工程制图课程改革.docx

1、工程制图课程改革工程制图是一门传统学科，随着科学技术的进步和社会对人才培养的新要求，从20世纪90年代开始，课程遇到了如下一些亟待解决的问题：1. 过去仅认为制图课是为专业课服务的，学生只要掌握制图技能即可。但目前这个观点与新形势下培养人应将素质和能力放在首位的要求不相符。为此，课程的定位和培养目标需要重新考虑。2. 过去从二维入手，用图样表达设计思想是与当时生产力相一致的，尽管产品从三维开始设计，具有与人的思维过程相一致、容易实现等优点，但由于一直没有好的支持工具而不能实施。如今随着计算机辅助设计软件的发展，从三维入手进行产品设计已经成为可能，并且一些现代化企业中已开始实施。但就制图课程来说

2、，传统的教学体系都是从二维开始的，已经贯彻了几十年且很习惯，一旦要从三维出发，显然要对课程体系和内容做根本性的调整。为此，需要认真研究以找出合适的新体系。3. 机械类的学生学完制图课后，不仅应该能够画图、读图，而且还应能用图样表达自己脑子里的设计思想。但由于过去此种能力的训练较少，因此他们往往只会照猫画虎，而不会构思表达，为此制图课程需要探索一条加强图样表达能力培养的途径。4. 计算机绘图技术的发展使得传统的手工绘图受到强烈冲击，但由于生产力水平发展的不平衡性，在现阶段下完全去除手工绘图训练是不合适的。为此，尽管制图课中需要引入计算机绘图，但手工绘图和计算机绘图的比例还需认真研究，以便适合当今

3、中国的国情。5. 传统的模型、挂图是制图教学中必备的教具，如今迅速发展的多媒体技术则为教学提供了更多更好的展现手段，尤其是使用虚拟技术更使过去许多表现受约束的情况得到改善，因此研制多媒体教学资源迫在眉睫。但是有了优秀的多媒体教学资源，是否就一定能提高教学效果？为此，还需摸索一套行之有效的教学方法。 针对上述问题，课程组开展了一系列的研究工作： 一、依托学科优势,从人才培养大目标出发，重新为课程定位并确定培养目标根据西安交通大学要创建世界知名、高水平的研究型大学，要培养“高标准、厚基础、宽口径、重实践、综合型、高素质”优秀人才的定位，课程组依托国家重点学科机械设计及理论和教育部“现代设计与转子轴

4、承系统”重点实验室的学科优势，对工程制图课程作了认真研究，首先充分认识本课程在人才培养大目标下所起的作用，摈弃了过去认为工程制图课程仅为专业课服务的狭隘观点；其次认识到培养学生素质和能力是一项系统工程，每门课程都应将其放在第一位，并且可以根据各个课程的性质将有所所为；最后再调研和讨论的基础上，确定工程制图课程在新形势下的定位是工科本科学生必修的一门技术基础课，该课程的主要目标是培养学生的4种能力，即：空间想象能力、绘制和阅读工程图样能力、构思表达能力（机类）、计算机3D建模（机类）和2D绘图能力。二、根据产品现代设计方法，构建三维实体设计表达方法和二维工程图表达方法并重的知识结构新体系（能源动

5、力类）以往设计人员利用二维CAD软件进行产品设计收到了良好的效果，然而随着CAD应用的逐步深入，人们发现直接从三维入手进行设计则好处更多。首先，它更符合人们进行创新设计的思维方式；其次，设计所得到的三维数字化模型可以为后续的有限元分析、数控编程、模拟与仿真等设计活动提供信息源，从而使CAD/CAE/CAM的信息集成、乃至企业信息化更大范围的信息集成成为可能。事实上，任何产品在设计构思时，人们头脑中的形象都是三维的，过去只不过没有一种方法能迅速实现人们头脑中三维形体的构建，而现在的三维CAD系统则已经提供了这种可能性，应该说从三维入手进行产品设计的这种做法更符合设计活动的客观规律。就传统制图课程

