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摘要工程制图是工科院校的一门重要技术基础课，实践教学是工程制图课程的必备环节。本文对几种有效并且可操作性强的实践教学方法进行了探讨，这对于适应课程教学改革与课程水平的提升，完善机械制图课程实践体系具有一定的意义。
关键词 工程图学 实践教学 测绘 模型
中图分类号：TB23 文献标识码：A
Practice Teaching Research on Engineering Drawing
SUN Wei, CHEN Liang, ZHANG Ruiqiu
(South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510006)
AbstractEngineering drawing is an important basic technology courses of engineering schools, practice teaching is a necessary link of engineering drawing. This paper discusses some practice teaching method that of effectiveness and operability, it has certain significance to the adjustment course teaching reform andthe improving of curriculum level, and the perfect of mechanical cartography curriculum practice system.
Key wordsengineering graphics; practice teaching; surveying and mapping; model
1 工程制图实践教学的重要性及意义
工程制图是工科院校的一门重要技术基础课，工程图学教育的基本目标是培养学生图示、图解以及读图、绘图的能力和空间想象力。同时，工程制图是与工程实践紧密结合的一门课程，学生需要通过不断的、大量的实践活动来理解和应用课堂上学到的理论知识，而这些基本理論、基本知识和基本方法是学生进一步学习专业课程必备的基础，对学生后续的专业课学习、课程设计和毕业设计都有很大的影响，同时也是今后参加工作必备的技术基本功。①因此，要想在机械制图的教学过程中取得最好的教学质量和成果，必须加强学生实践能力的培养，重视实践教学。工程制图实践教学的方法多种多样，很多学校都在这方面做了有益的尝试，本文就几种有效且操作性强的方法进行了讨论。这对于适应课程教学改革与课程水平的提升，完善机械制图课程实践体系具有一定的意义。
2 工程制图实验教学方法
2.1 模型制作
工程制图是一门研究如何将工程领域的三维形体进行二维表达的课程，如果能够将课程中的某些内容采用模型制作的实践教学模式，不仅能够增加学生的学习兴趣，还能够更好地理解课程中的难点问题。例如相贯线、截交线部分历来是教学中的重点和难点，常规的教学方式通常是采用截交线或相贯线实物模型展示，或利用多媒体课件进行虚拟模型展示，以帮助学生理解。但部分学生因为缺乏空间想象力和空间分析能力，这种被动的教学方式依然不能使学生透彻理解，导致这部分的学习很困难。模型制作实践教学的目的就是要使学生通过积极思考、图形绘制和动手制作等过程，来更好的理解制图课程中的重点与难点。
对于截交相贯立体模型制作是一种新颖且有效的实践教学方法。付成龙等提出一种机械制图研究型小课题，②选取“平面与立体相交”和“立体与立体相交”作为研究型小课题的出题范围。如选取圆柱和圆柱相贯，或选取平面体曲面体切割等题目，不指定制作模型的方法或材料来限制学生的思路，鼓励学生采用新颖的方法，通过分组合作、综合利用所学的知识，包括本门课程和其他课程（如高等数学），经过积极思考，自己设计模型的制作方法。通过模型制作的过程，可以帮助学生培养建立独立思考能力和创新能力，并对截交线与相贯线的形成有了深入理解。
