工程图学能力培养论文

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1改革的背景与意义

1.1改革背景为了能够最大限度的符合先进生产方式的需要，在制图教学中，欧美等工业发达国家开始使用计算机图形学理论、工程数据库、特征造型及变参设计等。从八十年代末期开始，美国逐步形成以工程设计为主线，进行工业设计基础知识、投影知识、三维造型理论和图形表达等相关内容，采用的是一种新型现代工程图学的教学模式。在教学过程中主要强调的是三维立体的地位与作用，以三维立体为基本点，全面解读物体的构成原理以及相关的表达方法。二十一世纪初期，我国高校工程图学教学也开始借鉴美国，进行相应的改革，建立了以设计为主线、三维为核心的现代工程图形学的新教学体系，更加注重学生的工程实践能力的培养。

1.2改革意义以培养学生工程实践能力为主的工程图学实验教学改革，其主线为设计，核心为三维，也就是说根据设计方案的描述、零件造型、部件预装配，到生成二维工程图的整个过程，将徒手轴测图、仪器图等图学内容与工程设计相结合。从而使学生在学习中逐渐形成设计思维，并能够运用先进的设计表达方法。这种新的实践教学体系实现了计算机与传统的工程图学的融合，其时代特征十分鲜明，并拜托了传统的以二维图形为核心的教学方法，从原来的技能教学向思维方式的引导教学转型，注重培养学生的创新意识与创新能力，与当前工程设计发展变化的需要更加符合。

2改革的主要内容

2.1改革实施方案针对传统的工程图学实践环节进行改革，将传统的二维表达介质向基于几何造型系统的三维设计介质转移，突出“三维”和“设计”两个重点。工程图形学课程的核心理论是计算机造型理论、摄影理论，课程教学的主要目的就是为设计服务，提高学生的设计能力，所以在新的发展形势下，要提高学生实践能力，就要培养他们设计产品的构思和利用现代技术表达设计理念的能力。只有加强工程图形学课程的实践教学，形成适应时代需求的实践教学体系，培养的学生才能适应时展的需要。

2.2主要研究内容

(1)增强表达能力及三维形象思维的培养。三维模型是一种抽象模型，但是相比于其他的抽象模型更符合人类形象思维方式，并且在现代工程设计中又具有独特的优势，所以，应用范围越来越广。但是三维造型和二维投影不同，所以一定要对学生进行专门的轴测图训练，提高他们的空间想象能力。此外，利用CAD制图软件也可以实现将模型与其投影对应，这样对学生理解三维模型与二维投影的对应关系非常有帮助。

(2)增强团队精神和协同设计的培养。协同设计主要是对团队进行分组，组建三维零件库，在虚拟条件下进行预装配，让学生在设计、装配的过程中逐步了解和掌握现代工程设计的特点，培养团队精神。

(3)增强强化现代工程设计和表达意识的培养。教学的开展主要围绕“设计”进行，安排开放性作业，让学生在设计过程中充分发挥想象力，运用所学知识进行“自主设计表达”，现代化设计工具对现代工程设计来说非常重要，在其在处理图形文件的方式上应用最多。所以，要重点讲解工作原理。

3改革的主要方法

3.1教学方法以工程设计作为主线，对设计的投影知识、设计基础、三维造型等进行详细的实现活动。在整个实践的过程中突出三维立体的作用，并从三维立体入手，对物体构成的原理进行全面的理解和表达。学生首先通过徒手绘制轴测图，展示设计方案；其次在计算机上建立三维模型，并对其进行工程分析、虚拟预装配、生成零件图；最后拼画二维装配图的仪器图等。在这个过程当中，将计算机辅助、仪器图和徒手轴测图等知识和工程设计相结合，让学生养成现代先进的设计思维，并掌握先进的设计方法。

3.2教学实践

(1)选题阶段。在该阶段主要是教师为学生提供相关的工程设计的命题。学生则通过对市场的调研，从而确定命题研究的方向，之后再开始查找研究的资料，并最终确定设计的方案。通过对学生采用开放式训练，可以使自身的发散思维和逻辑思维得到有效的培养，并且可以使学生的工程意识得到激发和发挥。

(2)通过轴测图展示学生设计的方案。通过采用轴测图的方式，让学生学会徒手绘制三维立体的草图，并对设计的产品做初步的描述。进行描述。在工程上轴测图是一个很好的辅助图样，通过轴测图的绘制还可以增强学生的空间概念，培养学生的空间想象能力，使学生画图、看图水平得到全面提升。

(3)利用计算机辅助设计的阶段。并采用常用的CAD三维立体软件，对模型进行初步的虚拟预装，使得其成为二维的工程图。可以使学生三维造型、绘图及其表达技能得到全面的提升，还可以增强学生三维实体造型及其表达部分的工程意识。学生在进行三维零件的特征设计时应该以零件形成的加工工艺流程作为引导，在进行工程图的生成制作时则应该以机械制图国家标准的规定启发学生，使学生的规范意识和标准意识得到提升，培养学生的多学科工程的实践能力，将工程实际与课程内容紧密结合在一起。

(4)拼画装配图阶段。根据前述产品零件图和设计方案，拼画部件的二维装配图。上述实践教学体系具有时代特点，在天津大学机械类2013及2014级学生实施取得了卓有成效的收获。以计算机几何造型为核心的图形学与工程设计紧密结合为一体，培养了学生形成自顶向下的设计思维方式，掌握了先进的设计表达方法，培养学生了现代设计意识。

(5)拓展阶段。组织学生参观学科实验室，如请教师做“微铣削加工研究现状及发展趋势”等前沿技术讲座，介绍微铣削加工背景、加工特点、加工应用、研究现状及发展前景。学生加入相关的课题研究，如微/纳操作系统，如图2所示，喷涂设备及系统，如图3所示测喷机器人。

4后记

目前针对工程图学的教改的研究是在课程当中如何将传统的采用二维表达的介质往基于几何造型的三维设计介质转变，从而更好的做好对学生工程的意识。因此，该教改其主要的创新点为：第一，有效的在学生中强化了三维设计思维。本文结合学生的认知情况，并以三维高度研究投影理论作为基础，对其中的数和形进行深入的分析，从而揭示计算机几何模型在当前设计当中应用的核心地位。第二，实现了技术和内容的结合。在内容上采取将计算机辅助设计、画法几何、机械制图等融合，减少了机械制图、画法几何的内部的结构，额外增加了轴测图、计算机辅助设计及表示方法等，以适应目前工程设计的需要。第三，更注重现代表达。在“设计”主线下，将“设计表达”所需的理论、规律及技法集成组织教学。同事在教学中通过开放型的教学方式，不断激发学生对创作和设计的热情，以此为后续的培养提供基础。

作者：徐健姜杉陈东祥景秀并单位：天津大学机械工程学院