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摘要：工程图学课程是工科院校普遍开设的一门基础课。理论联系实际，通过实践提高学生对课程理论知识的理解与技能运用是这门课程学习的主要方法，也是提高这门课程教学效果的关键问题。本文针对机械制图课程中实践环节遇到的问题和相应的解决方法开展讨论并结合理论知识巩固型实践、绘图读图能力训练型实践、工具使用技能型实践和综合考察训练型实践等几方面对实际教学体会进行思考，提出一些切实可行的操作方法和手段，从而为工程图学的实践教学提供一些借鉴。
关键词：工程图学；实践；创新；理论；技能
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0209-03
一、引言
教育部周济部长在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上指出：“知识来源于实践，能力来自于实践，素质更需要在实践中养成；各种实践教学环节，对于培养学生的实践能力和创新能力尤其重要；对于大学生成长至为关键。要培养高素质的人才，就必须重视实践教学环节[1]。”工程图学课程是工科院校普遍开设的一门技术基础课。该课程通过讲授基本投影理论、国家标准、绘图和读图知识外，更重要的是通过学生的实践练习达到对理论知识的灵活运用。要讲好、学好工程图学课程，实践环节有着举足轻重的作用[2，3]。
二、实践环节设计
合理的实践教学环节设计，不仅可以巩固理论教学的结果，提高学生的实际操作能力，而且通过实践可以拓宽教学范畴，建立合理的教学体系。对培养具有扎实理论基础、良好实践能力和创新能力的人才具有至关重要的作用[4-6]。实践教学环节可分为理论知识巩固类型、绘图读图能力训练类型、工具使用技能类型和综合考察训练类型等。
1.理论知识巩固型实践。在课程前期，教学中一个最重要并且最困难的内容即是截切与相贯。由于学生的空间想象力的差异造成对复杂立体的截切相贯的认识困难[7，8]。为此，在进行理论教学的同时，添加部分立体造型和投影实践，用以提高学生对截切相贯的直观认识。这部分内容是结合课程中的计算机绘图实践进行的。即，在课堂上通过讲授基本三维绘图软件的功能使用，使学生对基本造型和工程图生成有所了解。实践内容包括建立实心和空心棱柱、圆柱被平面截切模型、观察截交线的形状；建立不同直径圆柱正交相关，以观察相贯线的变化趋势；空心圆柱的正交相贯，观察内容相贯线的形状位置；建立圆柱与方柱的截切相关模型，观察截交线和相贯线的形状；进行简单正面投影图生成，如图2所示。通过本类型实践可以使学生直观地了解截切相贯的构成、图形的特点和变化趋势，为后续的学习奠定良好的基础。
在组合体教学过程中，由于初次接触到复杂立体，学生会对组合体的读图和绘图感到困难重重。因此，如何建立实践训练项目，增强学生对组合体构成及结构的认识十分重要。对此，在初步掌握组合体基本知识的基础上，设立组合体拼装及造型实践环节。通过该环节训练，学生对组合体的构成、组合方式、结构特点等有了较为深刻的理解，对后续的复杂零件学习有实质性的帮助，如图3所示。
2.绘图读图能力训练型实践。绘图和读图能力是一个工程师必备的技能，通过手工绘图可以培养学生严谨细致的工作作风，认真负责的工作态度。绘图实践内容包括手工尺规绘图、测绘零件草图绘制、装配体拆图三部分[9]。手工尺规绘图可以通过使用图板、图纸、丁字尺、三角板圆规等工具绘制具有较高绘图技巧的图形。这样既能锻炼学生了解并掌握国家标准中关于手工绘图的部分内容，还能在实践中练习使用绘图工具的规范和技能。测绘零件并进行徒手草图绘制，主要锻炼学生测绘工具的使用常识和徒手进行绘图的能力，使学生了解实际工作中较常运用的草图绘制技能。装配体拆图实践是根据中等难度的装配图拆其关键零部件，并进行草图绘制。这项实践练习不但加深了学生对装配图拆图的知识理解，并且较好地提高了学生读装配图的能力。
