合理利用计算机技术，提升《工程制图》教学改革的成效

摘要： 本文通过对引入计算机技术的《工程制图》教学改革中出现的问题进行分析，提出有效结合传统教学和计算机辅助教学的方式，优势互补，有利于增强工程制图课程的教学效果。

关键词： 工程制图计算机技术教学效果

一、引言

《工程制图》是工科专业学生在大学一年级开设的重要基础课程，主要讲授工程图样形成的理论基础和规范的表达方法。工程图样是工程界的技术交流语言，正确识读和绘制工程图样是工科学生应该掌握的基本技能。但是笔者常常从专业课教师处听到抱怨，现在的学生读不懂零件图、装配图，不论是课程设计还是毕业设计有相当比例的学生制图一塌糊涂，毫无规范性，相比于十多年前的学生，制图技能明显退化。从21世纪初期发起的引入计算机技术，甩掉图板丁字尺的制图教学改革至今已有十多年，从专业课教师的反馈信息来看，教学效果并没有得到有效的增强，甚至还有所减弱。现根据笔者多年的教学经历对教改成效不理想的原因进行了分析，并提出改进方法，对增强《工程制图》课程的教学效果有一定的成效。

二、将计算机技术引入《工程制图》的教学改革中需要考虑的问题

1.教学目标的定位

在《工程制图》教改中有同行提出以培养学生计算机三维造型设计能力为目标，采用计算机制图，弱化手工仪器制图。但是《工程制图》课程一般都在大学一年级开设，而《机械设计》等专业基础课及工厂实习等实践课程一般在二年级以后才开设，在专业知识缺乏的背景下，谈造型设计有点空中楼阁的感觉。况且由于地域经济发展的差异，学生入口的计算机操作水平相差巨大，计算机绘图技能也不可能一蹴而就，至少需要一学期的熟悉。因此制图课的重点还是在于基本理论和技能的培养，通过学习掌握国家标准、投影的知识、零件图、装配图的表达方法等理论知识，培养查阅标准，识读和绘制零件图、装配图的基本技能。强调计算机绘图技能而忽略传统的手工制图技能让学生两方面都做不好，不能有效巩固课程所学理论知识。

2.三维建模在《工程制图》中的作用及软件的选用

随着CAD技术的发展，现代制造业广泛采用三维参数化设计软件，如ProE、SolidWorks等，设计过程先由概念设计到三维特征建模，然后生成二维投影图，最后编辑成工程图样。之所以要编辑成二维图样，是因为当前的加工业主要还是依赖二维工程图，但是多数三维软件生成的二维工程图纸不规范，需要根据国家标准作相应修改。而已经进入设计层面的高年级学生往往重视三维建模，而忽略制图的基本规范，最终编辑出来的图纸很难让人满意。

因此在低年级阶段应该打好基础，严格要求制图规范，重点培养识图、制图技能。识图的关键在于建立实物与投影的对应关系，即空间构型能力的培养。计算机三维建模技术在制图课中可作展现空间构型的辅助工具，而非设计工具。应该选用学生在短时间内容易掌握的软件，当前一般选择AotoCAD软件。

3.学时缩减下课程内容的删减

随着多媒体教学的开展及学生开设课程的增加，工程制图课程的学时被大量削减，课程内容也需要重新整合，整个课程体系应以“体”作为核心，抛弃一些抽象的理论知识，更加注重实用性，首先正投影法依然是从“体”到图的理论基础，其次是构成“体”的基本要素——点、线、面的投影规律，由浅入深培养学生形成从空间到投影，投影到空间的正确思维习惯（在此删去线与线、线与面、面与面的相互位置关系等内容），最后是基本体、组合体的投影、零件和装配体的表达，借助多元化工具帮助学生建立体与投影的转换关系。零件图、装配图的识读是体现《工程制图》课程教学效果的关键，在课程中应当加强零件图、装配识图训练，并结合专业特点引入典型的工程构件，培养学生的工程意识，与专业课程做好衔接。

三、引入计算机技术后，教学和实践手段的变革

1.教学手段——传统教学和多媒体教学相结合

传统的制图教学采用粉笔在黑板上一笔一画绘制投影图，结合实物模型和肢体语言可以让学生清晰地认识到图形的来龙去脉，与实物的对应关系，老师也可以根据课堂具体情况灵活设计问题，达到良好的教学互动。这在讲解简单形体的投影时效果非常好，但是实物模型有限，当没有模型时，学生就感觉抽象难懂。复杂的零件图、装配图也只能借助挂图，在教学班人数剧增的大教室里很难看清楚，难以取得很好的教学效果。

