工程识图教学中的三维构型能力培养

刘婷婷��

摘要：工程识图是非机械类专业的基础课程，本文以培养学生的三维实体构型能力为目标，开展工程识图课程的教学改革，以期培养各专业学生的三维构图能力和空间思维能力，为将来的课程设计、毕业设计等各个实践环节打下良好的基础。

关键词：工程识图；三维构型；CAD

一、 引言

工程图是工程设计人员表达设计思想的主要体现，是工程技术人员进行技术交流的工具，也是管理和施工人员的工作依据。工程识图是非机械类专业的必修课程，其任务就是培养学生的空间想象和形体表达的能力，每个从事工程技术的人员都必须具备绘图和阅读工程图纸的能力。大部分高校对工程识图的课程教学以课堂讲授为主，知识结构单一。在教学方法上仅仅讲授理论知识，没有注重学生三维思维的培养和工程实践能力。为此，本文尝试通过在工程识图的教学中引入二维和三维形体知识，在知识传授的同时培养学生的三位构型能力，为学生未来进行机械相关的数字化设计打下基础。

二、 工程识图教学现状

目前大多数高校的工程识图课程授课方法为理论教学和实验课程相结合，理论课程大约占总课时的80%，理论课程讲授过程中或讲授完毕后进行二维CAD软件绘图（主要是AutoCAD软件）的练习。由于实验课程时间短，只能简单进行点、线、面、基本体的绘图练习，课堂上讲授的投影法和组合体三视图基本不会在实验上机中练习，授课与实验相脱节。工程识图教学的另一个特点是与工程实践相脱节，由于工程识图这门课的授课对象是非机械类学生，他们对这门课程的理解不深刻，但作为专业基础课，这门课课程对培养学生的空间想象能力非常有帮助，对非机械类学生的后续课程的学习以及将来在工作中遇到的工程问题的解决非常重要，因此，在教学中也应该注重将投影、组合体三视图等与实际的工程实例联系起来。

三、 空间思维能力的培养

画图和读图是两项基本技能，画图立足于培养学生图示、图解能力；而读图则立足于培养空间思维能力。这就要求在教学过程中重视对空间构想能力和空间思维能力的培养。例如在组合体三视图的讲解中，多个空间立体通过叠加与切割的方式组成一个整体，立体与立体的各相邻表面之间的位置关系有错开与平齐两种，如果仅凭一个视图是无法想象出空间立体的结构。这时候可以利用分线框，抓特征的方法，以特征视图或正立面图为主，配合其他视图，找出反映物体形状特征较多的那个视图。接下来分解形体，利用“三等”关系，找出每一部分的三个投影。分析它们之间的组合方式相对位置关系，从而想象出整体的形状。如下图所示，视图中一个封闭线框一般情况下表示一个面的投影，线框套线框，通常是两个面凹凸不平或者是具有打通的孔。这道题是一道典型的多解题，可以从六面体中挖去部分，也可以是叠加一部分，挖去的部分可以是四棱柱，也可以是三棱柱，可以是空心或者实心。仅凭三视图中的一个视图是无法想象出其空间结构的，必须通过对俯视图的对比。这不仅进一步加深了学生对于空间构型必要性的理解，而且扩展了学生们对于不同形体三维构型的能力。

图1三视图中的线框法

四、 加强综合分析能力

工程实际中的机械零件往往由很多复杂结构所组成。理解各种机械结构并初步具备构型设计的能力是工程识图课程的重要目标之一。工程识图不仅是一门讲授绘图技巧的课程，同时也是初步了解专业知识的入门课程。在工程识图的讲授过程中，基于功能实现与加工过程的产品设计理念已逐步渗入到课程的教学内容中来。比较分析的方法是读图与绘图的有效分析方法。如下图所示，当曲面立体与平面立体进行截交的时候，虽然组合体三视图中有一个视图是相同的，但是通过对比另外两个视图，并分析实线与虚线的区别，通过对比，就能加深对截交线的理解。

图2三维实体的比较分析

五、 总结

工程识图是所有机械及其他相关专业都非常重要的一门基础课程，如何使学生快速轻松地学习和掌握识图的基本知识，为将来从事相关专业工作打下良好的基础，一直是工程识图教育工作者关注的问题。随着现代三维计算机建模技术的飞速发展，工程识图已经不仅仅局限于手工绘图及二维计算机绘图，将传统教学方式与三维绘图技术相结合，开展工程制图的教学改革，对提高学生的三维构型意识，培养创新思维，具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]梁国星，黄永贵，董黎君，张满栋.工程制图类课程教学改革研究与实践[J].中国大学教学，2016（11）：57-60.

[2]吕明，刘海强.以创新性三维构型能力培养为核心的工程图学教学改革[J].吉林省教育学院学报，2015，31（6）：71-73.

[3]朱江丽，施尚云，刘蔚.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（15）：277-278.

[4]钮鹏，王晓初，杨春峰.“工程制圖与CAD”课程教学改革与实践[J].沈阳大学学报（社会科学版），2014，16（1）：77-79.

作者简介：

刘婷婷，浙江省杭州市杭州电子科技大学。endprint