工程圖學能力培養論文

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1改革的背景與意義

1.1改革背景為了能夠最大限度的符合先進生產方式的需要，在制圖教學中，歐美等工業發達國家開始使用計算機圖形學理論、工程數據庫、特征造型及變參設計等。從八十年代末期開始，美國逐步形成以工程設計為主線，進行工業設計基礎知識、投影知識、三維造型理論和圖形表達等相關內容，采用的是一種新型現代工程圖學的教學模式。在教學過程中主要強調的是三維立體的地位與作用，以三維立體為基本點，全面解讀物體的構成原理以及相關的表達方法。二十一世紀初期，我國高校工程圖學教學也開始借鑒美國，進行相應的改革，建立了以設計為主線、三維為核心的現代工程圖形學的新教學體系，更加注重學生的工程實踐能力的培養。

1.2改革意義以培養學生工程實踐能力為主的工程圖學實驗教學改革，其主線為設計，核心為三維，也就是說根據設計方案的描述、零件造型、部件預裝配，到生成二維工程圖的整個過程，將徒手軸測圖、儀器圖等圖學內容與工程設計相結合。從而使學生在學習中逐漸形成設計思維，并能夠運用先進的設計表達方法。這種新的實踐教學體系實現了計算機與傳統的工程圖學的融合，其時代特征十分鮮明，并拜托了傳統的以二維圖形為核心的教學方法，從原來的技能教學向思維方式的引導教學轉型，注重培養學生的創新意識與創新能力，與當前工程設計發展變化的需要更加符合。

2改革的主要內容

2.1改革實施方案針對傳統的工程圖學實踐環節進行改革，將傳統的二維表達介質向基于幾何造型系統的三維設計介質轉移，突出“三維”和“設計”兩個重點。工程圖形學課程的核心理論是計算機造型理論、攝影理論，課程教學的主要目的就是為設計服務，提高學生的設計能力，所以在新的發展形勢下，要提高學生實踐能力，就要培養他們設計產品的構思和利用現代技術表達設計理念的能力。只有加強工程圖形學課程的實踐教學，形成適應時代需求的實踐教學體系，培養的學生才能適應時展的需要。

2.2主要研究內容

(1)增強表達能力及三維形象思維的培養。三維模型是一種抽象模型，但是相比于其他的抽象模型更符合人類形象思維方式，并且在現代工程設計中又具有獨特的優勢，所以，應用范圍越來越廣。但是三維造型和二維投影不同，所以一定要對學生進行專門的軸測圖訓練，提高他們的空間想象能力。此外，利用CAD制圖軟件也可以實現將模型與其投影對應，這樣對學生理解三維模型與二維投影的對應關系非常有幫助。

(2)增強團隊精神和協同設計的培養。協同設計主要是對團隊進行分組，組建三維零件庫，在虛擬條件下進行預裝配，讓學生在設計、裝配的過程中逐步了解和掌握現代工程設計的特點，培養團隊精神。

(3)增強強化現代工程設計和表達意識的培養。教學的開展主要圍繞“設計”進行，安排開放性作業，讓學生在設計過程中充分發揮想象力，運用所學知識進行“自主設計表達”，現代化設計工具對現代工程設計來說非常重要，在其在處理圖形文件的方式上應用最多。所以，要重點講解工作原理。

3改革的主要方法

3.1教學方法以工程設計作為主線，對設計的投影知識、設計基礎、三維造型等進行詳細的實現活動。在整個實踐的過程中突出三維立體的作用，并從三維立體入手，對物體構成的原理進行全面的理解和表達。學生首先通過徒手繪制軸測圖，展示設計方案；其次在計算機上建立三維模型，并對其進行工程分析、虛擬預裝配、生成零件圖；最后拼畫二維裝配圖的儀器圖等。在這個過程當中，將計算機輔助、儀器圖和徒手軸測圖等知識和工程設計相結合，讓學生養成現代先進的設計思維，并掌握先進的設計方法。

3.2教學實踐

(1)選題階段。在該階段主要是教師為學生提供相關的工程設計的命題。學生則通過對市場的調研，從而確定命題研究的方向，之后再開始查找研究的資料，并最終確定設計的方案。通過對學生采用開放式訓練，可以使自身的發散思維和邏輯思維得到有效的培養，并且可以使學生的工程意識得到激發和發揮。

(2)通過軸測圖展示學生設計的方案。通過采用軸測圖的方式，讓學生學會徒手繪制三維立體的草圖，并對設計的產品做初步的描述。進行描述。在工程上軸測圖是一個很好的輔助圖樣，通過軸測圖的繪制還可以增強學生的空間概念，培養學生的空間想象能力，使學生畫圖、看圖水平得到全面提升。

(3)利用計算機輔助設計的階段。并采用常用的CAD三維立體軟件，對模型進行初步的虛擬預裝，使得其成為二維的工程圖。可以使學生三維造型、繪圖及其表達技能得到全面的提升，還可以增強學生三維實體造型及其表達部分的工程意識。學生在進行三維零件的特征設計時應該以零件形成的加工工藝流程作為引導，在進行工程圖的生成制作時則應該以機械制圖國家標準的規定啟發學生，使學生的規范意識和標準意識得到提升，培養學生的多學科工程的實踐能力，將工程實際與課程內容緊密結合在一起。

(4)拼畫裝配圖階段。根據前述產品零件圖和設計方案，拼畫部件的二維裝配圖。上述實踐教學體系具有時代特點，在天津大學機械類2013及2014級學生實施取得了卓有成效的收獲。以計算機幾何造型為核心的圖形學與工程設計緊密結合為一體，培養了學生形成自頂向下的設計思維方式，掌握了先進的設計表達方法，培養學生了現代設計意識。

(5)拓展階段。組織學生參觀學科實驗室，如請教師做“微銑削加工研究現狀及發展趨勢”等前沿技術講座，介紹微銑削加工背景、加工特點、加工應用、研究現狀及發展前景。學生加入相關的課題研究，如微/納操作系統，如圖2所示，噴涂設備及系統，如圖3所示測噴機器人。

4后記

目前針對工程圖學的教改的研究是在課程當中如何將傳統的采用二維表達的介質往基于幾何造型的三維設計介質轉變，從而更好的做好對學生工程的意識。因此，該教改其主要的創新點為：第一，有效的在學生中強化了三維設計思維。本文結合學生的認知情況，并以三維高度研究投影理論作為基礎，對其中的數和形進行深入的分析，從而揭示計算機幾何模型在當前設計當中應用的核心地位。第二，實現了技術和內容的結合。在內容上采取將計算機輔助設計、畫法幾何、機械制圖等融合，減少了機械制圖、畫法幾何的內部的結構，額外增加了軸測圖、計算機輔助設計及表示方法等，以適應目前工程設計的需要。第三，更注重現代表達。在“設計”主線下，將“設計表達”所需的理論、規律及技法集成組織教學。同事在教學中通過開放型的教學方式，不斷激發學生對創作和設計的熱情，以此為后續的培養提供基礎。

作者：徐健姜杉陳東祥景秀并單位：天津大學機械工程學院