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[摘要]本文探讨了目前工程图学教改情况，结合本校实际以培养创新型工程科技人才为目标，优化教学内容，把传统教学和多媒体课件CAI以及绘图软件AutoCAD及Pro/E有机融合，使教学和工程需要紧密联系在一起，充分发挥学生的积极性和创造性，取得了良好的教学效果。
[关键词]工程图学 教学改革 AutoCAD Pro/E
一、引言
工程图学是研究如何运用正投影的基本原理绘制和阅读机械图样的学科。是一门既有系统理论又有较强实践的技术基础课。该课程是将知识、实践、素质和能力统一的综合型课程。肩负着培养绘图和读图能力、空间想象力、构型设计能力、使用绘图软件绘制工程图样及进行三维造型设计能力以及工程意识的培养。是现代设计中不可缺少的能力之一。
（1）国家制造业发展对工程图学教学提出了新要求
在科学技术高速发展的今天，数字化创新三维设计软件在制造业的应用逐渐普及，三维CAD系统可以生产高度真实感照片，提供市场部门、客户、供应商使用；三维产品数据可以直接传递给制造部门，进行数据加工编程；可以提供给专用程序进行有限元分析，可以输出至快速成型设备制作样品等。因此在生产和设计中运用三维技术，已成为企业发展的重大突破点。针对三维设计软件在现代企业发展中的重要性，工程图学教学改革必须加强三维造型设计能力的培养。
然而从目前我国制造业现状看，二维工程图和三维工程图并重的阶段还会长期存在。①二维工程图在表达上比三维图更准确和清楚且易于标注尺寸且有与ISO接轨的国家标准，消除了国际间的技术壁垒，为技术交流和贸易往来打开了通道，三维的国家标准还没有建立起来，不利益行业交流。②国内企业发展参差不齐，大多企业还使用二维工程图加工制造。
③工程图学的改革不仅仅是自身的改革，而要考虑整个课程体系的改革，现各专业基础课和专业课教材，二维图还起着重要的作用。因此培养二维工程图和三维工程图能力同等重要。
（2）从工程图学教学现状分析
传统教学重点是二维平面，研究如何用二维视图将三维形体准确表达出来。为了适应新形势，转变教学观念，我校近些年来一直在探索，已将三维CAD融入到工程图学内容中来，并开发了很多实用型课件，大大提高了学生的学习兴趣，同时教学也得到了大幅度提高。但从教学效果来看还是存在一些问题。比如：以前采用独立式模式即工程图学和AutoCAD独立介绍，先讲授工程图学，再讲授AutoCAD，基本上是灌输式的教学方法，AutoCAD脱离了工程图学的教学过程，只是教给学生软件绘图和构型思路，只起到了软件操作和训练作用。没有突出三维技术在教学中的应用，没有充分发挥学生的积极性和创造性。从课堂信息反馈情况统计看，课堂教学中的学生参与程度和学生对本课程学习的积极性、主动性这两个方面反映分数略低。在学生学习过程中也感到立体截切、相贯、组合体、剖视图这些内容时由于缺乏空间想象力，容易产生畏难情绪，失去学习兴趣。从而也影响了机械图部分的学习。因此着力加强实体构型能力，增强学生的感性认识，帮助其建立空间概念，增加形象储备，形象思维能力自然会提高。同时利用三维模型可以验证作业的正误，激发学习兴趣，加深对所学知识的理解。
（3）从后续课程和企业反馈情况分析
大部分学生存在的问题有绘图和看图能力差，对复杂形体很难准确表达，作图不规范， 徒手绘图能力差，对尺寸、公差含义不理解，实践能力和综合应用能力差，毕业后和生产实际脱钩。
综上所述，为适应新形势，更好地培养工程性、实践性、创新型人才，在总结近几年来教改经验的基础上，制定了新的教改方案。在学时不增的情况下，针对机械类120学时，优化教学内容，在原工程图学和AutoCAD两部分内容外又增加了Pro/ENGINEER，三部分内容有机融合，极大丰富了工程图学的内容，充分调动了学生的积极性和创造性，为后续课程和学生各项工程训练和参加各类设计大赛奠定了坚实的基础。
二、基于应用性、实践性、工程性、创新性的教学改革方案
（1）教改方案的原则和出发点
①三维设计软件的选取
目前广泛使用的绘图软件有AutoCAD,Pro/E,UG,CATIA，SolidWorks等等，AutoCAD是目前应用最广泛的绘图软件，具有强大的二维三维绘图及尺寸标注，图形渲染输出，定位准确，简单易学等特点，特别是强大的二维绘图功能是任何软件无法比拟的。
Pro/ENGINEER是美国PTC公司推出的博大精深的三维参数化软件，内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、动力学分析计算、动态模拟仿真加工、工程图输出等，到生产加工成产品的全过程，特别是参数化和尺寸驱动技术，可以通过修改尺寸来自动改变模型大小。现广泛应用于航天、汽车、机械、数控加工、电子等诸多领域。
②教改方案的原则
任何改革都要以工程图学的培养目标为主线，培养学生画图和读图能力的提高为标准，充分考虑学生的思维规律和教学规律，突出应用性、实践性、注重针对性，增强适应性，基础理论以应用为目的，以够用为度，以掌握基本概念，强化应用为重点，加强实践环节。因此删减画法几何部分应用教少内容，降低画法几何部分难度，如：垂直问题。适当减少仪器画图，增加计算机画图，增加徒手画图，加强零件和装配测绘等实践环节。根据学生计算机基础掌握情况及可操作性，将原来工程图学和AutoCAD相对独立教学模式改为阶段融入式教学模式。充分发辉CAD在教学中的作用，使学生在每个阶段都能学以致用。Pro/E软件学习为AutoCAD补充，工程图学内容扩展，加深对零件和装配体的造型和理解，为后续课程和课程设计、毕业设计，及各类设计大赛奠定基础。
（2）教改方案总体规划见表1
表1总体规划
详细计划见表2.