6、而言，它的体系仅是一个解决空间形体的二维表达与标注的体系，这与当时的传统手工设计是相适应的。而现代设计则不然，它的实践与需求除了保留二维表达与标注的基础外，还须转向图形的三维表达与建模。为此，西安交通大学率先提出了“建立以三维实体结构的表达方式为主干，以三维实体设计表达方法和二维工程图表达方法并重的知识结构体系”的教学改革，以满足培养现代化企业所需求的复合型设计人才。该项目的特点是对人才的培养目标、培养方式重新思考，将从根本上改变传统工程制图课程的教学体系和内容结构，从教学观念、教学模式上对课程本身造成很大冲击，在全国图学会议上交流后反响强烈，得到了众多学校的关注，许多学校还开始了试点工作。

7、该项目的研究成果有：1.教材：1).3D机械制图教材，续丹主编，机械工业出版社，2002.82).3D机械制图习题集教材，续丹主编，机械工业出版社，2003.33).三维设计软件应用指南教材，续丹主编，机械工业出版社，2003.32.论文： 1). Xu Dan, Tang Yingping，qing yinglian: Two-dimensional Teaching in3-D Mechanical Drawing, CTAHKH101472, The 11th InternationalConference on Geometry and Graphics, 1-5,2004 2). X

8、u Dan, Tang Yingping and Qi Feng: Analysis of Teaching Results of 3D mechanicaldrawing,PROCECDINGS 6th CHINA-JAPAN JOINT CONFERENCE ON GRAPHICS EDUCATION20033). 续丹：基于三维设计的工程图学课程体系研究，工程图学学报,Vol.23,No5，2002。4).续丹：机械设计的基础课程内容与体系改革探索，西安交通大学学报，社会科学版，Vol.20, 2000 5).续丹等：基于三维设计的工程制图教学体系，集美大学学报（自然科学版），Vol.6

9、,20016). 续丹：Solid Edge用于教改初见成效，CAD/CAM与制造业信息化，Vol.9,20027). 王洪亮等：3D几何造型技术及其对工程制图课程的冲击，西安电子科技大学（社科版），2003年3.学生参赛获奖及撰写论文1).学生参加由高教司、教育部机械学科教学指导委员会、EDS公司联合举办三维造型设计大赛，获得全国唯一的一等奖，2002年2).学生参加由教育部机械学科教学指导委员会举办的全国高校solid edge 设计大赛，获得二等奖，2004年3).2003级大一本科生创新论文集，西安交通大学教务处，2004.6 4.获奖1).3D机械制图教材获机械工业信息研究院2002

10、年度科技进步奖2).3D机械设计教学内容与体系的探索与实践荣获西安交通大学第九届教学成果一等奖，2004年3).3D工程图学教学内容与体系改革探索与实践荣获陕西省教学成果二等奖，2005年三、树立工程观念，构建“画图读图构思表达”教学新体系，提高学生的图样综合表达能力（机械类）图样与文字相比，由于其描述简沽，形象直观，且内涵丰富，信息量大，已成为工程界技术交流的重要“语言”。作为工科大学本科生的“技术语言”教学，其培养目标主要是让学生在掌握基本理论的基础上能够灵活应用这种表达方法。本课程空间想象能力的训练通常是从实物 (立体) 到平面图形 (画图)；再从平面图形到想象出实物 (读图)；而结合工

11、程设计则需要从构思立体到画出平面图形。以往制图课程中只安排前两阶段，而第三阶段的训练则寄希望于零件课程设计、专业课程设计和毕业设计。但希望常常因教学脱节而落空。本教改结合工程实际，安排了“画图一读图一构思表达”三个阶段的训练。这种做法不仅有助于本课程的学习，也必将有助于其它后续课程的学习。安排“根据功能要求，构思表达简单机械装置”的教学是作为培养创新能力的一个应用环节。力求达到(1)为培养学生的创新意识创造条件;(2) 增强学生使用图样表达设计思想的能力;(3) 通过构思与表达实践,对什么叫“ 机械设计” 有启蒙式的了解。鉴于学生许多课程没有学过, 因此在构思环节中,只对图样表达提出一定要求,