2.2 模型拼装
组合体这部分形体大多是由机器零件抽象而成的几何模型，是“几何化”、“理想化”的机件，在整个机械制图的教学内容中起着举足轻重、承上启下的作用，既是教学的重点，也是教学的难点。利用组合体叠加、挖切等造型特点设计相应的组合体拼装实验是一种非常有效的实践教学模式。教师可以向学生提供由如泡沫塑料等容易切割、容易叠加粘合的材料制作的基本形体，也可以由学生自己选取适当材料。在题目选取上，可以采用常见的二求三的题型，给出组合体的两个视图，引导学生先应用形体分析法进行构思，分解基本形体，再对各个基本形体应用线面分析法进行观察与分析，并研究各基本形体之间的表面过渡关系和相对位置，综合想象出组合体的整体形状，并完成模型的制作与拼装。实验成果要求提交拼装好的组合体以及画好的三视图。通过实验，把空间想象、构思形体和表达三者结合起来，激发学生的学习兴趣，促进读图、画图能力的提高，还能发展学生的空间想象能力和分析创造能力。
2.3AutoCAD辅助实验教学
在工程制图教学中，AutoCAD不仅是学习内容，更可作为辅助教学工具应用于互动式教学中。近几年高校的制图课程很多都是在大教室大班授课，多媒体教学是主要的辅助教学手段，教学信息量大生动直观，教学效率高，但不利于重难点的理解和掌握，从而影响了教学效果。把AutoCAD作为辅助教学工具可弥补多媒体的不足，用AutoCAD绘图能逐步显示详细直观的作图过程，并可激发学生学习计算机绘图的兴趣。③
利用AutoCAD辅助实验教学可分为两个方面，一是平面图形的绘制，学生在运用AutoCAD绘制平面零件图和装配图时，必须要根据零件草图和装配草图来画，这就需要有扎实的制图知识做依托。并且当学生因为零件草图缺少尺寸而不能顺利画图时，或因为零件间的相关尺寸不同，而使拼装装配图产生错误时，同学们能够切身感受到制图中的基本知识的重要性和制图的严谨性。从而提高计算机绘图技能的同时，还可以培养学生严谨、坚实的工作作风。
另一方面，AutoCAD软件有较强大的三维立体造型与模拟现实设计、三维编辑等功能，利用这些功能辅助教学，绘制组合体模型，可帮助学生树立空间概念，学会用AutoCAD立体造型的方法。特别是相贯线与截交线部分，可以在AutoCAD中很方便的构造基本形体和改变形体尺寸及相对位置，对于学生理解相贯线与截交线的空间形状及变化趋势有很直观的帮助。
2.4 构型设计
近年来，随着教学环境的改善和硬件设施的提高，现代化的教学手段已经越来越多，除了传统的实物模型外，多媒体、三维软件等多媒体在各个高校的工程图学教育中已经得到了普遍的应用，这对于加强学生观察力训练提供了条件，为学生创新能力的发展奠定基础。然而，要有效地培养学生的创新设计能力，还需要在课程的教学中，突出学生的构型创新设计能力的培养。④
构型创新设计实践教学是将构型创新设计训练贯穿于课程教学的始终，根据相关教学内容，要求学生根据给定的条件设计新构型。选用的题目都是发散性的，可以有无数个答案，给学生留下了充分的思维发展空间和创新空间，能够有效培养学生的创新意识和构型创新设计能力。
2.5 零部件测绘
工程制图测绘是工科院校的一个重要教学环节。由于学生尚未参加金工实习，机械工程方面的知识匮乏，没有任何机械加工感性的认识绘图时容易出现常识性错误，因此，恰当设计测绘教学环节显得尤为重要。可选用生产实际中常用的含有多种机械零件的齿轮泵、一级齿轮减速箱等作为测绘对象，进行实物拆装与分析，并选择合适的表达方式，绘制出零件图和装配图。通过练习，学生可以把制图理论课中所学的知识综合性地应用到测绘实践中，如零、部件的工艺结构知识、合理标注尺寸、尺寸公差与配合、表面粗糙度、设计与制造中常用的标准等。通过自己动手进行测绘实践，可培养学生的独立工作能力和运用所学知识解决工程问题的能力，使学生在图示能力、使用量具的能力、动手能力和查阅技术资料的能力等方面得到一次综合训练。⑤