三、方案实施过程中要把握的几个问题
（1 ）牢牢把握工程图学的主要培养目的，把传统教学和多媒体课件CAI有机结合，把真实模型和虚拟三维模型有机结合。
由于学时有限， 其中又增加了AutoCAD和Pro/E 两个绘图软件的内容，加大实践环节。只能压缩工程图学的内容，所以要充分发挥多媒体课件信息量大、图形、文字、动画等效果生动，可再现性等特点，调动学生的学习兴趣和主动性，减少教师的劳动强度，缩短教学辅助时间。但课件停留时间短、不能结合学生的学习思维和实际讲课，所以要结合板书，重点内容要板书讲解作图过程和方法。
详细教学计划表二：
表2：详细教学计划
空间想象力的培养是由三维立体转二维图，二维想象三维形状反复练习才能形成，这也一直是学生的难点之一，没有空间想象力读图就无从谈起，虽然在多媒体教学条件下有很大改善，但遇到问题或稍复杂一些的形体，部分学生依然不能想象出物体的组成和形状。模型对形象思维能力培养起着很大作用，但模型有限，不可能满足每题一个，又不便于携带，所以将三维造型方法融入立体和组合体部分通过讲解三维造型方法，特别是一题多解造型能极大激发学生的创造力，经学生独立操作，使学生更直观的进入三维实体中，不仅建立了很多虚拟模型，而且对构型方法和对知识的理解和掌握大大提高，也激发了学习兴趣和创造力。为零件图和装配图打下坚实基础。零件图和装配图部分学习，可以手工、计算机绘图结合起来，制作零件模型和装配体模型，特别是Pro/E内容的引进，弥补了AutoCAD没有装配功能的不足，对机械图的理解大大提高。
（2）加强实践环节训练，提高绘图能力，徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图三者并重。
从以往的学习情况看，学生综合应用能力较差，所以加强徒手绘图训练，比如组合体部分加强轴测图徒手训练，零件图加强测绘训练，至少测绘2个零件，要求草绘轴测图和视图表达，标尺寸，再完成仪器绘图和计算机绘图。装配图测绘同样要求2个装配体的零件草图，然后仪器和计算机各画一张。要学好这门课仅靠课上时间是远远不够的，课下要拿出几倍的时间来练习，模型室全天开放，课外随时可以测绘观察各种模型，还要拿出足够的课下时间上机练习，教师要加强辅导，保质保量。这样才能收到良好的效果。
（3）把培养学生工程意识和贯彻、执行国家标准的意识贯穿整个教学始终。
个别学生缺乏严肃认真的态度和勤奋好学的精神，对标准认识不够，画图随意，没有工程意识，这就要求教师对每个环节要严格要求。另外标准不断更新，教师要随时了解新的动态，，不断学习新知识，教学内容要不断充实和更新，把最新的国家标准和学科前沿及时介绍给学生。
四、结论
通过对2011级机械类学生的考核情况分析， 通过采用分段融合式教学模式，大大提高了学生的学习积极性和创造性，加深了工程图学的理解，大大提高了画图和读图能力，和三维设计能力。Pro/E内容的增加，丰富了工程图学的内容，为后续课程和各类创新设计大赛奠定了坚实基础。提高了学生的整体素质。
[参考文献]
[1]余明浪.“工程制图”教学改革的反思和探索,工程图学学报,2009,5
[2]陈玉勇.二维和三维并重的工程图学教学思考,中国电子商务2010,6
[3]刘斌等.基于CAD技术的工程图学融入式教学模式研究,教学与研究,2009,5
（作者单位：华北电力大学机械工程系 河北保定）
[关键词]工程图学 教学改革 AutoCAD Pro/E
一、引言
工程图学是研究如何运用正投影的基本原理绘制和阅读机械图样的学科。是一门既有系统理论又有较强实践的技术基础课。该课程是将知识、实践、素质和能力统一的综合型课程。肩负着培养绘图和读图能力、空间想象力、构型设计能力、使用绘图软件绘制工程图样及进行三维造型设计能力以及工程意识的培养。是现代设计中不可缺少的能力之一。
（1）国家制造业发展对工程图学教学提出了新要求
在科学技术高速发展的今天，数字化创新三维设计软件在制造业的应用逐渐普及，三维CAD系统可以生产高度真实感照片，提供市场部门、客户、供应商使用；三维产品数据可以直接传递给制造部门，进行数据加工编程；可以提供给专用程序进行有限元分析，可以输出至快速成型设备制作样品等。因此在生产和设计中运用三维技术，已成为企业发展的重大突破点。针对三维设计软件在现代企业发展中的重要性，工程图学教学改革必须加强三维造型设计能力的培养。