3.工具使用技能型实践。工具使用技能型实践包含基本测绘工具使用和专业工具使用两部分。基本工具使用主要涉及测绘中常用工具的实际体验（如图4所示），如游标卡尺、钢板尺、螺纹规、螺旋测微器等。专业工具的实践体验要根据专业课程的需要和硬件条件决定。我校在部分专业班级中开展了使用工业显微镜进行曲面测绘、重建的实践练习，如图5所示。通过运用三维重建软件将测绘结果进行曲面的三维重建，完成机械设计中的逆向工程阶段的工作。
4.综合考察训练型实践。综合考察训练型实践多安排在机械类课程的后半期课程中，主要锻炼和考察学生综合运用制图知识进行较复杂题目的实践练习[10]。要求学生掌握工程图学中的主要绘图方法、工具的使用、对标准的认识和基本制图原理。在此基础上由教师提供多个与实际工程相关的设计命题供学生分组选题，搜集资料确定初步设计方案。学生完成从草绘轴测图、三维零件造型、装配，进而生成零件图和装配图的完整设计过程。如图6、图7所示，为学生根据具体工程命题设计的雾化装置及两自由度直角坐标机器人。
三、体会与思考
首先，工程图学课程的实践环节是培养学生动手能力、空间想象能力和创新能力的重要教学环节。通过实践使学生深入理解理论知识、熟悉国家制图标准、熟练掌握仪器的使用以及先进的计算机辅助绘图工具软件，培养学生耐心细致的工作作风、科学严谨的工作态度和分工协作的团队精神。其次，实践环节的安排需要结合人才培养需要，重视个性发展，重视创造，重视现代技术和能力培养的结合，将传统的理论基础、现代的测绘和造型工具与实际案例项结合，建立基于实际项目的实践训练，可以在极大程度上调动学生的积极性，并能解决实际的设计问题。同时，实践环节的安排要与不同类型的课程协调一致。如我校非机械类课程多开展通用的、较简单的实践训练，满足多数工程专业的需求。对于机械类和专业型较强的专业则开展针对该专业课题的实践训练，满足专业特殊性的要求。这样既实现了实践的目的，又保证了教学时间的安排合理。
四、结语
实践环节是提高学生空间想象能力、绘图能力、读图能力和工具使用技巧的有效方法之一。通过在工程图学课程中的实践练习使学生了解国家标准，掌握手工绘图和计算机辅助绘图技能，为进一步学习工程类专业的后续课程打下良好的基础。因此，在制图课教学中，仅仅进行理论教学是不够的，单纯进行计算机绘图的讲授也是不全面的。我们通过理论、测绘、上机、绘图、课程设计等环节，使学生扎实掌握制图知识和技能，同时提高了学生的实践创新能力。
参考文献：
[1]周济.大力加强教学工作 切实提高教学质量，第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话[J].中国高教研究，2005，（1）.
[2]贾会会.改进教学方法 优化制图教学——关于《机械制图》实践教学的探讨[J].新课程研究，2011，（6）：69-70.
[3]冯开平，左宗义，周小坚，陈永汉，王穗.面向21世纪的工程制图课程教学的研究与实践[J].高等工程教育研究，1998，（2）：46-50.
[4]万秀颖，张学良.机械制图几项原则在实践教学中的应用[J].职业教育，1999，（02）：78-79.
[5]丁乔，韩丽艳，孙轶红.机械制图综合实践课的改革与实践[J].机械管理开发，2010，25（3）：134-135.
[6]曹强.实践教学在高校机械制图中的作用[J].装备制造技术，2011，（3）：196-200.
[7]何改云，徐健，陈东祥.新型图学课程质量保证体系的构建[J].图学教育理论与实践，2006，81（1）：46-49.
[8]刘林，刘就女.计算机图学与工程图学教育的变革[J].高等工程教育研究，1997，（2）：46-50，89-91.
