設計環節的設置、實施和總結。

2.1設計環節的設置

在設計環節的設置時，我們首先使用案例教學方法，如以茶壺的設計為例，指導學生如何根據茶壺的功能進行茶壺的創新設計。同時也給出一些簡單的日用品如衣柜、桌子等為構型設計的素材和案例。

2.2設計環節的實施

在課程設計中，當設計小組確定了設計題目后，設計小組進行的主要工作有以下2個方面：（1）資料收集，通過書籍、雜志和互聯網等途徑收集到與設計題目有關的資料，同時進行分析與整理，得到設計形體的優點和不足，找到進一步設計完善的目標和方向。（2）進行設計，設計小組在組長的分工下，對設計形體進行分解和設計，確定改進的初步設計方案。

2.3設計環節的總結

課程設計的目標既要關注學生對知識的理解和技能的運用，又要關注學生對設計過程的體驗和練合知識的掌握與應用，還要關注學生對學習的興趣和態度的培養。在課程設計完成后，設計環節的總結檢查主要由各設計小組進行設計的答辯。

3小結

工程圖學課程是工程設計的基礎課和啟蒙課，是一門與學生后續的專業課、課程設計、畢業設計等關系密切的技術基礎課程。

通過在工程學課程中培養學生構型設計能力的探討和實踐，可以看到其能夠有效地激發學生的創新意識和設計能力，對提高課程的教學效果有很大幫助：在基于構型設計的工程圖學課程教學過程中，要訓練學生的創新思維，提高學生的構型設計能力，實際上對教師也提出了更高的要求。