基于三维设计的制图类课程改革与实践

朱琳　寇小希　胡国田　王铁庆　李群卓　谷芳

摘要：根据本科专业评估要求，以培养学生的大工程意识和三维设计为目的，构建基于三维设计的制图类课程体系，突出三维设计思想，开展制图类课程教学体系和教学内容的改革。融合相近的教研室，组成教学团队，在设计类课程的各个阶段引入相应的三维建模内容，提高学生的设计能力，从而提高制图类课程的整体教学水平。

关键词：工程制图；三维设计；教学改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2017）38-0120-02

工程制图课程教学的任务是培养学生空间思维能力、构形设计能力、图形表达能力和应用计算机进行二维工程图绘制以及三维实体造型设计的能力[1]。近年来，计算机技术在各个行业已经得到普及应用。在工程制图领域，二维计算机绘图已经作为工程制图的一部分内容，三维实体造型设计作为工程制图课程的后续课程也得到不断加强，三维实体造型软件的二次的开发与应用也越来越深入和广泛，如何在工程制图教学中合理地融入二维计算机绘图与三维实体造型的思想与内容，使学生尽快地适应现代化教学、满足用人单位对学生的专业要求与计算机设计能力的要求，成为工程制图与三维实体造型设计教师教学改革的一项重要内容。

一、根据我校特点，构建新的体系课程

结合我校机械设计制造及自动化本科专业评估和“大工程”意识的指导思想，在全国普遍压缩理论课堂学时的压力下，我校在2014版培养方案中没有减少工程制图传统部分理论教学，而是将工程制图课程中二维计算机绘图与三维实体造型内容作为实践环节单独列出。作为两门选修课，二维计算机绘图与三维实体造型课程全部课时在计算机机房进行实践环节训练，完成了从手工绘图到计算机平面绘图、三维实体造型设计的制图类课程新体系的构建，进行了教学体系和教学内容的实质性改革。

在新的课程体系中，我校机械设计及其自动化专业由传统的工程制图一门综合内容课程，转变为工程制图主要讲述图学理论与传统手工绘图，计算机绘图和三维实体造型设计课程作为实践环节内容单设为两门课程，加强了计算机绘图和三维实体造型设计课程学生的动手能力。在完成课程设置后，基于三维设计为主线修订制图类三门课程的教学大纲，根据不同制图课程的特点，实现了传统手工绘图、计算机二维绘图与三维设计的有机结合。

二、以手工画图与计算机二维图为基础，以三维造型设计为重点，开展制图类课程的改革

以手工画图与计算机二维图为基础，以三维实体造型设计为重点，全面开展制图类课程的建设工作，以突出三维设计为特色，使传统手工绘图、计算机二维绘图到三维实体造型设计具有系统性和连续性，并将改革成果用于后续教学和科研活动中。

工程制图课程作为机械设计制造及自动化专业必修的专业基础课，主要研究绘制和阅读二维工程图样、在平面上解决空间几何问题的理论和方法，为培养学生的制图技能和空间想象能力打下必要的基础。传统的工程制图课程的主要任务是学习正投影法的基本理论及其应用，培养绘制和阅读工程图样的基本能力，培养空间几何问题的图解能力，培养空间想象能力和空间分析能力。课程改革中以传统手工画图为基础，安排手工仪器绘制工程图样和测绘零部件16学时。同时，安排二维计算机绘图选修课，全部为计算机房上机训练32学时，加强基础部分的实践环节与计算机应用能力，保证传统内容部分教学质量。

随着现代的设计方法和加工方法的普及应用，要求工程制图课程中学生必须掌握计算机三维实体造型设计的相关知识与应用技能。开展从传统理论教学、计算机二维绘图应用到三维实体造型设计的课程改革，是目前教学改革亟待解决的一个问题。

基于上述现状，我校在开设计算机绘图课程的基础上，在计算机绘图中增加了三维实体造型部分内容，主要是将计算机绘图中的二维三视图用AuotCAD软件拉伸、旋转与布尔运算功能创建为三维实体模型，为后续的三维实体造型设计课程打下基础，如图1和图2分别为拉伸体三维造型作业图例和旋转体三维造型作业图例。在新开的三维实体造型设计课程中，除了讲授常规的三维造型软件（Creo Parametric 2.0）的使用方法和三维模型的造型技能，还进行了针对后续机械设计教学和科研应用的训练。在三维实体造型设计课程中，将机械设计教学中课程设计图册中所有图例进行了三维实体造型，提高三维设计能力的同时，方便后续机械设计教学。图3为三维实体造型设计课程训练中学生所做学校科研生产中四行玉米覆膜播种机结构造型。

三、打破传统制图课程教学模式，组建复合型教学团队

我校传统上一直单独设立有工程制图教研室，在“大工程”思想意识指导下，我校合并了原工程制图、机械原理、工程力学、机械设計等教研室和课程组，成立新的机械工程系。组建复合型教学团队，打破了传统的工程制图教研室教师只讲授专业基础课的情况，合并后各教研室教师相互融合，专业基础课教师除了讲授本职的课程外，还参与专业课程中课程设计指导、学生生产实习指导和毕业设计指导等教学环节，有利于各学科老师的综合教学水平与个人科研能力的提高。

四、结论

基于三维设计的制图类课程改革与实践，以手工画图与计算机二维图为基础，以三维造型设计为重点，构建了新的课程体系，满足了现代的设计方法和现代加工方法的基本要求。在整个教学过程中，使传统理论教学、计算机绘图以及三维造型设计课程的改革与实践具有目的性、连续性和系统性。以三维设计为主线，组建复合型教学团队，提高制图课程类教学水平，实施拔尖创新型人才和“大工程”意识工程师的培养。

参考文献：

[1]李杰，蔡萍，魏昌祥.引入三维CAD的工程制图课程教学改革尝试[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2014，（6）：157-158.

[2]白柳.三维构形与工程制图相融合的研究与教学实践[J].图学学报，2015，36（1）：117-122.

[3]马亚丽.机械类本科专业“工程图学”课程内容体系与教学方法探讨[J].吉林工程技术师范学院学报，2013，29（1）：66-67.

[4]熊志勇，罗志成，陈锦昌，等.基于创新性构型设计的工程图学教学体系研究[J].图学学报，2012，33（2）：108-112.endprint