美国工程图学教育启发

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1工程图学教学

工程图学被称为工程技术人员的技术语言，是理工科各专业必不可少的技术基础课。它对于技术创造性思维的开发必不可少，学生通过这门课的学习不仅为后续课程打好坚实的基础，而且由于课程实践性强的特点，对学生综合能力的提高、创造性思维的开发以及严谨细致的科学作风培养非常有益。随着现代制造工业和计算机技术的发展和广泛应用，工程制图在现代社会的发展中越来越重要。工程图学已成为产品规划、设计、生产、加工和优化的必要的前提条件，而且将成为全人类间交流的工具。面对新时代的要求和希望，我们在工程图学教学内容、方法和考核等方面都有待改革，以适应时代的要求。从查阅到的美国的一些院校近年来的工程图学教学大纲可以看出，他们的教学内容、教学方法以及考核方法与我们有些相同，有些则不同，其课程的调整和变化都为了适应当代技术和工业的发展。在教学中，采用计算机辅助教学、多媒体技术和网络技术已成为主流。在工程制图教学中广泛采用的多媒体计算机教学方法，不仅缩短了学时，也加深了学生的理解。在教学内容上，加重了徒手草图和三维建模设计软件的份量，以产品的设计、制造为主线，注重学生创造性思维和实际动手能力的培养。对于学生成绩的评定较全面多样。更能真实地反映学生的实际水平。下面分别介绍美国一些大学的工程图学的课程内容、教学方式、考核方法以及教学制度。尽管我国的国情与美国不尽相同，但这些方面对于我们的工程图学的教学还是有一定借鉴和启迪作用，值得注意。

2课程的主要内容

在种类多样的美国高校中，工科专业的培养计划不尽相同，工程图学课的教学大纲也是各有特点。但讲授的内容大同小异。与我们类似，包括书写规范、绘图仪器的使用、徒手草图、投影理论、视图的布局、剖视及辅助视图、轴测图、尺寸标注及公差、计算机二维绘图及三维建模、零件图和装配图等。课程开始就从工程设计和制造的环节出发，强调课程的重要性和实际意义。虽然有些院校还讲绘图仪器使用等内容，但手工绘图主要采用草图形式，由于计算机绘图在绘图质量、效率、图样管理等方面具有的绝对优势，已成为工程技术人员所必须具备的基本技能，所以课堂上大量应用计算机二维绘图及三维建模。草图主要用于表达设计构形，根据草图转换成计算机图形或模型。再由模型生成工程图。画法几何内容通常作为一章出现，主要讲投影变换和表面展开等。课程一般一学期完成川，课堂讲课一般不到30学时，重点是图学理论，其他时间主要在机房进行C人D训练和完成作业，机械专业的工程图学课总课时一般不超过70学时。讲授的图学内容简明实用，教学中常用的计算机软件有:AutoCAD、IntelliCAD、Autosketch、cADKEY、sol记work，、solidEdge。和pmE等。前4个侧重二维绘图，后3个用于三维建模。

用的最多的是AutoCAD和Solidworks。比如弗吉尼亚州立大学工程技术学院20()4年春季学期的教学大纲要求学生掌握的内容包括:•能画物体的轴测草图;•会生成机械零部件的工作图;•使用CADD软件绘制二维图;•使用三维建模软件Solidwork。生成简单机械零件的实体模型•能从零件的实体模型生成二维图。应具备的能力包括:•讲出工程图学的重要性;•从零件的二维图形得出三维模型;•讲出工程图学标准和公差要求;•进行实体造型;•会使用快速成型机作出实际模型来评价设计水平。他们在课程学习中一直使用Autosketch和Solidwork。进行二维草图和三维建模的教学活动。有些学校〔’]在近年来直接使用solidwork，，从三维角度进行工程图学教学。他们认为使用这样的软件和设计理念，会使传统的图学内容缩减一半，诸如绘图仪器的使用、几何作图、画法几何、斜投影、文字书写及画线、甚至正多面视图的作图都不必讲授了。其课程目标集中在使学生学会如何用视觉方式进行工程设计交流和使用高级建模设计软件。根据1997年美国制造工程协会(SME)对许多行业的公司雇员的教育需求表明:大多数人都认识到由于cAD/cAM、尺寸标注和阅读工程图等工程图学方面的因素而影响了其竟争能力。美国国家先进制造协会(NACFAM)最近也推出了作为先进高效制造国家技术标准工程一部分的第四个CADD技能标准。他们认为学生应该具有良好的阅读工程图和CADD的能力。强烈建议图学教育界要努力提高学生在阅读工程图的方面、把读图能力与CAD相结合方面以及实体造型和形体表达等方面的能力。不容置疑，CAD有助于提高了学生读图能力和概念的理解。

但还是有一些CAD技能很好而缺乏读图能力的学生，对于这样的学生，可以通过实体模型和草图的训练来提高学生的读图能力。目前我国大多数院校还是以传统画法几何和工程制图为主，再加上少量的计算机绘图，上机条件也往往跟不上要求。无论是机类画法几何及机械制图还是非机类的工程图学课，都由于课时的减少而显紧张。由于旧的内容减不下去.又加人了不少新内容，而且内容偏多、偏细。教师为应付这些内容只能讲得多，而与学生一起练习的时间很少。这样学生虽然听了很多课，却不能完全转化成自己的技能。只有改革现有课程体系，去掉现在用处不大的内容，加人新知识，改灌输为引导，增加实践环节，才能改善教学效果。

