呂志軍，丁 力，朱晨輝，屈 哲，何 勛，何玉靜，李 赫

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州 450002）

0 引言

現(xiàn)代工程圖學(xué)是多數(shù)工科院校研究繪制和閱讀工程圖樣的理論、方法和技術(shù)的一門(mén)必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，工程圖樣是人們用以表達(dá)設(shè)計(jì)意圖、交流技術(shù)思想的重要工具，被稱(chēng)為是“工程界的語(yǔ)言”，是工程技術(shù)部門(mén)的一項(xiàng)重要技術(shù)文件[1]。隨著三維數(shù)字化、虛擬仿真等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)單一的教學(xué)體系已然跟不上時(shí)代的發(fā)展。因此，針對(duì)現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系的改革探究亟待開(kāi)展。

本文以河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教學(xué)實(shí)踐為例，針對(duì)目前農(nóng)業(yè)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)現(xiàn)代工程圖學(xué)課程、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與表達(dá)課程等教學(xué)環(huán)節(jié)分學(xué)期進(jìn)行存在彼此脫節(jié)問(wèn)題，在分析現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系的教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討提出“二維-三維-3D成型技術(shù)同步融合”課程體系建設(shè)方案，將對(duì)培養(yǎng)一流工程技術(shù)人才具有重要的意義。

1 現(xiàn)代工程圖學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)有課程體系概況

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院開(kāi)設(shè)的現(xiàn)代工程圖學(xué)課程面向農(nóng)業(yè)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)大一的學(xué)生，該門(mén)課程包括畫(huà)法幾何、工程形體的表達(dá)方法、零件圖和裝配圖等內(nèi)容，第一學(xué)期授課內(nèi)容為畫(huà)法幾何到零件圖，共計(jì)56學(xué)時(shí)，其中理論部分46學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)部分10學(xué)時(shí)；第二學(xué)期將開(kāi)設(shè)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與表達(dá)課程，課程包括現(xiàn)代工程圖學(xué)課程中的裝配圖、AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖、SolidWorks三維建模，共計(jì)56學(xué)時(shí)，其中理論部分36學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)部分10學(xué)時(shí)。

1.2 當(dāng)下課程體系存在問(wèn)題

1.2.1 畫(huà)法幾何內(nèi)容重視結(jié)果輕視思維過(guò)程

畫(huà)法幾何是現(xiàn)代工程圖學(xué)課程基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，該部分既培養(yǎng)學(xué)生對(duì)圖學(xué)課程的興趣又對(duì)后續(xù)工程形體表達(dá)方法、零件圖與裝配圖的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而因總學(xué)時(shí)的縮減，各部分內(nèi)容學(xué)時(shí)也在減少，學(xué)生在學(xué)習(xí)組合體視圖繪制過(guò)程中暴露出不能正確根據(jù)兩個(gè)視圖補(bǔ)畫(huà)第三視圖等問(wèn)題，學(xué)生缺乏正確的解題思路，僅僅依據(jù)長(zhǎng)對(duì)正、寬相等、高平齊投影規(guī)律依次進(jìn)行組合體上各個(gè)點(diǎn)投影繪制。由此看來(lái)，學(xué)生因缺乏空間思維能力并未掌握軸測(cè)圖的正確畫(huà)法[2]。

1.2.2 二維-三維分學(xué)期進(jìn)行缺乏關(guān)聯(lián)

對(duì)于大一的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在第一學(xué)期剛接觸現(xiàn)代工程圖學(xué)這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課過(guò)程中難免會(huì)有畏難的情緒，同時(shí)沒(méi)有二維計(jì)算機(jī)繪圖軟件、三維建模軟件等技術(shù)的輔助教學(xué)引導(dǎo)，對(duì)單一重復(fù)的尺規(guī)繪圖會(huì)失去學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，導(dǎo)致第二學(xué)期開(kāi)設(shè)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與表達(dá)課程沒(méi)有前面扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊也難以使其建立二維-三維之間的聯(lián)系，因此現(xiàn)有課程體系不符合具備通用能力、專(zhuān)門(mén)能力、工程能力等核心能力的新農(nóng)科人才培養(yǎng)需求。

