李杰，蔡萍，魏昌祥

一、工程制图课程的任务

工程制图课程教学的任务是培养学生空间思维能力、构形设计能力、图形表达能力和应用计算机进行3D造型设计和工程图样生成的能力。

不仅要解决形体的表达，而且应该解决形体的造型设计。通过造型设计的教学使学生的空间思维和构形能力得到更大提高，提高对该课程的学习积极性。

二、工程制图课程的现状与背景

我国的制造企业已经实现了用计算机绘图代替手工绘图。“十一五”规划又通过甩图纸应用示范工程，推动企业的产品设计实现从三维CAD建模到CAE/CAM/PLM的C3P和C4P集成。无图纸生产并不是无图生产，而是产品全生命周期中工程图纸的使用在减少，但是各类电子图档（包括工程图样）的使用频率和数量都在增加。

计算机图形不仅用于表达设计，而且用于表达各种信息，渗透到人类社会、经济、生活的各个领域，应用非常广泛。

工程制图是大一工科学生必修的专业基础课，传统教学模式基于二维投影及表达层次上进行，学生从二维到三维的思维过程非常困难，花费大量时间和精力还是难以掌握，空间想象能力很难培养起来，部分学生甚至失去了对本课程的学习兴趣，老师很难调动他们的学习积极性，更谈不上培养他们的创新能力。课堂教学没有生机，形成了填鸭式教学模式和老师讲、学生被动接受的局面，这与新时期培养创新型人才的要求相距甚远。

随着信息技术的快速发展，以三维参数化实体设计为标志的现代设计和制造技术已被广泛应用。改变了传统的从二维图形到三维实体的思路，开始利用三维软件直接创建对象的三维实体模型，再生成二维图形。由于工作流程的改变，使设计与制图有机地融为一体，简化了设计过程，更加符合人们从三维实体到二维图形的认知规律。三维CAD的应用已被众多企业采用，而且还成为企业增强市场竞争能力的举措。为了适应现代社会发展的要求，更大程度地挖掘学生的潜能，建立基于三维CAD为主线的工程制图教学模式，培养学生利用三维CAD进行设计和表达的能力，更好地培养学生空间想象力和创新能力，将是工程制图课程教学改革的必然趋势。

几年前有些高校就已经开始在工程制图教学过程中引入三维CAD技术。各级学术机构也围绕三维CAD这一课题举办了很多活动及比赛，如每年一次的全国“高教杯”图学大赛，就是基于三维CAD技术的先进成图技术与产品信息建模的创新大赛，全国各高校优秀的选手会聚一堂参加比赛、切磋技艺。学生在比赛过程中真正得到锻炼和成长，为未来的就业和发展奠定了良好的基础，学生参与的积极性很高，极大提高了学生对工程制图课程的浓厚兴趣。当然我们要正视现实，参加比赛的学校和学生毕竟还比较少，要让我们的学生都来掌握三维CAD这一先进技术，三维CAD必须引入工程制图教学中。对于引入的方式，清华大学童秉枢教授作了总结：三维CAD引入工程制图方式包括融合式和分段式引入两种，前者是将三维CAD的原理、方法和技能融合，渗透到工程制图课程教学过程中，后者是另设必修课或选修课。

我校近几年对大二学生开设了《机械CAD》选修课，该课程放在工程制图课程结束之后，这种方式引入三维CAD较晚，对学生空间想象能力培养帮助太少，为此我们提出了三维CAD与工程制图融合式教学改革研究与实践。

三、工程制图教学内容改革思路

建立新的工程制图教学模式，以设计为主导思想，围绕投影和三维实体建模这一核心理论开展教学。以三维CAD为主线，融合工程设计基础知识、国家标准、投影知识、三维CAD实体建模理论及图形表达知识和规范，在培养空间思维和二维图形表达的同时，突出三维设计的地位和作用，从三维实体入手理解物体的构成原理和表达方法，培养学生形成先进的设计思维方式和利用现代设计技术进行表达的能力以及创新能力。我们为此建立了以三维CAD实体建模设计为主线，并与二维CAD、传统工程制图有机融合的教学模式。