在实际生产过程中，测绘工作是需要经常进行，如对现有机器、部件进行维修和改进。因此，零、部件测绘是工程技术人员必须掌握的一个基本技能。如果能在校期间就重视培养学生的工程制图测绘能力，将对他们后续课程的学习及毕业以后步入工作岗位有很大的帮助。
2.6 利用三维软件艾诺进行零件及装配体建模仿真
在零件图与装配图部分的教学中，由于学生对零部件接触得少，教学使用的实物模型又数量有限，学生常常对于课堂上老师讲解工作原理、传动路线及零件图、装配图的表达方式等都很难理解，教学效果不太理想，在教学过程中引入三维CAD技术有助于提升教学效果。
随着计算机技术在制造领域广泛而深入的应用，机械产品已进入数字化设计、分析与制造时代，先进的三维设计和数控加工技术，在越来越多的企业得到了应用。因此，培养学生的计算机绘图能力和三维实体建模能力，是现代工程图学发展的必然趋势。⑥目前的三维CAD软件如Solidworks，Inventor，Pro/E，UG等都具有较强的三维实体建模能力，和虚拟实体装配功能，并进行空间运动分析、装配干涉分析及二维工程图的自动生成等。在实践教学环节中，可以让学生构建每个零件的三维模型，通过实时放大、缩小、剖切等功能看到零件内部、外部等各细节，同时在进行剖切时，也帮助学生深入理解表达方式、视图选择的重要性。对于装配图的学习，可以使用三维软件对已经建模的零件进行装配，并根据装配体的要求使用恰当的约束关系，如对齐、插入等。此外，还可以进行装配、拆卸的动画演示，生成装配干线的爆炸图和装配体得工程图等。
2.7 理论教学与生产实践相结合
工程制图课程一般都在一年级开设，学生没有经过生产实践，对零部件的加工过程、工艺结构、功能原理等都没有直观的认识，因此对于课堂上老师讲解工作原理、传动路线及零件图、装配图的表达方式等都很难理解，教学效果不太理想。我校学生的金工实习安排在二年级，机械类的学生实习6周，电类的学生实习3周，如果能把金工实习的部分内容和工程制图教学结合起来，效果肯定是非常好的。但由于学时的限制，笔者建议教师在标准件、零件图、装配图这三章的理论教学过程中，分别抽出半天时间，在机加工车间、装配车间进行的实践教学或参观。让学生走出教室来到车间，在实际工作场景中接受并融会《机械制图》知识。如各种标准件的使用、安装及尺寸选用等，参观常见的车、铣、刨、磨、铸造等加工工艺，教师可结合具体零件实物及其图样现场讲解各种零件图的绘制、读图及尺寸标注方法，学生充分认识零件图上各种工艺结构。并可要求并现场快速绘制零件草图，标注尺寸，结合实际完成表达方法的选择及优化等。把课堂的理论和车间的生产实践结合起来教学会大大激发学生的学习兴趣，从而把理论教学与学生实际动手能力的培养切实地结合起来。这也会为学生在后续专业技能学习打下扎实的基础，同时也有利于学生在以后工作中应用制图知识解决机加工实际问题。⑦
3 总结
本文对模型制作、模型拼装、AutoCAD辅助实验教学、构型设计、零部件测绘、利用三维软件进行零件及装配体建模仿真、理论教学与生产实践相结合等几种有效并且可操作性强的实践教学方法进行了探讨，详细分析了每种实践教学的实施方法。在教学实践中可以采用多种方法组合或一种方法为主、其他方法为辅的实践模式。实践证明，有效的实践教学能够显著提高工程制图的教学质量和教学效果，有助于学生后续的专业课学习、课程设计、毕业设计等。
注释
①张胜霞,田怀文.机械制图课程实践教学与思考[J].实验科学与技术,2010.8(5):113-115.
②付成龙,杨小庆,田凌.机械制图研究型小课题的探索与实践[J].工程图学学报,2010(4):156-160.
③袁梅.机械制图课程实践性教学方法研究[J].中国科技信息,2009(6):268-275.
④孙炜,陈锦昌,陈亮.工程图学教育中加强构型创新设计能力的探索与实践[J].东华大学学报(自然科学版),2010.36(4): 457-461.
⑤田福润,程晓新.机械制图测绘教学研究与实践[J].长春工程学院学报(社会科学版),2008.9(4):66-68.
⑥贾东庭.基于三维软件的机械制图测绘教学实践初探[J].太原城市职业技术学院学报,2010(8):140.