然而从目前我国制造业现状看，二维工程图和三维工程图并重的阶段还会长期存在。①二维工程图在表达上比三维图更准确和清楚且易于标注尺寸且有与ISO接轨的国家标准，消除了国际间的技术壁垒，为技术交流和贸易往来打开了通道，三维的国家标准还没有建立起来，不利益行业交流。②国内企业发展参差不齐，大多企业还使用二维工程图加工制造。
③工程图学的改革不仅仅是自身的改革，而要考虑整个课程体系的改革，现各专业基础课和专业课教材，二维图还起着重要的作用。因此培养二维工程图和三维工程图能力同等重要。
（2）从工程图学教学现状分析
传统教学重点是二维平面，研究如何用二维视图将三维形体准确表达出来。为了适应新形势，转变教学观念，我校近些年来一直在探索，已将三维CAD融入到工程图学内容中来，并开发了很多实用型课件，大大提高了学生的学习兴趣，同时教学也得到了大幅度提高。但从教学效果来看还是存在一些问题。比如：以前采用独立式模式即工程图学和AutoCAD独立介绍，先讲授工程图学，再讲授AutoCAD，基本上是灌输式的教学方法，AutoCAD脱离了工程图学的教学过程，只是教给学生软件绘图和构型思路，只起到了软件操作和训练作用。没有突出三维技术在教学中的应用，没有充分发挥学生的积极性和创造性。从课堂信息反馈情况统计看，课堂教学中的学生参与程度和学生对本课程学习的积极性、主动性这两个方面反映分数略低。在学生学习过程中也感到立体截切、相贯、组合体、剖视图这些内容时由于缺乏空间想象力，容易产生畏难情绪，失去学习兴趣。从而也影响了机械图部分的学习。因此着力加强实体构型能力，增强学生的感性认识，帮助其建立空间概念，增加形象储备，形象思维能力自然会提高。同时利用三维模型可以验证作业的正误，激发学习兴趣，加深对所学知识的理解。
（3）从后续课程和企业反馈情况分析
大部分学生存在的问题有绘图和看图能力差，对复杂形体很难准确表达，作图不规范， 徒手绘图能力差，对尺寸、公差含义不理解，实践能力和综合应用能力差，毕业后和生产实际脱钩。
综上所述，为适应新形势，更好地培养工程性、实践性、创新型人才，在总结近几年来教改经验的基础上，制定了新的教改方案。在学时不增的情况下，针对机械类120学时，优化教学内容，在原工程图学和AutoCAD两部分内容外又增加了Pro/ENGINEER，三部分内容有机融合，极大丰富了工程图学的内容，充分调动了学生的积极性和创造性，为后续课程和学生各项工程训练和参加各类设计大赛奠定了坚实的基础。
二、基于应用性、实践性、工程性、创新性的教学改革方案
（1）教改方案的原则和出发点
①三维设计软件的选取
目前广泛使用的绘图软件有AutoCAD,Pro/E,UG,CATIA，SolidWorks等等，AutoCAD是目前应用最广泛的绘图软件，具有强大的二维三维绘图及尺寸标注，图形渲染输出，定位准确，简单易学等特点，特别是强大的二维绘图功能是任何软件无法比拟的。
Pro/ENGINEER是美国PTC公司推出的博大精深的三维参数化软件，内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、动力学分析计算、动态模拟仿真加工、工程图输出等，到生产加工成产品的全过程，特别是参数化和尺寸驱动技术，可以通过修改尺寸来自动改变模型大小。现广泛应用于航天、汽车、机械、数控加工、电子等诸多领域。
②教改方案的原则
任何改革都要以工程图学的培养目标为主线，培养学生画图和读图能力的提高为标准，充分考虑学生的思维规律和教学规律，突出应用性、实践性、注重针对性，增强适应性，基础理论以应用为目的，以够用为度，以掌握基本概念，强化应用为重点，加强实践环节。因此删减画法几何部分应用教少内容，降低画法几何部分难度，如：垂直问题。适当减少仪器画图，增加计算机画图，增加徒手画图，加强零件和装配测绘等实践环节。根据学生计算机基础掌握情况及可操作性，将原来工程图学和AutoCAD相对独立教学模式改为阶段融入式教学模式。充分发辉CAD在教学中的作用，使学生在每个阶段都能学以致用。Pro/E软件学习为AutoCAD补充，工程图学内容扩展，加深对零件和装配体的造型和理解，为后续课程和课程设计、毕业设计，及各类设计大赛奠定基础。
（2）教改方案总体规划见表1
表1总体规划
详细计划见表2.