我国大部分中小型企业仍然采用二维CAD软件来绘制工程图，所以我们既要以三维CAD实体建模设计为主线，还要学习传统的工程制图内容和二维CAD软件，只有这样我们培养出来的学生，才能既满足当前工程设计要求，又能适应科学技术发展的需要。

工程制图教学普遍的模式：以画法几何为基础，投影制图为重点，尺规绘图、徒手绘图和计算机绘图为工具，再结合不同专业（如机械、建筑、水利、化工等）特点并贯彻国家标准，培养学生绘制和阅读工程图样的能力。

为改变这一传统模式，我们在基本体投影、组合体读图绘图、机件表达方法、零件图及装配图等传统教学内容中，运用计算机绘图知识，引入构型设计。学生可以将自己的设计进行三维实体造型及功能分析，激发学生的学习积极性，发挥自己的创造力，构思出各具特色的形体，以达到让学生更好的掌握和应用工程制图知识、培养学生空间想象力和创新能力的目的。

我们学校在热能与动力工程和机械电子工程专业开设了三维CAD必选课，还对工科学生开设了三维CAD公选课，学生学习积极性高。学校从他们中选拔出优秀学生，代表学校去参加了全国和重庆市的图学大赛，取得了一等奖和二等奖的好成绩。由于兴趣所在，学生们不再感到工程制图是那样的难学，他们取得的好成绩也激发了学生们对工程制图的学习热情，我们的课堂活跃了。

工程制图的研究和教学面临空前的发展机遇和挑战，图学学科建设和教育改革必须加快步伐。在教学过程中我们应努力做到以下几点：

（1）确保五大基础内容的教学，即投影理论基础、构型设计基础、表达方法基础、绘图能力基础、制图规范基础。

（2）以培养空间构思能力为核心，将基本形体、组合体、零件结构设计、装配结构设计与计算机辅助造型设计紧密结合，提高创造性形体设计与表达能力。

（3）三种实践性教学环节：基础型：工程形体认识实践；综合型：零部件测绘实践；提高型：计算机辅助立体造型实践。

（4）将计算机构形设计和计算机绘图贯穿教学全过程。

将三维CAD建模贯穿于机械零部件测绘过程中。机械零部件测绘是工程制图课程中的一个大型的、综合性的实践教学环节。在这一过程中，要求学生将所测绘的零件进行三维建模并作三维装配，再生成二维工程图，让学生对工程制图整个过程有全面的掌握。学生面对自己的作品也会有一种自豪和满足感，极大地调动了学生的学习主动性和积极性。

教学应遵循教育性原则、启发式原则、直观性原则。我们通过三维CAD与工程制图融合式教学已初见成效，通过这种教学可以达到以下的效果：

（1）学生可以自己动手制作立体模型，培养学生的空间想象力，进而激发学生对工程制图的学习积极性。

（2）鼓励优秀的学生走出去，去参加重庆市和全国性的图学大赛，让我们的学校和我们的学生在各高校竞争中创出品牌。

（3）鼓励学生参加由国家人力资源和社会保障部组织的职业资格考试，为学生就业早作准备。

（4）让学生了解工程制图的发展现状，将理论知识与现代技术尽早结合，使学生的学习更加有目的，有追求。

（5）也是最重要的一点，三维CAD教学融入工程制图课程教学是课程改革的必然趋势，通过这一过程的探索，可以为我校工程制图课程的改革探索出一条思路。以达到提高教学质量，激发学生学习积极性、主动性，促进学生个性发展，培养学生空间想象力和创新能力的目的。

[1]吴狄.工程制图与CAD课程教学改革必要性的探讨[J].沈阳工程学院学报，2010（2）.

[2]姚桂玲.工程制图CAD教学中学生立体思维能力的培养[J].职教论坛，2011.

[3]周楠.三维CAD建模融入工程制图课程教学的尝试[J].九江职业技术学院学报，2012.

[4]徐绍军.三维CAD与工程制图融合，培养学生的创新能力[J].长沙铁道学院学报，2009（3）.

[5]朱江丽.三维实体建模在《工程制图》教学改革中的应用研究[J].中国科技信息，2010（8）.

[6]温宝琴.将三维建模引入工程制图融合式教学改革研究[J].科技信息，2012（6）.

[7]叶军.三维建模引入制图课程的改革研究[J].工程图学学报，2008（4）.