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在這個高度工業(yè)化的時代,我們很容易買到各種現(xiàn)成的商品,但譬如宜家家具、樂高積木、各種DIY器具,這些需要自己動手的“半成品”也一樣地,長盛不衰。其實,自己動手能給人帶來獨特的樂趣,而了解一點工程制圖能幫助你更好地掌握這項技能,根據(jù)示意圖把家具或模型組裝成美觀實用的物體。
工程圖雖然是工程師和設(shè)計師的語言,但它也存在于我們的生活中,你在設(shè)計家居裝修、組裝家具甚至組裝模型的時候都會用到它。臺灣大學(xué)康仕仲教授開設(shè)的“工程圖學(xué)”就是這樣一門非常實用、非常生活化的課程。對此,臺大MOOC中心對康教授進(jìn)行了專訪。(MOOC,意為大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程。)
第1問 工程圖學(xué)如何應(yīng)用于生活?
記者:“工程圖學(xué)”這個課名對大部分同學(xué)而言,可能有點陌生,能不能跟大家說明一下工程圖學(xué)與我們的生活有什么樣的關(guān)聯(lián),可以如何應(yīng)用于生活上?
康仕仲:當(dāng)你遙望那騰空而起的宇宙飛船、航天飛機的時候,你可曾想過:它們是根據(jù)什么建造或制作出來的呢?能靠口述或者文字描寫嗎?不,那樣不僅繁瑣累贅,而且對同一事物,描述和理解也會因人而異,出現(xiàn)差錯;更主要的是,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)和科學(xué)研究上,根本不能只用語言、文字來敘述清楚,比如航天飛機是由數(shù)百萬的零部件構(gòu)成的……這顯然是說不清寫不明的。這便是工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)和科學(xué)技術(shù)上廣泛地應(yīng)用“圖”的緣故。
雖然文字、數(shù)式在表達(dá)和交流思想上與“圖”起著同樣的作用,但圖的直觀性、形象性是文字、數(shù)式所不能代替的。特別是在工程上、科技上表達(dá)、交流技術(shù)思想,解決科技問題,“圖”的應(yīng)用,不受民族、國家、地域的限制,換言之,它是有“國際性”的。因此,多年來人們把它譽為工程科技界共同的國際語言。如一位工作了多年的大學(xué)畢業(yè)生所說的:在工廠企業(yè)中如果不懂“圖”那就等于人沒有了空氣和水。
我所講授的工程圖學(xué)是一門非常實用的課,這門課所教的是最基本的圖學(xué)概念,在日常生活中你常常需要用到這些概念來幫你解決問題。比方說你想裝修家中廚房,有好多想法卻不知道怎么向設(shè)計人員具體表達(dá),若你能閱讀與繪制簡單的工程圖,便溝通無礙。而當(dāng)你試著自己組裝廚房的柜子時,工程圖學(xué)的背景知識可以幫助你了解DIY說明書上的組裝方法及步驟,更容易完成組裝。
第2問 誰可以學(xué)習(xí)工程圖學(xué)這門課?
記者:工程圖學(xué)課程是為哪些學(xué)生所設(shè)計的?不具備繪畫基礎(chǔ)的學(xué)生又應(yīng)該怎么學(xué)習(xí)?
康仕仲:這門課是為一般大眾所設(shè)計的,而非只針對大學(xué)生或者工程專業(yè)人員開設(shè),點、線、面是工程圖學(xué)中最基本的幾何要素,同學(xué)們在高中時代就已經(jīng)掌握了。因此這門課并不難,僅比中學(xué)時代同學(xué)們所學(xué)習(xí)的“三視圖”內(nèi)容更深入一些。三視圖是工程圖的主要表現(xiàn)方式之一。如右圖a的例子。只給出一個俯視圖不能完全確定物體的形狀,根據(jù)物體的這個俯視圖可以構(gòu)思出不同的形體,如b、c、d所顯示的。
在工程圖學(xué)這門課之中,你將學(xué)到基本的讀圖與制圖方法和技巧,比如讀圖的詳略、注意重點,這是非常基礎(chǔ)的內(nèi)容,學(xué)起來不難。土木工程英文叫作Civil Engineering,本來就是一種民生工程,這門課對我而言是土木學(xué)系最基礎(chǔ)的課程,所以我十分重視這門課和生活之間的聯(lián)系。若你日后有空間規(guī)劃及房屋修繕等需求,都會應(yīng)用到這些知識與技術(shù)。
第3問 在計算機時代,如何找回工程師的手繪能力?
記者:你已經(jīng)在臺大教授工程圖學(xué)多年,對學(xué)生的要求是什么?
康仕仲:我在臺大已經(jīng)開了十多次工程圖學(xué)課程,以前一開始教的時候,什么東西都想教,很難控制時間。教了這么多年以后,我慢慢找到幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,像是在課堂上增加和學(xué)生的互動,把內(nèi)容教得深入淺出使大家都聽得懂。
工程圖學(xué)的理論基礎(chǔ)是畫法幾何學(xué),這是由法國科學(xué)家加斯帕·蒙日在18世紀(jì)末葉所創(chuàng)立的。就課程內(nèi)容而言,這門課特別強調(diào)徒手及計算機繪圖。傳統(tǒng)的工程圖學(xué)課程強調(diào)標(biāo)尺作圖,以制圖儀器的作圖技巧為主要課程內(nèi)容,但隨著時代進(jìn)步,計算機取代傳統(tǒng)制圖用具,成為快速、方便的制圖工具,因此我的課程十分重視計算機實作及背后的圖學(xué)思考。當(dāng)計算機繪圖成為主流,我慢慢發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代的工程師變得只會計算機繪圖,而逐漸喪失手繪的能力,因此在課程上,我也非常強調(diào)徒手畫技巧。
第4問 工程圖學(xué)的未來應(yīng)用情況如何?
記者:工程圖學(xué)除了在工程中,其他方面應(yīng)用情況如何?
康仕仲:工程圖學(xué)在基礎(chǔ)科學(xué)方面的應(yīng)用也很廣泛,從宏觀世界到微觀世界,從工程技術(shù)領(lǐng)域滲透到基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域。如近年在高能物理的研究上也應(yīng)用軸測圖表示夸克模型所預(yù)言的帶粲粒子;人們還在研究多維的畫法幾何,這就使理論圖學(xué)從三維空間擴展到多維空間……總之用處多多。據(jù)報道,國外有些物理學(xué)家正在嘗試用愛因斯坦相對論的概念,建立空間想象的構(gòu)形。此外,有的國家在前述圖解力學(xué)、圖解微積分,圖算等方面作了不少研究。