1.2.3 學(xué)生空間想象能力欠缺

經(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)年級(jí)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)代工程圖學(xué)課程調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生反映在接觸該課程時(shí)，對(duì)于簡(jiǎn)單形體的三視圖繪制正確率可達(dá)90%，但當(dāng)應(yīng)用工程形體的表達(dá)方法正確表達(dá)工程形體時(shí)，學(xué)生腦海中難以對(duì)實(shí)體進(jìn)行構(gòu)型[3]。想象不到剖切之后內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為在繪制圖樣時(shí)易缺線(xiàn)、畫(huà)錯(cuò)線(xiàn)，甚至剖面線(xiàn)未畫(huà)在正確的區(qū)域內(nèi)。因此，為提高該課程教學(xué)質(zhì)量，如何快速正確培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力是急待解決的問(wèn)題。

2 “二維-三維-3D成型技術(shù)同步融合”的現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系建設(shè)方案

基于該課程現(xiàn)存問(wèn)題，根據(jù)課程組長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)方案，本文擬提出一種“二維-三維-3D成型技術(shù)同步融合”的現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系改革建設(shè)方案，其計(jì)劃方案如表1所示。

表1 現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系改革方案

該方案的現(xiàn)代工程圖學(xué)課程分為兩個(gè)學(xué)期開(kāi)展，在不改變總學(xué)時(shí)的情況下，第一學(xué)期教學(xué)內(nèi)容從制圖基本知識(shí)開(kāi)始到軸測(cè)圖結(jié)束，第二學(xué)期教學(xué)內(nèi)容則從工程形體的表達(dá)方法開(kāi)始到裝配圖結(jié)束。在教學(xué)過(guò)程中將板書(shū)繪制、AutoCAD繪圖軟件、SolidWorks三維建模軟件和3D打印教學(xué)模型同步引入至課堂中，有利于學(xué)生的快速理解，且在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了部分教學(xué)融合方法的嘗試，如圖2所示。使學(xué)生在入學(xué)后就能接觸前沿技術(shù)并熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖和尺規(guī)繪圖正確且快速表達(dá)復(fù)雜工程形體的結(jié)構(gòu)，此方案既能豐富課堂教學(xué)過(guò)程又提高了學(xué)生的空間思維能力。

3 現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系改革建設(shè)的意義

現(xiàn)代工程圖學(xué)課程作為農(nóng)業(yè)工程類(lèi)大一學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，具備正確的看圖、讀圖、繪圖能力對(duì)后續(xù)如農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)、拖拉機(jī)汽車(chē)學(xué)等專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4-6]?！岸S-三維-3D成型技術(shù)同步融合”的課程體系能夠極大改善班級(jí)的學(xué)習(xí)氛圍與教學(xué)質(zhì)量，體現(xiàn)了課程結(jié)構(gòu)的均衡性和綜合性。綜上，現(xiàn)代工程圖學(xué)課程體系改革建設(shè)的實(shí)施，將對(duì)培養(yǎng)農(nóng)業(yè)工程類(lèi)學(xué)生應(yīng)用前沿技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力有重要的推動(dòng)意義。

圖1 課程階段性改革實(shí)施過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)代工程圖學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中現(xiàn)存學(xué)生空間想象能力欠缺等問(wèn)題，提出了“二維-三維-3D成型技術(shù)同步融合”的課程體系方案。將學(xué)科前沿技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)深度融合，在不改變總學(xué)時(shí)的前提下，雖然將傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程的理論知識(shí)架構(gòu)分學(xué)期進(jìn)行，但增加了計(jì)算機(jī)繪圖軟件等授課內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)過(guò)程的多樣化，激發(fā)了大多數(shù)學(xué)生的積極性和主觀(guān)能動(dòng)性，本文所提出的課程體系改革建設(shè)方案對(duì)全面培養(yǎng)農(nóng)業(yè)工程類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作能力等綜合素質(zhì)具有一定的指導(dǎo)意義。