[9]徐健，陈东祥，李佳，徐慧，周琪.基于技术创新的系列课程实验教学改革的研究与实践[J].工程图学学报，2008，29（2）：99-103.
[10]丁伯慧，陈东祥，何改云，郑惠江，田颖.将CAD基础引入工程图学教学的研究与实践[J].教育教学论坛，2011，（29）：122-123.
关键词：工程图学；实践；创新；理论；技能
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0209-03
一、引言
教育部周济部长在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上指出：“知识来源于实践，能力来自于实践，素质更需要在实践中养成；各种实践教学环节，对于培养学生的实践能力和创新能力尤其重要；对于大学生成长至为关键。要培养高素质的人才，就必须重视实践教学环节[1]。”工程图学课程是工科院校普遍开设的一门技术基础课。该课程通过讲授基本投影理论、国家标准、绘图和读图知识外，更重要的是通过学生的实践练习达到对理论知识的灵活运用。要讲好、学好工程图学课程，实践环节有着举足轻重的作用[2，3]。
二、实践环节设计
合理的实践教学环节设计，不仅可以巩固理论教学的结果，提高学生的实际操作能力，而且通过实践可以拓宽教学范畴，建立合理的教学体系。对培养具有扎实理论基础、良好实践能力和创新能力的人才具有至关重要的作用[4-6]。实践教学环节可分为理论知识巩固类型、绘图读图能力训练类型、工具使用技能类型和综合考察训练类型等。
1.理论知识巩固型实践。在课程前期，教学中一个最重要并且最困难的内容即是截切与相贯。由于学生的空间想象力的差异造成对复杂立体的截切相贯的认识困难[7，8]。为此，在进行理论教学的同时，添加部分立体造型和投影实践，用以提高学生对截切相贯的直观认识。这部分内容是结合课程中的计算机绘图实践进行的。即，在课堂上通过讲授基本三维绘图软件的功能使用，使学生对基本造型和工程图生成有所了解。实践内容包括建立实心和空心棱柱、圆柱被平面截切模型、观察截交线的形状；建立不同直径圆柱正交相关，以观察相贯线的变化趋势；空心圆柱的正交相贯，观察内容相贯线的形状位置；建立圆柱与方柱的截切相关模型，观察截交线和相贯线的形状；进行简单正面投影图生成，如图2所示。通过本类型实践可以使学生直观地了解截切相贯的构成、图形的特点和变化趋势，为后续的学习奠定良好的基础。
在组合体教学过程中，由于初次接触到复杂立体，学生会对组合体的读图和绘图感到困难重重。因此，如何建立实践训练项目，增强学生对组合体构成及结构的认识十分重要。对此，在初步掌握组合体基本知识的基础上，设立组合体拼装及造型实践环节。通过该环节训练，学生对组合体的构成、组合方式、结构特点等有了较为深刻的理解，对后续的复杂零件学习有实质性的帮助，如图3所示。
2.绘图读图能力训练型实践。绘图和读图能力是一个工程师必备的技能，通过手工绘图可以培养学生严谨细致的工作作风，认真负责的工作态度。绘图实践内容包括手工尺规绘图、测绘零件草图绘制、装配体拆图三部分[9]。手工尺规绘图可以通过使用图板、图纸、丁字尺、三角板圆规等工具绘制具有较高绘图技巧的图形。这样既能锻炼学生了解并掌握国家标准中关于手工绘图的部分内容，还能在实践中练习使用绘图工具的规范和技能。测绘零件并进行徒手草图绘制，主要锻炼学生测绘工具的使用常识和徒手进行绘图的能力，使学生了解实际工作中较常运用的草图绘制技能。装配体拆图实践是根据中等难度的装配图拆其关键零部件，并进行草图绘制。这项实践练习不但加深了学生对装配图拆图的知识理解，并且较好地提高了学生读装配图的能力。
