拔尖创新人才培养中《工程图学》融合式教学体系的构建

杨勇勤 孙金风 游颖

摘要：《工程图学》、《计算机绘图》和《互换性和技术测量》是机械类专业必修课程。为适应拔尖创新人才培养的需要，使学生融会贯通的掌握相关知识，更有效的培养学生的创新思维及工程素质，开展将三门课程有机融合在一起的教学改革，构建一个完整的新教学体系。本文阐述了教学内容的设计、教学方法及教学手段的改革，对《工程图学》课程体系的改革与发展作出有益的探索。

关键词：工程图学；教学改革；课程融合

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0136-02

一、引言

工程图学是机械类学生进入高校后首先接触到的一门具有较强工程意识和实践性要求较高的技术基础课。而随着计算机技术的发展，计算机辅助绘图已成为学生必须掌握的基本技能，同时，《互换性和技术测量》也是机械类学生必修的课程之一。以往，我校是单独开设这三门课，《工程图学》在大一开设，《计算机绘图》和《互换性和技术测量》在大二开设。这样，其一导致《计算机绘图》和《工程图学》联系不紧，而实际它们是相辅相成的，计算机绘图比手工绘图大大提高绘图效率及绘图精度，但計算机绘图是以机械制图中投影理论和制图标准知识作为基础；其二在《工程图学》中花了几个学时讲授的《公差与配合》等内容，和《互换性和技术测量》中的部分教学内容重复，导致课时增加，学生负担加重，教学资源浪费，在当前学时压缩的情况下，这个问题显得尤为突出。为此，在我校机电创新班的培养中，将《工程图学》、《互换性与技术测量》和《计算机绘图》由原来三门独立的课程有机结合在一起，以《工程图学》为主线整合教学内容，形成了三个相互关联融合的教学单元，构成一个完整的新教学体系，并对教学内容进行相应的改革，期望这一工程图学新思路能使学生融会贯通的掌握相关的知识，适应机械创新人才的人才培养模式和培养目标。

二、模块化教学内容的设计

从对机械类拔尖创新人才的知识、能力和素质协同发展的要求出发，依照认知及教育规律，将《工程图学》课程分为三个基本教学单元，分别为《工程图学》-1、《工程图学》-2、《工程图学》-3，如图1所示。

《工程图学》-1对应原《工程图学》课程内容。针对拔尖创新人才培养，提出了基于构型设计的图学教学新体系，对原工程图学的教学内容进行改革，以强化学生工程素质，培养学生创新能力为特点。

形体的构型设计是创造性设计的重要表达形式。基于构型设计工程图学课程的教学目标是：培养学生创造性构型设计的能力。这是学生创新能力培养的重要形式之一，也是培养学生工程素质的关键[2]。

基于构型设计的教育理念，将基本体分为一般几何体、拉伸体和回转体，用三维造型的基本体取代传统画法几何中的基本体，在此基础上建立了构型—立体—投影图的绘图新思维。拉伸体只要已知基图（构成基本体的平面图形称为基图）和任一拉伸线的投影（基图和拉伸线即为构型要素），并进行相应的布尔运算，就可构造出空间形体及投影图。同时，建立了基图—拉伸体—三维形体的看图新思维，从视图中找出拉伸体的基图，根据另一视图中任一拉伸线确定厚度，得到拉伸体，再运用不同的布尔运算，构思出最终的三维形体[1]。

在学习基本立体时我们让学生设计构型要素，或根据给定的构型要素画出三视图。在学习组合体时让学生分析构成组合体的基本体的构型要素和布尔运算方式。在阅读组合体视图和零件图时引导学生从视图中找出构型要素，根据构型要素构思出组合体或零件的结构形状。在视图表达方案讨论时，引导学生根据基本立体的构型要素确定视图数量，和检查视图表达是否完整。

通过构型设计，拓宽了教学内容，化解了教学难点，加强了学生在三维空间上的实体分析及创新构思能力，也使之萌芽了一定的工程意识。

《工程图学》-3对应原《计算机绘图》课程。计算机绘图为工程图样提供了先进的方法、手段和工具，使绘图质量和效率提高，而制图原理是计算机绘图的基础，两者相辅相成。在开始讲授“组合体”时，在教学中穿插安排了《工程图学》-3教学单元的学习。CAD的学习重点放在上机绘制机械图样的实训上，以项目为载体，结合《工程图学》-1中的一些教学内容进行讲解。指导学生不只是学会某个绘图软件的使用，而是学会用这个软件去设计和绘制与生产实际相符的图纸。这必然要和《工程图学》-1中的基本知识结合起来。再如将复杂的组合体等内容放在CAD中，借助CAD建模讲解。在授课时，老师通过对形体建模、剖切、改变观察视口及动态演示，让学生从不同位置，不同角度观察，加深了学生对各种复杂形体的空间结构和组成的理解，从而提高了学生的空间想象能力，计算机绘图的融入也有效提高了学生学习工程图学的兴趣。同时，在这个过程中介绍CAD的功能和操作方法，使同学们能迅速掌握CAD的绘图方法和步骤，能熟练正确地绘制出机械图样。