三、方案实施过程中要把握的几个问题
（1 ）牢牢把握工程图学的主要培养目的，把传统教学和多媒体课件CAI有机结合，把真实模型和虚拟三维模型有机结合。
由于学时有限， 其中又增加了AutoCAD和Pro/E 两个绘图软件的内容，加大实践环节。只能压缩工程图学的内容，所以要充分发挥多媒体课件信息量大、图形、文字、动画等效果生动，可再现性等特点，调动学生的学习兴趣和主动性，减少教师的劳动强度，缩短教学辅助时间。但课件停留时间短、不能结合学生的学习思维和实际讲课，所以要结合板书，重点内容要板书讲解作图过程和方法。
详细教学计划表二：
表2：详细教学计划
空间想象力的培养是由三维立体转二维图，二维想象三维形状反复练习才能形成，这也一直是学生的难点之一，没有空间想象力读图就无从谈起，虽然在多媒体教学条件下有很大改善，但遇到问题或稍复杂一些的形体，部分学生依然不能想象出物体的组成和形状。模型对形象思维能力培养起着很大作用，但模型有限，不可能满足每题一个，又不便于携带，所以将三维造型方法融入立体和组合体部分通过讲解三维造型方法，特别是一题多解造型能极大激发学生的创造力，经学生独立操作，使学生更直观的进入三维实体中，不仅建立了很多虚拟模型，而且对构型方法和对知识的理解和掌握大大提高，也激发了学习兴趣和创造力。为零件图和装配图打下坚实基础。零件图和装配图部分学习，可以手工、计算机绘图结合起来，制作零件模型和装配体模型，特别是Pro/E内容的引进，弥补了AutoCAD没有装配功能的不足，对机械图的理解大大提高。
（2）加强实践环节训练，提高绘图能力，徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图三者并重。
从以往的学习情况看，学生综合应用能力较差，所以加强徒手绘图训练，比如组合体部分加强轴测图徒手训练，零件图加强测绘训练，至少测绘2个零件，要求草绘轴测图和视图表达，标尺寸，再完成仪器绘图和计算机绘图。装配图测绘同样要求2个装配体的零件草图，然后仪器和计算机各画一张。要学好这门课仅靠课上时间是远远不够的，课下要拿出几倍的时间来练习，模型室全天开放，课外随时可以测绘观察各种模型，还要拿出足够的课下时间上机练习，教师要加强辅导，保质保量。这样才能收到良好的效果。
（3）把培养学生工程意识和贯彻、执行国家标准的意识贯穿整个教学始终。
个别学生缺乏严肃认真的态度和勤奋好学的精神，对标准认识不够，画图随意，没有工程意识，这就要求教师对每个环节要严格要求。另外标准不断更新，教师要随时了解新的动态，，不断学习新知识，教学内容要不断充实和更新，把最新的国家标准和学科前沿及时介绍给学生。
四、结论
通过对2011级机械类学生的考核情况分析， 通过采用分段融合式教学模式，大大提高了学生的学习积极性和创造性，加深了工程图学的理解，大大提高了画图和读图能力，和三维设计能力。Pro/E内容的增加，丰富了工程图学的内容，为后续课程和各类创新设计大赛奠定了坚实基础。提高了学生的整体素质。
[参考文献]
[1]余明浪.“工程制图”教学改革的反思和探索,工程图学学报,2009,5
[2]陈玉勇.二维和三维并重的工程图学教学思考,中国电子商务2010,6
[3]刘斌等.基于CAD技术的工程图学融入式教学模式研究,教学与研究,2009,5
（作者单位：华北电力大学机械工程系 河北保定）