采用多媒体教学后，教师事先准备大量素材制作幻灯片和动画视频，让课程更加形象生动。但是显示投影图的幻灯片和电脑三维模型窗口常常需要反复切换，不方便对照。而且教师容易对着幻灯片照本宣科，忽略了与学生的互动，课堂进度也会不自觉加快，每堂课的知识容量大。很多同学都感觉上课听懂了，但是一做作业就茫然，其原因是学生来不及对所接收的大量信息进行思考，没有转化成内在的认知。

因此，笔者在课堂上采用三段式教学：多媒体课件讲解、学生练习、板书评讲。板书讲解同时辅以AutoCAD软件制作的模型，简单的形体可当场制作，复杂的则预先做好，学生在360度全方位观测模型，对照黑板上投影图的同时，也对物体的构型过程有所了解，潜意识中渗透了对实体三维造型的理解。将传统教学与多媒体教学有效结合，优势互补，能取得不错的教学效果。

2.实践手段——手工制图和计算机绘图并重

《工程制图》的实践性相当强，每个理论知识点下都需要完成相应的作图练习，工程图样通过大量线条和少量文字对设计产品进行完整、清晰的描述，作为加工和维护产品的技术资料。作为工程界的交流语言，工程图样中对于形体的表达方法、线条形状、线条宽度及文字书写等都有国家标准规定，不论用传统的手工制图还是采用计算机绘图都必须严格遵循。

传统的手工制图要求学生借助图板、丁字尺、圆规、三角板、铅笔等工具在图纸上按规定制图。学生上手容易，只要有工具就能画，但是要完成一幅高质量的图纸就比较费时费力，甚至连铅笔的削法和运笔方式都有所考究，很多同学不是做不好，而是没有耐心去做。

计算机绘图只需要事先设定好线型、线宽、文字样式的相关图层，利用便捷的绘图和编辑功能，就可以按规范快速做出完美的图纸。但是繁杂的命令让学生无法立马上手，必须通过一段时间的软件操作培训才能作图，而且必须要在有电脑的前提下才能完成。

在引入计算机技术的教学改革中，很多同行提倡甩掉用图板丁字尺的传统手工仪器制图，直接采用徒手绘制加计算机绘图。制图标准中的繁琐规定，必须加以反复的肢体训练才能形成深刻印象，才不致轻易忘记。采用徒手绘制，很多同学会忽略规范，潦草作图；而计算机绘图，一部分电脑操作技能薄弱的同学无法快速完成，会采用不诚信的拷贝方式来敷衍老师。因此，手工制图在培养学生对规范的掌握上不可或缺。

在教学过程中应穿插计算机绘图技能的学习，让学生能尽快掌握计算机绘图技能，而课后练习可采用手工制图、计算机绘图和徒手绘制相结合。例如组合体部分的内容，可以用手工制图完成三视图的绘制，用计算机绘图完成三维建模；零件图的测绘可以先徒手绘制，再进行计算机绘图。

四、有效利用计算机技术完成课后辅导，养成学生自主学习习惯

利用网络技术建立课后辅导系统，学生根据需求自主选择辅导帮助，不受时间和空间的限制。例如，利用三维建模软件针对习题建立基于网络的三维模型库，学生对照相应的虚拟模型，完成作业，既能有效利用时间，减轻学习压力，又能逐步提高空间思维能力和识图能力。利用计算机虚拟技术建立基于网络的虚拟装配实验室，让学生根据装配图进行虚拟装配，了解部件的工作原理及装配过程，既能提升识图能力和动手能力，又能增强学习兴趣。

推荐学生访问国内国际优秀的课程建设网站，博采众家之长，拓宽视野。通过网络学习，能很好地培养学生自主学习习惯。

五、结语

将计算机技术引入《工程制图》，以培养学生识图和规范制图的能力为中心，结合传统教学和多媒体教学手段，采用手工制图和计算机绘图并重的实践手段，逐步渗透三维产品设计理念和工程意识，能较好地实现课程的教学目标。

参考文献：

［1］谭建荣，等编著．图学基础教程［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］叶军，孙根正．三维建模引入制图课程的改革研究［J］.工程图学学报，2008（2）.

［3］陈坤，陈志伟．基于WEB技术的工程制图习题库系统的设计［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2010（5）.