3多样的教学培养方式

为了使学生掌握基本的图学规范、徒手草图、计算机二维作图和三维建模的方法以及读图能力，在教学中，老师要利用多媒体及教具模型进行课堂讲解、引导学生自己去探索、去发现新知识，组织学生课堂讨论、布置作业和上机辅导。一些院校要求学生把作业以及对课程的问题和建议都存放在特定的文件夹中，老师可以访问每一个学生的文件夹及时了解每个学生的学习情况和要求，有针对性地调整教学。为了在一学期内完成图学理论和CAD内容，课堂讲授的内容和上机内容往往是并行的，也就是说，学生在机房学习三维建模软件，在教室学习图学知识。除了课堂学习，阅读相关的参考书，学生还可以通过教学光盘、以及网络环境进行自主学习。不少大学网站都有自己的工程图学网络教学系统〔’〕。上面既有课件、授课视频、作业及答案，还有学习游戏和问答题。由于工程图学课程的特点之一就是实践性强，学生必须通过实践才能获得真正的知识和能力。为了培养学生的自学能力和创造能力，除了完成每次课后作业，很多学校从课程中期开始就要求学生分组准备一个综合性的设计项目，内容包括相关零件的造型、装配结构的造型、每一部分的工作图、集体作业、说明该设计项目的报告、装配结构动画、宜传海报等，被选定的学生要在全班用幻灯片讲解约3一5分钟的项目内容。有条件的还可以利用快速成型机做出实物展示，评价设计水平。组内的每一个成员都要对整个项目负责。在整学期内会对该项目的进展进行检查。在期末考试前后要提交上去。如果组内有人不积极或落后了，其他成员要保证整个项目的完成。在准备过程中，学生们交流了学习经验，也培养了学生们的团队合作精神。我国的很多院校目前都引人了多媒体及网络教学系统，但要研究如何更有效地利用多媒体系统提高教学效果。由于很少进行综合设计项目这样实践活动，不但学生缺乏学习的兴趣，而且也体会不到本课程的实际意义。因此应向学生提供这样的综合实践的机会，为后续课的学习打下良好的基础。

4全面的成绩考评机制

考察学生是否通过学习掌握了应有的知识和技能，单凭期末考试是不够的，因此学生的成绩要从多方面评价，使考核成绩充分体现学生的综合能力。在各院校的教学大纲中都有明确的考核规定。考核形式包括每次的课后作业、3一5次针对内容模块的随堂测验、课堂讨论表现、设置题目、课堂笔记、读书报告、上机操作情况、期末考试以及综合设计项目等等。不同的院校可能有所差别闲[ll[8J(如表1)，但基本上都是从平时作业、考试测验和综合设计项目三方面衡量，所有作业和侧验的评分还考虑文字和语法的规范性。而且平时作业和设计项目所占的分数通常较大;考试和测验占分较少。只有各项成绩都超过满分的50%才算总成绩通过。国内目前还是以传统的期中和期末考试的方式占多数，这种方式捆住了教师的手脚，也使学生为应付考试而注重片面的东西，从而束缚了学生能力的发展。因此必须从考试改革开始，促进整个课程的改革提高。类似美国院校的考试形式已出现在国内部分院校[9]的工程图学课上，考试的改革已经取得了显著的效果，考试不仅能反映学生知识的掌握程度及技能的高低，也培养学生的学习兴趣和感情，培养学生学习的能力。

5相关的学习管理制度

为了从制度上保证课程教学的顺利进行，各学校都规定了严格的学习和考评制度，通常要求学生除非有残疾，否则都要按时上课，不能缺席，必须按规定时间参加测验或考试，过后一般不允许补考，事先通知的特殊情况，即使允许参加补考，但其最高分数也要降低一两档。考试中的问答题只给予课堂不缺席的学生。作业要求按时正确完成，如有错误要求一定更正。要求上机操作的任务要在下次课之前完成。而且教室及机房内禁止带食品和饮料等等。此外，为提倡学术诚信以保证自由、公平的学术研究气氛，诸如剿窃、欺骗等破坏学术诚信的行为就意味着破坏学校的声誉，而要受到纪律处分。轻则丧失作业分、课程学分，重则被开除学校。这些制度有效地保证了工程图学课的教学过程正常进行和培养目标的实现。

6结束语

从以上几方面可以了解到当前美国的工程图学教育的主要现状，即面向产品设计与制造，精简传统内容、在引人CAI、CAD/CAM的基础上，强化徒手草图、计算机三维建模和读图能力的培养。利用健全的管理制度和考核方法，使工程图学教育随着新形势要求不断发展。这对于我国目前的工程图学的教学有着很好的借鉴惫义，面对我国快速蓬勃的经济发展而对我们提出的要求，必须改革我国工程图学课程的教育现状，通过多方面的不断努力，一定会取得满意的教学成果。