“工程制图”课程与大学生工程能力的培养

摘要：在大学的机械类、电力类、材料类等专业中，“工程制图”是一门不可或缺的重要基础课程。首先，它作为工程设计的启蒙课，旨在培养大学生的空间想象力。其次，“工程制图”不仅包含系统的理论知识，而且强调实践性。因此，“工程制图”对于培养大学生的绘图技能和工程能力具有非常重要的意义。“工程制图”课程将实践操作与理论学习相结合，使学生能够将所学知识应用到实际工程中，在培养准确性和标准意识、培养空间思维和设计能力、培养表达能力及团队合作精神、提升工程实践能力及专业素养等工程能力方面起到了重要作用。

关键词：工程制图；工程能力；大学生

“工程制图”是工程技术类专业中一门极为重要的基础课程，通过学习工程制图，学生可以掌握图学基础知识和绘图技能，培养系统思维和工程实践能力。然而，近年来发现不少大学生在工程实践中存在制图能力较弱的情况，这不仅影响了他们的工程设计水平，也影响了其对工程实践的参与度和主动性。因此，对于“工程制图”课程学习与大学生工程能力培养的研究变得尤为重要。

1“工程制图”课程的学习方法

1.1理论学习

“工程制图”课程包含了丰富的理论知识，学生需要通过多种途径来学习和掌握工程制图的基本概念、原理和规范。学生需要扎实地掌握工程制图的基本理论，深刻地理解图纸上的空间物体形态与其投影之间的相互联系，对所绘制的图像在二维与三维之间的转换进行认真思考与分析。同时，学生需要注意工程制图中抽象概念的形象化和具体化，逐步提高空间逻辑思维能力和形象思维能力［1］。

1.2实践操作

“工程制图”是一门注重实践性的课程，其目的在于培养和提高学生的工程素养和能力。学生仅依靠书本理论知识是远远不够的，必须通过实践与创新，结合大量的实践操作来巩固理论知识。在课程的学习中，学生主要通过尺规绘图的方法验证所学的知识，并了解计算机三维造型设计软件Pro/E、UG、SolidWorks等。这样有助于学生在大学早期就能接受先进的工程制图设计方法和理念，为后续的专业学习打下坚实的基础［2］。

学生学习“工程制图”这门课程需要掌握形体分析方法、线面分析方法等实践方法，通过完成一系列的绘图作业或实践课题，培养学生独立分析问题的能力，解决识图及画图能力，从而提高工程实践能力［3］。在学习“工程制图”课程期间，学生需要积极培养阅读工程图纸和绘制工程图纸的习惯。在学习过程中，应该形成良好的工作作风，始终保持认真严谨的态度。这是由于在工程设计及制造领域，即便是微小的绘图和阅读工程图纸错误，也有可能给生产带来不同程度的损失。

1.3设计项目

“工程制图”课程中通常会布置一些设计项目，学生需要独立或合作完成一些实际工程设计的图纸。这些设计项目旨在让学生将理论知识应用到实际工程中，培养学生的创新思维和问题解决能力。“工程制图”课程项目设计活动中师生之间可以采用互动式教学，旨在起到活跃课堂气氛，鼓励学生自主参与到工程制图项目设计之中。项目设计不仅可以提高学生参与度，充分激发学生主动思维，共同讨论出解决问题的思路和方法，还能使每位学生获得更多的辅导学习的机会［4］。

1.4反思与总结

在“工程制图”课程的学习过程中，学生还需要不断进行反思与总结，是否真正做到了将上课所学到的知识灵活运用于实际问题中。他们可以回顾自己的绘图过程，找出问题和不足之处，并寻求改进的方法。此外，学生还可以通过与同学和教师的交流，分享彼此的经验和心得，共同进步。教师在教学过程中要加强对学生的引导，让学生在做好课后练习的基础上，多动手练习及思考，做到熟能生巧［5］。同时，通过将“工程制图”课程与实际工程问题、科学前沿和相关学科知识相结合，可以激发学生的多元思维［6］。

