基于构型设计的高职院校机械制图课程体系实践与研究

韩静国

（山西机电职业技术学院，山西 长治 046011）

基于构型设计的高职院校机械制图课程体系实践与研究

韩静国

（山西机电职业技术学院，山西 长治 046011）

基于构型设计的《机械制图》课程教学体系是一种全新的教学体系。在制图教学过程中对学生进行有针对性的构型设计训练，不仅能激发学生学习的兴趣，变被动学习为主动学习，同时在开发学生空间想象力、培养创新素质方面具有重要意义。

高职；机械制图；构型设计；课程体系

《机械制图》是高等职业工科类院校一门重要技术基础课程。其教学目的不仅在于使学生掌握投影理论和具有一定绘图和读图能力，更要培养学生的创造性思维能力。在《机械制图》课程中，形体“构型设计”能力是培养学生创新能力的关键环节，也是素质教育的重点所在。构型设计不仅包含有抽象思维、形象思维和创造性思维，同时又充分体现了“以学生为中心”的教学理念。培养学生的形体创造性构型设计能力也是制图课程教学改革中一个倍受关注的热点问题[1，2，3，4、5]，文章就如何基于构型设计的工程图学课程教学体系进行了实践与研究。

1 基于构型设计的工程图学课程教学体系

“构型”是指对形体的结构及形状进行构造，或者说是形态的组合与分解。“设计”是指人们在从事某种有目的的活动时所进行的创作行为，如构思或策划等，然后将抽象的事物由具体图形表达出来。图1所示为“∪*、∩*、－*”集合进行构造组合体的三种路径示意。

1.1 不同阶段的构型设计

在基于构型设计的工程图学课程教学体系中，在课程的不同阶段有不同形式的形体构型设计的训练方法。将形体的构型设计作为教学体系中的一个重要部分，并作为一条主线贯穿于整门课程之中是该教学体系的一个特色。在构型设计基础中，引入了一般制图课程中较少提及的构型设计的关系法则，如对称与均衡、对比与调和、比例和尺度等。构型设计常用的方法有切割、叠加、拉伸、旋转、仿形等。

1.1.1 基本概念部分

在课程的基本概念部分，构型设计体现在几何作图方法和草图训练中。平面图形构型设计的原则包括：①构型应表达功能特征。应积极思维、广泛联想、大胆创造、敢于突破、超越现实，设计出更加抽象、更富有联想和寓意的平面图形来。②造型应注意工程化。工程化是指图形的取材、描述和表达的对象主要是工程产品、设备与工具等，如运输设备（车、船、或飞行器类）、生产设备、仪器仪表、电器、机器人等。③便于绘图与标注尺寸。应尽可能考虑用常用的平面图形来构型，以便使用常用的绘图工具作图和标注尺寸。构型设计要特别注意：徒手画一条任意曲线是轻而易举的事，但要标注这条曲线的尺寸却是非常困难的。

图1 构造组合形体的三种路径

一般地，便于绘制和标注尺寸的图形也便于加工制造，且具有良好的工艺性。

1.1.2 投影基础部分

课程的投影基础部分突出形体的构型设计，能有效地培养学生创造性思维和工程意识，也是培养学生的创新能力、使机械制图课程成为学生素质教育的一个组成部分。构型设计的教学特点体现在带有特殊点的形体造型、带有特殊线的形体造型、带有特殊面的形体造型以及与它们互为补型的基本体造型等训练中。

1.1.3 组合体部分

在课程的构型设计基础部分，构型设计体现在引入构型设计的美学原则、构型设计的关系法则。这一部分以组合体的构型设计及训练为重点展开。在组合体的构型设计时要把空间想象和型体表达有机结合起来，引导学生发展空间想象力、开拓思维，提高画图、读图能力，培养创新意识和和开发创造能力。①以基本几何体构型为主。组合体构型设计的目的，主要是培养学生利用基本几何体构造组合体的能力及掌握组合体视图的画法。所设计的组合体应尽可能体现工程产品或零部件的结构形状并满足其功能特点，以培养学生观察、分析、综合能力。②构型应多样化，具有创新性。在给定的条件下，构成一个组合体所使用的基本体的种类、组合方式、相对位置、表面连接关系尽可能多式样、有变化。不强调必须工程化，所设计的组合体也可以是凭自己想象，以更利于开拓思路，培养创造力和想象力。构型过程要积极思维，大胆创造，敢于突破常规。③构型应体现稳定、平衡等造型艺术规则。构型设计时，对称的结构能使型体具有平衡、稳定的效果。而对于非对称的组合体，要采用适当的型体分布，以获得力学与视觉上的平衡感与稳定感。

1.1.4 表达基础部分

在课程的表达基础部分，构型设计体现形体关于各种基本形体的补型构型设计，从而给出这种构型设计相应的视图表达、剖视图表达等，使这部分的内容与传统的图样表达内容相比在学生创新思维培养上更具特色。教师可引导学生作改型设计，对现有一些零、部件进行模仿、改造，以培养学生的创新精神。

1.1.5 专业图表达部分

在课程的专业图表达部分，构型设计体现一般零件的构型设计，如日常用品的构型设计，部件工艺结构的构型设计等，在训练时可以让学生以二维图样的形式或三维图样的形式进行构型设计的表达。这种创新设计可以不受力学、材料、机械原理等条件限制，让学生大胆地、充分地发挥想象力，以培养他们的图学综合素质和构型创新能力。