⑦趙振华,赵明威.高职《机械制图》实践教学的探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报,2005,23(1):39-41.
关键词 工程图学 实践教学 测绘 模型
中图分类号：TB23 文献标识码：A
Practice Teaching Research on Engineering Drawing
SUN Wei, CHEN Liang, ZHANG Ruiqiu
(South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510006)
AbstractEngineering drawing is an important basic technology courses of engineering schools, practice teaching is a necessary link of engineering drawing. This paper discusses some practice teaching method that of effectiveness and operability, it has certain significance to the adjustment course teaching reform andthe improving of curriculum level, and the perfect of mechanical cartography curriculum practice system.
Key wordsengineering graphics; practice teaching; surveying and mapping; model
1 工程制图实践教学的重要性及意义
工程制图是工科院校的一门重要技术基础课，工程图学教育的基本目标是培养学生图示、图解以及读图、绘图的能力和空间想象力。同时，工程制图是与工程实践紧密结合的一门课程，学生需要通过不断的、大量的实践活动来理解和应用课堂上学到的理论知识，而这些基本理論、基本知识和基本方法是学生进一步学习专业课程必备的基础，对学生后续的专业课学习、课程设计和毕业设计都有很大的影响，同时也是今后参加工作必备的技术基本功。①因此，要想在机械制图的教学过程中取得最好的教学质量和成果，必须加强学生实践能力的培养，重视实践教学。工程制图实践教学的方法多种多样，很多学校都在这方面做了有益的尝试，本文就几种有效且操作性强的方法进行了讨论。这对于适应课程教学改革与课程水平的提升，完善机械制图课程实践体系具有一定的意义。
2 工程制图实验教学方法
2.1 模型制作
工程制图是一门研究如何将工程领域的三维形体进行二维表达的课程，如果能够将课程中的某些内容采用模型制作的实践教学模式，不仅能够增加学生的学习兴趣，还能够更好地理解课程中的难点问题。例如相贯线、截交线部分历来是教学中的重点和难点，常规的教学方式通常是采用截交线或相贯线实物模型展示，或利用多媒体课件进行虚拟模型展示，以帮助学生理解。但部分学生因为缺乏空间想象力和空间分析能力，这种被动的教学方式依然不能使学生透彻理解，导致这部分的学习很困难。模型制作实践教学的目的就是要使学生通过积极思考、图形绘制和动手制作等过程，来更好的理解制图课程中的重点与难点。
对于截交相贯立体模型制作是一种新颖且有效的实践教学方法。付成龙等提出一种机械制图研究型小课题，②选取“平面与立体相交”和“立体与立体相交”作为研究型小课题的出题范围。如选取圆柱和圆柱相贯，或选取平面体曲面体切割等题目，不指定制作模型的方法或材料来限制学生的思路，鼓励学生采用新颖的方法，通过分组合作、综合利用所学的知识，包括本门课程和其他课程（如高等数学），经过积极思考，自己设计模型的制作方法。通过模型制作的过程，可以帮助学生培养建立独立思考能力和创新能力，并对截交线与相贯线的形成有了深入理解。
2.2 模型拼装
