在工程图学教学中培养学生创新能力初探

□范书果，郝宏伟 ，杜秀菊，张艳华

( 1.河北师范大学职业技术学院，河北 石家庄 050000；2.河北工业职业技术学院，河北 石家庄 050000)

“工程图学”是工科院校学生必修的一门技术基础课，其任务是培养学生的图示、图解能力；绘图、识图能力；形象思维、逻辑思维能力。如何在工程图学教学中，培养学生工程意识和创新能力呢？下面谈谈我们的做法。

一、在工程图学教学中培养学生的创新能力

在工程图学教学中，可以从思维能力、工程意识与设计能力、构型设计能力、实践能力和工程图形表达能力五个方面入手，培养学生的工程意识和创新能力。

(一)强化思维能力的培养。图学思维是以形象思维为主,逻辑(抽象)思维为副,兼有发散思维的一种复合型思维类型。它以图学教学为对象,研究图学教学的思维方式和思维方法,用于指导学生创新能力的培养和图学教学的深化改革和发展。在工程图学体系中，形象思维的能力体现在空间想象力和空间分析问题的能力上，从平面图到立体图、从立体图到平面图的思维过程都属于形象思维过程。通过对已知特征视图的观察，想象空间形体的能力就是逻辑思维能力。在“画法几何”部分，求直线与直线(平面)交点问题或平面与平面交线问题或空间几何要素距离、角度、实形等问题时，要先进行空间分析，然后再进行投影求解，此过程可以培养形象思维和逻辑思维。在“机械制图”部分，通过一题多解构形设计、零件的多种表达方案和局部构形等实践机会，可以培养学生的发散思维能力。徒手绘图可以快捷、方便地表达设计灵感，所以我们加强了徒手绘图训练。轴测图具有直观性好，立体感强的特点，能够辅助学生进行读图和绘图训练。因此，在组合体前讲授轴测图，要求学生徒手绘制大量的轴测图。

(二)强化工程意识与设计能力的培养。在工程图学教学过程中，整合教学内容，巧妙设计大作业，通过引入设计过程与方法，实现“设计——制图一体化”，既有利于学生绘图技能的提高，又有利于了对零部件结构与功能理解；既能提高图形综合表达能力，又能培养工程意识与设计能力。在工程图学的课程框架内采取的具体措施如下。在机械制图部分增加零部件结构设计内容，并绘图。结构设计之一：在“标准件与常用件部分”，根据被连接件的厚度，计算螺栓、螺柱、螺钉的长度，并圆整成标准值，绘制装配图。结构设计之二：绘制轴与套筒用圆柱销连接后的装配图。结构设计之三：在齿轮轴的￠30m6轴径处画一对6206深沟球轴承，轴承端面要靠紧轴间，要求设计轴间高度。结构设计之四：已知主动齿轮和从动齿轮的齿数、模数、齿轮宽度、齿轮轴孔直径，试计算齿轮尺寸，选择键的种类、确定键及键槽的尺寸，请设计轴的结构尺寸，并画出齿轮啮合及键连接的装配图。通过如此“设计-制图一体化”训练，既能提高图形表达能力，又能使学生对零部件结构与功能(如:倒角、倒圆、键槽、轴间、销孔、)有更深刻的了解，从而提高工程意识和设计能力。

(三)强化构形设计能力的培养。工程学图培养学生创造性构形设计能力，而该能力的培养要求教师打破思维定势，激励创新意识，积极开展创造性活动。培养学生构形设计能力的措施如下。其一，以构形为核心，调整教学内容。在组合体、轴测图、零件图和装配图教学过程中，加强构形设计内容的教学，强化构形设计训练。零件构形设计要考虑在制造过程中的加工和装配，既使加工和装配易于进行，又易于达到质量要求，还应考虑使用时调整方便、维修时拆卸方便和装配时原有精度。从铸造工艺方面考虑零件构形，要设计有铸造圆角、和铸造斜度，还要控制最小壁厚，而且壁厚要均匀。从加工工艺方面考虑零件构形，为减少和缩小加工面积，在零件表面作出凸台或凹坑；为了保证被加工面全部达到质量要求，在零件上构造出退刀槽或越程槽；还有倒角、工艺孔等。从装配工艺方面考虑零件构形时，要考虑到将零件装配成部件时装配方便，并确保零件正常工作，实现功能。其二， 采用多样化的构形设计训练方式。常见的构形设计题目类型有：根据已知形状相同的两个视图，构思并设计多种不同形状的组合形体； 根据已知形状相同且互为倒置的两个视图，构思并设计多种不同形状的组合形体； 根据已知形状相同的两个视图，构思并设计与之形状相同的另一视图，表达多种不同形状的组合形体； 根据已知形状相同的两个视图，构思并设计多种不同形状的组合形体； 根据已知的一组三视图表达的组合形体，构思并设计另一组三视图表达一个与之嵌合的组合形体； 根据已知的一个视图，构思并设计多种不同形状的组合形体。其三，采用多样化的构形设计训练手段。为了实现有效的构形设计教学，一方面促学，在激发兴趣的同时提高学生的画图、识图能力和相关专业素质；另一方面促教，督促教师从严治教，提高学识水平和授课能力；还要充分利用各种教学媒体，加强课堂讨论。我们把制图知识、美学知识与计算机辅助设计(CAD)相结合，设计制作了部分多解视图和与之对应的立体图，并运用多媒体技术制作成辅助制图教学的教学课件。构形设计是在工程图学课程中培养学生创造性能力的一个重要实践性环节。

(四)强化图形表达能力的培养。工程图学课程最基本的教学目的是培养学生的图形表达能力。在图形表达能力培养上，形成了三维表达与二维表达并重和并存的局面。在组合体部分，加大读图绘图能力训练，加强尺寸标注训练。在零件图部分，重视对典型零件的结构分析，加强零件图的读图绘图训练，重视零件测绘训练。在装配图教学中，可以把不同的零件放在不同的图层，便于学生拆分零件图，利用图层的开闭，帮助分析装配图中相配合两零件的配合尺寸。加强由零件图画装配图、由装配图画零件图训练。这样，不仅能够培养学生的图形表达能力，还可以提高分析问题、解决问题的综合能力。

二、创建工程图学实践教学体系，培养学生工程意识和创新能力

创新实践是培养学生工程意识和创新能力的关键。要改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况，根据工程图学图课程实践性强的特点，构筑新的实践教学体系，由基础训练、构形设计训练、零件测绘训练、计算机操作训练组成。创建以工程创新设计为基础、计算机二维、三维实体造型绘图为工具、实现“设计——制图一体化”，有利于创新人才培养和设计制图能力培养的工程图学实践教学体系。其目的是培养学生工程意识和创新能力。

三、结语

在《工程图学》教学中，加强学生的思维能力、工程意识与设计能力、构形设计能力、实践能力和工程图形表达能力的培养；创建工程图学实践教学体系，实现“设计——制图一体化”，能够提高学生的工程意识和创新能力。

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