3.工具使用技能型实践。工具使用技能型实践包含基本测绘工具使用和专业工具使用两部分。基本工具使用主要涉及测绘中常用工具的实际体验（如图4所示），如游标卡尺、钢板尺、螺纹规、螺旋测微器等。专业工具的实践体验要根据专业课程的需要和硬件条件决定。我校在部分专业班级中开展了使用工业显微镜进行曲面测绘、重建的实践练习，如图5所示。通过运用三维重建软件将测绘结果进行曲面的三维重建，完成机械设计中的逆向工程阶段的工作。
4.综合考察训练型实践。综合考察训练型实践多安排在机械类课程的后半期课程中，主要锻炼和考察学生综合运用制图知识进行较复杂题目的实践练习[10]。要求学生掌握工程图学中的主要绘图方法、工具的使用、对标准的认识和基本制图原理。在此基础上由教师提供多个与实际工程相关的设计命题供学生分组选题，搜集资料确定初步设计方案。学生完成从草绘轴测图、三维零件造型、装配，进而生成零件图和装配图的完整设计过程。如图6、图7所示，为学生根据具体工程命题设计的雾化装置及两自由度直角坐标机器人。
三、体会与思考
首先，工程图学课程的实践环节是培养学生动手能力、空间想象能力和创新能力的重要教学环节。通过实践使学生深入理解理论知识、熟悉国家制图标准、熟练掌握仪器的使用以及先进的计算机辅助绘图工具软件，培养学生耐心细致的工作作风、科学严谨的工作态度和分工协作的团队精神。其次，实践环节的安排需要结合人才培养需要，重视个性发展，重视创造，重视现代技术和能力培养的结合，将传统的理论基础、现代的测绘和造型工具与实际案例项结合，建立基于实际项目的实践训练，可以在极大程度上调动学生的积极性，并能解决实际的设计问题。同时，实践环节的安排要与不同类型的课程协调一致。如我校非机械类课程多开展通用的、较简单的实践训练，满足多数工程专业的需求。对于机械类和专业型较强的专业则开展针对该专业课题的实践训练，满足专业特殊性的要求。这样既实现了实践的目的，又保证了教学时间的安排合理。
四、结语
实践环节是提高学生空间想象能力、绘图能力、读图能力和工具使用技巧的有效方法之一。通过在工程图学课程中的实践练习使学生了解国家标准，掌握手工绘图和计算机辅助绘图技能，为进一步学习工程类专业的后续课程打下良好的基础。因此，在制图课教学中，仅仅进行理论教学是不够的，单纯进行计算机绘图的讲授也是不全面的。我们通过理论、测绘、上机、绘图、课程设计等环节，使学生扎实掌握制图知识和技能，同时提高了学生的实践创新能力。
参考文献：
[1]周济.大力加强教学工作 切实提高教学质量，第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话[J].中国高教研究，2005，（1）.
[2]贾会会.改进教学方法 优化制图教学——关于《机械制图》实践教学的探讨[J].新课程研究，2011，（6）：69-70.
[3]冯开平，左宗义，周小坚，陈永汉，王穗.面向21世纪的工程制图课程教学的研究与实践[J].高等工程教育研究，1998，（2）：46-50.
[4]万秀颖，张学良.机械制图几项原则在实践教学中的应用[J].职业教育，1999，（02）：78-79.
[5]丁乔，韩丽艳，孙轶红.机械制图综合实践课的改革与实践[J].机械管理开发，2010，25（3）：134-135.
[6]曹强.实践教学在高校机械制图中的作用[J].装备制造技术，2011，（3）：196-200.
[7]何改云，徐健，陈东祥.新型图学课程质量保证体系的构建[J].图学教育理论与实践，2006，81（1）：46-49.
[8]刘林，刘就女.计算机图学与工程图学教育的变革[J].高等工程教育研究，1997，（2）：46-50，89-91.
[9]徐健，陈东祥，李佳，徐慧，周琪.基于技术创新的系列课程实验教学改革的研究与实践[J].工程图学学报，2008，29（2）：99-103.
[10]丁伯慧，陈东祥，何改云，郑惠江，田颖.将CAD基础引入工程图学教学的研究与实践[J].教育教学论坛，2011，（29）：122-123.