2“工程制图”课程的要求

2.1熟悉绘图规范

“工程制图”课程要求学生熟悉绘图规范，如图纸的尺寸、线型、标注和符号等，并具备查阅标准零件的尺寸大小、标准结构、公差与配合等国家标准的能力，主动养成遵守工程制图国家标准的良好习惯，以确保所绘制的图纸符合工程实际需求，不断提升我们查阅国家标准的工程能力［7］。此外，熟悉工程绘图的规范标准可以避免一些由人为主观因素而引发的绘制图纸的错误，降低设计出错的可能性，减少不必要的纠错和重复设计的步骤，从而提高工程设计的质量和效率。

2.2理解工程图纸

工程图纸是工程设计的重要表达方式之一，学生需要理解图纸上的信息，包括识别图纸上各种线型、符号和标注等，以正确地理解和表达工程设计意图。学生要熟悉机械制图的国家标准，理解组合体三视图表达方法、常用零件图、剖视图及装配图的画法，提高阅读和理解工程图纸的能力。

熟练掌握“工程制图”课程内容需要学生平时留心多阅读课本上实际的工程图纸，旨在建立和培养较好的空间想象力。在生活中多去注意观察实体模型，对照图纸画出工程设计模型的三视图，以此来锻炼识图能力［8］。对于一些较为抽象的线型与线框，需要借助实际模型来加深印象，必须认真仔细地理解每个尺寸或标注符号，不能忽略或马虎对待［9］。若图纸中有表述不清或尺寸缺失的部分，必须通过其他途径寻找准确的信息，如请教专业人士、查阅资料等。

2.3熟练掌握绘图工具和软件

学生应掌握基本的尺规作图等操作技巧，并能够利用这些工具和软件进行高效的图纸绘制和编辑。在熟练掌握CAD绘图技能后，首先，学生可以更容易地了解工程制图的基本知识和技能，使其更快、更准确地理解工程制图。其次，可以提高学生的学术研究能力，不仅可以将其用于工程设计和制图，还可以用于学术研究，例如进行结构分析、流体仿真等模拟计算。最后，可以提高学生的职业竞争力，在机械、电气、建筑等［10］多个领域使用CAD进行绘图和设计已经成为设计人员的标配，熟练掌握CAD可以帮助大学生拓展未来职业发展道路选择。

2.4培养空间想象能力

空间想象能力是学生在“工程制图”课程学习中至关重要的能力之一，培养学生的空间想象力也是“工程制图”教学的主要任务之一。为了提高学生从平面到空间的转化能力和从空间到平面的构思能力［11］，他们需要通过阅读二维工程图纸，运用正投影的三等关系（长对正、高平齐、宽相等），结合形体分析法及线面分析法，在脑海中形成三维结构模型，培养空间想象能力。同时，学生也需要掌握将三维物体的零件在图纸上进行二维表达的技巧。综上所述，发展和培养学生的空间想象能力是“工程制图”课程的一个重要要求。

3“工程制图”课程对工程能力的培养作用

3.1培养准确性和标准意识

学生需要仔细阅读和理解绘图规范和国家标准等，并精确地绘制各种线型、符号和标注，需要注意绘图尺寸、线型、比例、标注等方面的准确性。细心、严谨的工作态度和标准意识，是进行工程设计和实施工作的基本要求之一。教师可组织学生进行大量的实践绘图训练，要求他们完成各种有关工程制图的绘图任务。在实践过程中，教师可以重点强调图纸的准确性和规范性，并及时进行批改和指导。通过选取一些典型的工程图纸范例，展示绘图规范和不规范的对比，分析不符合规范的图纸可能引发的问题和风险。鼓励学生观察并提出改进的观点，在讨论中引导学生逐渐认识到绘图规范对于工程实际应用的重要性。此外，教师通过翻转课堂的方式，安排学生分组调研一些工程项目实施中由于工程制图准确性不高而导致的问题和事故。学生通过分析案例，将认识到准确性对工程实践的重要性。通过对细节的严谨处理，学生逐渐形成对规范化操作的习惯和重视，从而培养了对规范化和标准化工作的认知和重视意识，进而形成注重细节、精益求精的工程意识［12］。