组合体这部分形体大多是由机器零件抽象而成的几何模型，是“几何化”、“理想化”的机件，在整个机械制图的教学内容中起着举足轻重、承上启下的作用，既是教学的重点，也是教学的难点。利用组合体叠加、挖切等造型特点设计相应的组合体拼装实验是一种非常有效的实践教学模式。教师可以向学生提供由如泡沫塑料等容易切割、容易叠加粘合的材料制作的基本形体，也可以由学生自己选取适当材料。在题目选取上，可以采用常见的二求三的题型，给出组合体的两个视图，引导学生先应用形体分析法进行构思，分解基本形体，再对各个基本形体应用线面分析法进行观察与分析，并研究各基本形体之间的表面过渡关系和相对位置，综合想象出组合体的整体形状，并完成模型的制作与拼装。实验成果要求提交拼装好的组合体以及画好的三视图。通过实验，把空间想象、构思形体和表达三者结合起来，激发学生的学习兴趣，促进读图、画图能力的提高，还能发展学生的空间想象能力和分析创造能力。
2.3AutoCAD辅助实验教学
在工程制图教学中，AutoCAD不仅是学习内容，更可作为辅助教学工具应用于互动式教学中。近几年高校的制图课程很多都是在大教室大班授课，多媒体教学是主要的辅助教学手段，教学信息量大生动直观，教学效率高，但不利于重难点的理解和掌握，从而影响了教学效果。把AutoCAD作为辅助教学工具可弥补多媒体的不足，用AutoCAD绘图能逐步显示详细直观的作图过程，并可激发学生学习计算机绘图的兴趣。③
利用AutoCAD辅助实验教学可分为两个方面，一是平面图形的绘制，学生在运用AutoCAD绘制平面零件图和装配图时，必须要根据零件草图和装配草图来画，这就需要有扎实的制图知识做依托。并且当学生因为零件草图缺少尺寸而不能顺利画图时，或因为零件间的相关尺寸不同，而使拼装装配图产生错误时，同学们能够切身感受到制图中的基本知识的重要性和制图的严谨性。从而提高计算机绘图技能的同时，还可以培养学生严谨、坚实的工作作风。
另一方面，AutoCAD软件有较强大的三维立体造型与模拟现实设计、三维编辑等功能，利用这些功能辅助教学，绘制组合体模型，可帮助学生树立空间概念，学会用AutoCAD立体造型的方法。特别是相贯线与截交线部分，可以在AutoCAD中很方便的构造基本形体和改变形体尺寸及相对位置，对于学生理解相贯线与截交线的空间形状及变化趋势有很直观的帮助。
2.4 构型设计
近年来，随着教学环境的改善和硬件设施的提高，现代化的教学手段已经越来越多，除了传统的实物模型外，多媒体、三维软件等多媒体在各个高校的工程图学教育中已经得到了普遍的应用，这对于加强学生观察力训练提供了条件，为学生创新能力的发展奠定基础。然而，要有效地培养学生的创新设计能力，还需要在课程的教学中，突出学生的构型创新设计能力的培养。④
构型创新设计实践教学是将构型创新设计训练贯穿于课程教学的始终，根据相关教学内容，要求学生根据给定的条件设计新构型。选用的题目都是发散性的，可以有无数个答案，给学生留下了充分的思维发展空间和创新空间，能够有效培养学生的创新意识和构型创新设计能力。
2.5 零部件测绘
工程制图测绘是工科院校的一个重要教学环节。由于学生尚未参加金工实习，机械工程方面的知识匮乏，没有任何机械加工感性的认识绘图时容易出现常识性错误，因此，恰当设计测绘教学环节显得尤为重要。可选用生产实际中常用的含有多种机械零件的齿轮泵、一级齿轮减速箱等作为测绘对象，进行实物拆装与分析，并选择合适的表达方式，绘制出零件图和装配图。通过练习，学生可以把制图理论课中所学的知识综合性地应用到测绘实践中，如零、部件的工艺结构知识、合理标注尺寸、尺寸公差与配合、表面粗糙度、设计与制造中常用的标准等。通过自己动手进行测绘实践，可培养学生的独立工作能力和运用所学知识解决工程问题的能力，使学生在图示能力、使用量具的能力、动手能力和查阅技术资料的能力等方面得到一次综合训练。⑤
在实际生产过程中，测绘工作是需要经常进行，如对现有机器、部件进行维修和改进。因此，零、部件测绘是工程技术人员必须掌握的一个基本技能。如果能在校期间就重视培养学生的工程制图测绘能力，将对他们后续课程的学习及毕业以后步入工作岗位有很大的帮助。