12、而对其它方面,如机器的结构、材料选择、刚度和强度计算等不作过高的要求。本项目的特点是通过教学和实践首先培养学生的创新意识和团队精神，其次促使学生能将课堂所学灵活应用于实际设计。构思表达的整个过程是以小组为考核单位的，实施过程中引起了学生的极大兴趣，教学效果明显。该项目的研究成果有：1.教材：1).机械设计中图样表达方法，郑镁主编，西安交通大学出版社，1999年5月2).图样表达方法实践教程，郑镁主编，西安交通大学出版社，2000年8月2.论文：1). 罗爱玲等：图学教育中学生创造性思维的培养和评价工程图学学报，2000年第4期2). 罗爱玲等：关于图学课程改革与实践的研究工程图学学报，2001

13、年第1期3). 许睦旬等： 在制图课教学中进行创造性教育的探索，机械工业高教研究，2000.4 3.获奖知识、思维、能力-制图课程三层次教学新体系的创建与实践获西安交通大学第九届教学成果二等奖，2004年四、优化教学内容，将传统制图知识和计算机绘图技术融合在一起（电气、电子类）工程制图课程是工科类学生的必修课，随着“宽口径”人才的培养，制图课程的教学时数减少很多，又由于计算机绘图必将替代手工制图的趋势，所以对于电子、电气类的制图教学来说，首先要解决好两个问题：是否引入计算机绘图教学（CG）？CG所占的比例？通过教学研究认识到，对于电类学生来说，尽管学时较少，但掌握现代绘图方法很重要，因此CG一

14、定要讲授。其次由于目前国内生产力水平发展不平衡，只讲CG，完全放弃手工绘图训练也不现实。为此，我们将传统制图知识和计算机绘图融合在一起，通过优化教学内容，去枝强干，讲授CG，但不占过多的课内学时（占1/8），更多的练习放在课外时间，通过资格认证方式（见6）进行考核，从而使学生在较少时间内既掌握制图知识，也掌握计算机绘图技术（详见有关研究成果）。该项目的研究成果有：1.教材：1).工程制图，罗爱玲等主编，西安交通大学出版社，2003年8月 2).工程制图习题集，许睦旬等主编，西安交通大学出版社，2003年8月2.完成课题：1).图学基础课程少学时教学的改革与实践(校教改基金），经费1万，2000

15、年2).3D机械制图机械类少学时三维体系教学中教、学、考新模式的探索与实践(校教改基金），经费1万，2002年3.论文：1). 关于工程制图课程改革发展的思考,图学教育研究论文集，2004年8月，机械工业出版社五、从提高教学效果出发，改革传统教学手段，并研制教学资源的精品工程制图往往由于学生们的空间想象力差而感到非常难学，为了提高上课效率，教师在上课前，总要准备许多教具，其中包括模型、挂图、幻灯片等辅助教具。即使这样，也往往由于条件所限，一些问题教师很难表达清楚，学生也不够明白。由此可见，要提高教学效果，教学手段的改革势在必行。随着计算机技术的发展，图文并茂、声像俱全的多媒体技术为教学手段的现

16、代化提供了巨大空间。尤其是像工程制图课程这种既有文字说明又有图形表达、既有平面作图又有立体显示的课程中引入多媒体技术，更能充分体现各类媒体的优势，从而达到最佳的教学效果。为此，我们根据需要研制了多媒体课件，并对在教学中如何使用课件才能获得最佳教学效果进行了立项研究，通过教改试点，不断总结提高。目前已将课件应用在教学的各个环节上，并使“教师课件黑板模型”四位一体达到理想的效果。随着网络技术的发展，学生通过网络进行自主学习已经成为可能，遗憾的是缺少网络资源，我们受教育部远程教育办公室委托开发工程制图网络课程。为此，我们根据教学基本要求，精心进行教学设计，通过合理运用多种媒体来反映课程的教学特点和授

17、课策略，力求将传统黑板难以表述的重点、难点展现出来，力求突出交互性、趣味性和实用性。该网络课程除具有教学内容外，还包括答疑解惑、网上自测、习题解答、在线讨论等多种模块，其目的是给学生营造一个自主学习的环境。目前我们已开发的多媒体教学资源有：网络课程一套、电子教案三套、电子习题解答两套、虚拟模型库一个、5位教师的授课录像。该项目的研究成果有：1.完成课题：1).工程制图网络课程，教育部远程教育建设工程，经费20万，2000年2).工程制图多媒体教学课件，校“行动计划”项目，经费2万，2000年3).机械制图（第5版）电子教案（高等教育百门精品课程教材建设计划），2003年，经费5万元4).画法几