3.2培养空间思维和设计能力

通过绘制和解读工程图纸，学生可以培养自己的空间思维和设计能力，学会将三维的物体形状和结构转化为二维的图纸。学生接触到空间思维方法，培养了对空间思维的感知和认知，从而更好地理解和分析工程设计问题。针对不同专业的学生，通过“工程制图”课程中的项目化教学方案，学生有机会参与实际工程设计，发挥创新思维，在实践中探索设计方案和解决方法，培养自己的创新思维和设计能力。例如，对于机器人专业的学生而言，教师可提供机器人基本构造和结构的基础知识，包括各种传感器、执行器和连接件的功能和特性。学生理解机器人的构造和工作原理是培养空间想象能力的基础，因此引导学生分析和研究一些经典的机器人案例，理解其空间构造和工程制图过程。同时，教师可利用虚拟仿真软件，模拟机器人的运动和工作过程，帮助学生更好地理解机器人空间布局和设计要求。对于工业设计专业的学生而言，“工程制图”课程要求学生在图纸绘制过程中考虑工程美学和实用性，从而使学生理解设计与实现之间的联系，注重图纸的美观和结构合理性，培养了审美与判断能力［13］。

3.3培养表达能力及团队合作精神

学生在绘制、解读工程图样的过程中，学会准确地传达自己的设计意图，理解他人的设计要求。学生通过完成一些基础的机械零件图、装配图等单独绘图任务，可以提高自己的图纸表达能力，并学会清晰地传达设计意图和细节要求，通过图纸来进行有效的沟通与交流［14］。尤其是在机械专业的课程设计过程中，一般是需要团队合作的机械结构项目，教师首先需要组织学生团队进行设计方案的讨论和图纸绘制的评审。通过多轮的讨论和评审，学生可以学会有效表达自己的观点和设计想法，同时接受和理解他人的意见和建议，从而提高沟通表达能力和团队合作精神。这促使他们认识到工程中沟通与交流的必要性和重要性，形成对协作、沟通和团队合作的工程意识。

鼓励学生参与校内外机械比赛或与企业合作的设计项目。在实践过程中，学生需要与团队成员密切合作，共同完成一些复杂的机械设计和制图工作，通过与他人的分工合作，将有助于培养他们的团队合作意识和能力；学生需要通过合作熟悉团队成员的不同才能，学会协调与管理团队资源，培养了团队协作与管理能力。这对于今后工程项目设计的实施开展和团队工作具有重要意义［15］。

3.4提升工程实践能力及专业素养

工程思维能力的培养是提升工程实践能力的基础，即通过系统化的、创新的、综合的方式来解决问题的思考方式。在培养学生工程思维时，可以通过开展工程实践项目、组织工程竞赛等实践方式，让学生在实践中学会观察、分析、解决问题的能力，不断积累实践经验，提升解决实际工程问题的能力。在“工程制图”课程学习过程中，学生需要不断解决各种图纸绘制与编辑中遇到的问题。他们需要分析问题的原因、找出解决方案，实施并进行验证［16］。这样的实践过程培养了学生的分析与解决问题的能力，为他们在工程实践中遇到问题时提供了基本的思维和方法。

“工程制图”课程内容体系的设计目的是帮助学生更好地就业；宗旨是提高教学质量，通过这门课程培养学生的专业素养和综合工程能力［17］。学生可以了解工程制图的相关理论知识和技术要求，学会使用工程绘图工具和软件，掌握绘图规范，从而在未来的专业发展中具备竞争力。“工程制图”课程中的设计项目通常涉及一定的工程项目管理，学生需要从规划、协调、控制等方面进行项目管理，包括时间管理、资源管理、进度监控等［18］。通过项目管理的实践，学生可以培养自己的项目管理能力，为将来参与实际工程项目提供基础，不断提高工程实践能力及专业素养。

结语

工程制图作为工程设计的基础性工作，学生需要理论联系实际，熟悉绘图规范及标准，在此基础上阅读图纸，掌握尺规绘图的基本知识和AutoCAD软件的二维表达，在实践过程中不断提高空间想象能力。“工程制图”课程的学习与传统的理论课不同，它强调培养学生的准确性和标准意识、空间思维和设计能力、表达能力及团队合作精神，以及提升工程实践能力和专业素养等工程能力。

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作者简介：林艳艳（1991—），女，汉族，浙江台州人，工学博士，副教授，研究方向：超混杂复合材料成形技术。