2.6 利用三维软件艾诺进行零件及装配体建模仿真
在零件图与装配图部分的教学中，由于学生对零部件接触得少，教学使用的实物模型又数量有限，学生常常对于课堂上老师讲解工作原理、传动路线及零件图、装配图的表达方式等都很难理解，教学效果不太理想，在教学过程中引入三维CAD技术有助于提升教学效果。
随着计算机技术在制造领域广泛而深入的应用，机械产品已进入数字化设计、分析与制造时代，先进的三维设计和数控加工技术，在越来越多的企业得到了应用。因此，培养学生的计算机绘图能力和三维实体建模能力，是现代工程图学发展的必然趋势。⑥目前的三维CAD软件如Solidworks，Inventor，Pro/E，UG等都具有较强的三维实体建模能力，和虚拟实体装配功能，并进行空间运动分析、装配干涉分析及二维工程图的自动生成等。在实践教学环节中，可以让学生构建每个零件的三维模型，通过实时放大、缩小、剖切等功能看到零件内部、外部等各细节，同时在进行剖切时，也帮助学生深入理解表达方式、视图选择的重要性。对于装配图的学习，可以使用三维软件对已经建模的零件进行装配，并根据装配体的要求使用恰当的约束关系，如对齐、插入等。此外，还可以进行装配、拆卸的动画演示，生成装配干线的爆炸图和装配体得工程图等。
2.7 理论教学与生产实践相结合
工程制图课程一般都在一年级开设，学生没有经过生产实践，对零部件的加工过程、工艺结构、功能原理等都没有直观的认识，因此对于课堂上老师讲解工作原理、传动路线及零件图、装配图的表达方式等都很难理解，教学效果不太理想。我校学生的金工实习安排在二年级，机械类的学生实习6周，电类的学生实习3周，如果能把金工实习的部分内容和工程制图教学结合起来，效果肯定是非常好的。但由于学时的限制，笔者建议教师在标准件、零件图、装配图这三章的理论教学过程中，分别抽出半天时间，在机加工车间、装配车间进行的实践教学或参观。让学生走出教室来到车间，在实际工作场景中接受并融会《机械制图》知识。如各种标准件的使用、安装及尺寸选用等，参观常见的车、铣、刨、磨、铸造等加工工艺，教师可结合具体零件实物及其图样现场讲解各种零件图的绘制、读图及尺寸标注方法，学生充分认识零件图上各种工艺结构。并可要求并现场快速绘制零件草图，标注尺寸，结合实际完成表达方法的选择及优化等。把课堂的理论和车间的生产实践结合起来教学会大大激发学生的学习兴趣，从而把理论教学与学生实际动手能力的培养切实地结合起来。这也会为学生在后续专业技能学习打下扎实的基础，同时也有利于学生在以后工作中应用制图知识解决机加工实际问题。⑦
3 总结
本文对模型制作、模型拼装、AutoCAD辅助实验教学、构型设计、零部件测绘、利用三维软件进行零件及装配体建模仿真、理论教学与生产实践相结合等几种有效并且可操作性强的实践教学方法进行了探讨，详细分析了每种实践教学的实施方法。在教学实践中可以采用多种方法组合或一种方法为主、其他方法为辅的实践模式。实践证明，有效的实践教学能够显著提高工程制图的教学质量和教学效果，有助于学生后续的专业课学习、课程设计、毕业设计等。
注释
①张胜霞,田怀文.机械制图课程实践教学与思考[J].实验科学与技术,2010.8(5):113-115.
②付成龙,杨小庆,田凌.机械制图研究型小课题的探索与实践[J].工程图学学报,2010(4):156-160.
③袁梅.机械制图课程实践性教学方法研究[J].中国科技信息,2009(6):268-275.
④孙炜,陈锦昌,陈亮.工程图学教育中加强构型创新设计能力的探索与实践[J].东华大学学报(自然科学版),2010.36(4): 457-461.
⑤田福润,程晓新.机械制图测绘教学研究与实践[J].长春工程学院学报(社会科学版),2008.9(4):66-68.
⑥贾东庭.基于三维软件的机械制图测绘教学实践初探[J].太原城市职业技术学院学报,2010(8):140.
⑦趙振华,赵明威.高职《机械制图》实践教学的探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报,2005,23(1):39-41.