《工程图学》-2对应原《互换性与技术测量》课程。在开始讲授“零件图”时，在教学中穿插安排了《工程图学》-2教学单元的学习。对教材内容进行了较大的精简和删除，以实用、够用为度，将教学重点放在“表面粗糙度”、“尺寸公差与配合”和“几何公差”的概念、含义及标注等方面，和《工程图学》-1中的“零件图”的技术要求结合起来，并和CAD中的尺寸标注设置及块的设置穿插在一起讲授，提高教学效果，增强学生的理解和实际应用能力。扩展并增加了基本测量技术知识，通过实验和现场教学，指导学生如何检测，进一步理解零件加工中的技术要求的目的，并为测绘实训打下基础。

三、教学方法及教学手段的改革

1.改进教学方法，引导学生“做中学”。在教学过程中，构建“以教师为主导，学生为主体”的教学环节，使学生在“做中学”，发挥学生的积极性和主动性，调动和激发学生的参与意识和学习兴趣。学生课前预习，带着问题上课。课堂上，教师采取“精讲多练”和“启发式”教学方法，针对学生普遍存在的一些共性问题，结合典型例题和工程实例进行集中讲解；对于有些内容则采取提问、讨论、再讲解的方式教学。例如学习剖视图时，在教师讲授其基本概念和知识后，出一道题先由学生对形体进行分析研究，根据形体的内外结构形状和特点选择合适的表达方法，教师再根据学生在做的过程中出现的问题进行讲解并给出答案。在机件表达、零件图、装配图等内容中，结合工程实例，构思一些综合性强的大作业，对学生进行综合性的训练。训练学生独立分析的能力，培养学生的创新能力和知识应用能力。

2.强化实践教学，实施“基于项目教学”。基于项目的实践教学是在完成工程图学的课程教学后，组织学生进行装配体的测绘，提高学生的工程和实践能力。教师给出任务，学生在教师的指导下，借助测绘工具独立完成零部件测绘，绘制装配示意图和相关零件草图，最后完成装配图和零件图。在装配体的测绘中，要求学生必须了解装配体的工作原理及各零部件在装配体的作用。由于在《工程图学》-2中已学习了相关的测量技术及方法，有效的提高了学生的测量知识和技能，在测绘实践中，学生能很好的应用测量技术知识，完成测绘。测绘时，教师充分发挥学生的积极性和能动性，将学生分为若干小组，每个学生既分工明确，又密切合作，每个学生承担一部分零件的测绘，再由学生小组集体分析装配体的工作原理和装配干线。最后根据测绘手工绘制的装配示意图和相关零件草图，用尺规绘制零件图和装配图，然后再利用CAD软件绘制出一套完整的装配图及零件图，使现代计算机绘图技术与传统工程制图有机融合起来。考核时，由指导教师针对每个学生所画的装配图对每个学生进行答辩，再根据每个学生任务完成情况和答辩情况，综合考核与评定。实践证明，机械制图测绘实训作为实践性教学环节，能提高学生的观察力、测量能力、徒手绘图能力及计算机绘图能力等综合制图能力[3]，对于巩固学生所学知识、强化工程训练、提高学生的动手能力都至关重要，学生的团队合作能力和创新能力也得到了提高。

四、结论

将《工程图学》、《互换性与技术测量》和《计算机绘图》这三门课程融合在一起，构成一个完整的新教学体系，开展一体化教学，使学生融会贯通的掌握相关的知识。这一工程图学新思路在培养学生的创新思维及学生的工程素质中必将发挥有效的作用。

当前还是使用和原三门课程相对应的三本教材，为便于学生学习，不断深化和完善教学改革，有必要将三者融合编制一套完整的教材，这也有利于教学实施。

参考文献：

[1]陆载涵，毕万全，等.工程制图[M].北京理工大学出版社，2010：1-125.

[2]陈锦昌，陈炽坤，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.

[3]赵忠.高职《机械制图》模块化教学改革[J].长治学院学报，2005，22（5）：76-77.