18、何及工程制图立体化教材建设,（高等教育百门精品课程教材建设计划），2003年，经费4万元2.论文：1).郑镁等：工程制图网络课程中教学设计的探讨与实践，教育部现代远程教育资源建设委员会办公室特约论文，2004年2). 王宏明等：多媒体计算机辅助教学与工程制图课程体系改革，西安交通大学学报（社会科学版），2000年第1期 3). 续丹：多媒体技术在工程制图教学中的应用，面向21世纪的图学教育. 机械工业出版社2000年4). 张四聪等：关于多媒体课件制作和使用中的一些问题，面向21世纪的图学教育，机械工业出版社，2000年5). 罗爱玲等：多媒体技术在工程图学教育中的应用与实践，现代电子技术，2

19、001年11期6). 张四聪等：关于制图教学手段改革的认识和设想，西安交通大学转变教育思想教育观念研讨会论文集（续），1998年3.获奖：1).工程制图网络课程2001年获陕西省现代教育技术成果多媒体及网络课件类一等奖2).工程制图网络课程2001年获第5届CIETE全国多媒体教育软件大奖赛优秀奖 3).多媒体技术在制图教学中的应用和研究2003年获西安交通大学第8届教学成果二等奖4).机械制图多媒体课件，2004年10月，获第四届全国多媒体课件大赛大学组优秀奖5).工程制图多媒体课件，2004年获陕西省高校青年教师多媒体教学课件竞赛优秀课件奖六、增加实践性教学，以提高学生的计算机绘图水平以往

20、由于制图课中能够用于计算机绘图教学的时间较少，加上给学生提供的上机条件有限，因此学生很难达到掌握计算机绘图技术的基本要求。为了解决这个矛盾，我们采取了3个措施：1). 配合课外实践学分引入行业资格认证。为了提高学生的学习积极性。我们与一些公司联合成立了授权培训中心，只要学生达到一定水平，通过考试程序即可得到该公司的资格认证书，同时还获得学校认可的相应的“课外实践学分”。这样做既可得到社会对学生所掌握技能的认可、也可增加学生毕业后的就业机会。2). 在课表上增加课外机时，以保证学生的上机时间，从而加强实践环节。3). 专门筹建一个用于计算机绘图教学的机房，以解决上机难的问题。经过多年的努力，目前

21、学生的计算机绘图水平已经有了很大的进步。该项目的研究成果有：1.完成课题：1).计算机绘图实验室建设，校行动计划项目，经费96万，1999年2).计算机绘图技能训练及实践，校教改项目，经费1万，2002年2.成立机构：1). Autodesk公司西安交通大学授权培训中心（ATC）（2004年西安交通大学ATC被殴特克软件（中国）有限公司授予2004年读大中华区 优秀ATC）2). SolidEdge软件西安交通大学培训中心3.学生作品七、整合资源入库上网，实现优秀资源共享基于电子版的教学资源，尤其是多媒体课件，制作较难，花费时间、精力都很多，但师生使用起来却非常方便。目前就各门课程来说，全国的

22、教学资源较多，但由于没有实现统一管理，因此浪费较大。为了节约资源，实现真正意义上的优秀资源共享，教育部各个教学指导委员会于2004年底开始着手组织各门课程的教学资源库建设，我校承担一个子项，完成工程制图教学内容集成方案的资源建设。该集成方案以高等教育出版社出版的两本销量最大的非机类教材（机械制图何铭新、钱可强主编，画法几何及工程制图唐克中、朱同均主编）为基础，完成资源的制作、整合、入库和管理。集成方案中的资源涉及到10个内容，其中有：网络课程、电子教案、电子挂图、习题答案及解题指导、虚拟模型库、典型例题分析、教学设计与参考教案、自测题及答案、样卷及评分标准、以及工程实例。每个资源内容除自成体系外，还需将所涉及到的各种素材（如图形、图像、二维或三维动画、视频、虚拟模型）按一定规则放入素材库。一旦使用者需要时，就可从库中任意选择媒体素材，从而组织起自己一份新的教案或讲稿。该项目的研究成果有：1).完成工程制图课程教学内容集成方案资源建设项目，高等教育出版社，经费4万，2005年。2).提供涉及到10个内容的集成方案素材库一个。