1.2 强化学生的动手能力

在《机械制图》课程中，学生围绕课程内容动手实践是学好课程的重要一环。动手操作是思维训练的基础，动手过程也是知识运用的过程，知识只有经常运用才能使得智力的发展成为可能。手工绘图包括尺规绘图和徒手画图。在传统教学中，主要强调尺规绘图的训练，但随着计算机技术的发展，尺规绘图将逐步被计算机所代替。现在产品开发设计或工程设计中，由于受时间、空间等条件的限制，也常常采用徒手绘图。徒手绘图的能力对方案设计和构思是十分重要的，是构思、创新设计、概念设计的必备的素质。因此我们加强了徒手绘图的训练，减少了尺规绘图的数量。徒手绘图训练贯穿教学的整个过程，从绘制平面图形，到组合体的绘制，到最后零件图的绘制；同时加强手工绘图与计算机绘图的紧密结合。通过反复训练，不但提高了同学们画草图的技能，而且培养了他们的图样表达能力。

1.3 培养学生的创新思维和能力

工业产品设计是工程中最重要的创新活动。产品设计过程涉及到诸多方面的因素，是一项复杂的系统工程。单从工程角度讲，设计过程主要分三个阶段：①构型设计阶段；②结构设计阶段；③成品设计阶段。构型设计是产品构思过程，这一过程需要资料的收集和素材积累，还要求发散的形象思维，最后达到概念的综合成型。在我们的机类专业课程安排上，有结构设计和专业设计的环节，对构型设计的训练没有给予足够的重视。致使学生毕业设计模仿多于创新。构型设计是概念性的设计，结合制图课本身的特点，在大学一年级制图课的教学过程中适时进行构型设计的训练对培养学生设计能力和创新能力是非常必要的。

2 在教学中的作法与效果

以实验班和普通班作为研究对象，从教学内容、学生的理论知识成绩、综合素质能力等方面进行了比对分析。

2.1 试卷成绩分析

试卷考试成绩在所有的考试班中处于中等，从卷面上的分数分布中可以看到，得失分的分布与普通班大体一致，但差异体现在组合体和截交线的相关考试内容上，学生失分相对较少，相贯线、表达方法的考试内容与普通班相似，实验班的学生最高分达到98分，最低分只有20多分，从试卷题目内容上可以看到，实验班的学生空间思维能力、图解空间几何问题和读图能力都强于普通班，绘图能力也较强，图面质量普遍比较好。但也存在有的学生成绩不理想，主要原因是缺乏学习的自觉性，需要在后续的学习中进一步加强自律。

2.2 设计、实践部分分析

学生在第二学期的学习中，完成了17张图样的手工绘制、进行了测绘练习、零部件的初步设计。学生对设计、实践的兴趣和热情高于理论学习，设计实践内容的考核成绩远远超出了预期的设想。学生全部按照要求完成了零件图和装配图的绘制，并按照要求进行了尺寸、简单的技术要求的标注，可以根据实践题目的需要自行查找资料和进行一定的自学，设计的形状也各有特点，充分发挥了自己的想象力和创新力。好的实践题目的设计能激发学生的学习兴趣，并将理论知识与实践设计内容进行有效的融会,是培养、提高学生的工程意识、综合能力、创新能力的有效的途径。

3 结语

将构型设计融汇在制图课程的各个阶段对培养学生的创造性思维能力能起到很有效的作用。因为常规的教学内容和课后作业只能起到掌握基本方法、巩固已有概念、利用所学知识解决常规问题的作用，并且解题思路和答案一般都是固定的，缺少创造性。而构型设计恰恰弥补了这一担缺陷，因为它是学生自己设计和构思满足特定要求的三维物体，也就是说只给最终目标，没有限制路径，这样一来就可以充分发挥每个人的联想和创造能力，得到多种方案，从而拓宽学生的视野，开阔思路，加强了形象思维的训练，也锻炼了创造性思维。同时，构型设计做为一种新型的实用技能，可以诱发学生的创造兴趣、调动学生的学习积极性，从而提高教学效果。

［1］陈锦昌等.基于构型设计的工程图学教学体系的探讨［J］.工程图学学报，2006，（5）：130-132.

［2］陈炽坤.现代工程图学中的十大问题［A］.图学教育研究［C］.机械工业出版社，2004，19-23.

［3］毛听，黄英.关于我国图学教育发展的若干思考［J］.工程图学学报，2004，25（3）：96-100.

［4］田凌，童秉枢，冯娟.机类机械制图新课程体系的研究及实践［J］.工程图学学报，2005，26（5）：120-125.

［5］黄向裕.构形设计的研究与实践［J］.机械工程与自动化，2005，（8）：121-122.

Abstract：The course systeMofmechanical drawing based on configuration design is different froMtraditional one.Contrapuntally training to students on configuration design can stimulate their interest and changed into active learning froMpassive learning.It has the importantmeaning to the students in developing the spatial imagination and raising innovation quality.

Keywords：higher professional colleges；mechanical drawing；configuration design；course system

（责任编辑 王建华）

Practice and Research on Course SysteMof Mechanical Draw ing Based on Configuration
Design for Higher Professional Colleges

HAN Jing-guo
（Shanxi Institute of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhi，Shanxi046011）

TH126

A

1673-2014（2010）05-0071-03

2010-09-12

韩静国（1966— ）男，山西晋城人，副教授，主要从事机械制图方面研究。