工程制图教学设计范文

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社会对人才的需求是多层次的，工程实践中不仅需要研究与开发领域的科研型人才，更需要在一线从事制造、加工、运行、检验等与工程实践紧密结合的工程应用型人才。工程应用型人才不仅要具备扎实宽广的理论知识，还必须经受一定的工程实践训练，具有分析和解决实践中遇到的工程实际问题的能力。[1]

一、机械制图课程教学现状

机械制图是高校机械类专业必修的一门重要的专业技术基础课，既有系统理论又有较强较多的实践。在专业培养方案中，承上启下，培养学生的专业素质和工程素养，为后续有关课程的学习和今后工作打下基础。目前，机械制图教学中存在一些问题[2]，阻碍着教学质量的提高。

1、课时少，内容多，知识点琐碎，教学单一

机械制图的主要内容以投影理论为基础，侧重形体表达。内容枯燥抽象，知识点琐碎且涉及面广，教师讲课方式为“教师讲，学生听”，单调无趣。

2、重理论轻实践

教学中强调课程体系的理论性与完整性，忽视培养学生的工程实际能力，实践与理论间缺乏过渡与衔接。

3、过度依赖计算机绘图软件

随着计算机图形学技术的发展，计算机辅助绘图成为近年高校教学的主流。这种教学模式忽视理论与实践教学，过分注重上机操作，使学生在缺乏理论基础的前提下进行操作绘图软件的大量练习，造成其“知其然而不知其所以然”，教学目标成了“培养简单的制图员”，而不是具有读图、绘图能力的工程型人才。

二、基于工程化视角的机械制图设计定位

机械制图课程的教学目标是培养和训练学生绘制和阅读工程图样的能力，是基本技能的培养和训练。基于工程化视角进行机械制图教学设计，要遵从工程教育（技能训练）的特定属性―实践性，改革传统教学模式，少理论讲解，多工程实践训练，强调以工程实践辅助理论知识掌握，基于工作过程与生产实际设计教学内容，培养实践能力较强的工程化应用型人才。

三、基于工程化视角的机械制图工程素质培养

基于工程化视角的机械制图教学设计，必须从以教师为中心向以学生为中心、从教师讲为主向学生练为主、教师从讲授型向指导型转变，因此，需对机械制图的课程体系进行改革，教学过程进行重新设计，探索具有工程实践特点的教学模式，提高教学质量。

1、理论部分教学设计

（1）根据教学内容，选择工程实物的合理形式辅助学生理解。在讲授投影基本理论时，利用实物模型或挂图授课;在讲授基本体时，请同学分组制作纸制模型;在讲授组合体、零件图、装配图时，利用三维造型软件制作的三维虚拟模型进行展示辅助教学;在讲授装配体、标准件、典型结构、典型产品时，通过动画与爆炸图模拟工程实际中的产品装拆、运动及功能。

（2）请学生携带分组制作的纸制模型，引导学生观察实物模型，同时组内同学协作进行投影实验，归纳、总结、掌握投影理论内容。将往届学生实训制作的实际零件带入课堂，分组下发，引导学生观察讨论实际零件的结构特点与绘图规律，帮助学生尽快建立空间想象能力与逻辑思维能力。

（3）选用企业在产零件，实现教学与生产的“零距离”衔接。将工厂实际零件以及相关生产资料带进课堂，采用引导观察、理论讲解、分组讨论、练习绘制等步骤，实现讲与练的无缝结合。学生在此过程中遇到的任何问题，均可以组内讨论、自行查阅或请教老师的方式解决。在教学过程中，结合使用生产实践、现场教学、多媒体课件虚拟演示、真实零件观察与测绘、分组讨论等多种教学设计，使学生不但掌握工程语言，同时接触实践工作，提高学习兴趣。

（4）在互联网+背景下，网络资源空前丰富，结合机械制图的精品课程资源、微课、云班课、慕课等网络资源，要求学生课前预习、课中讨论与互动，课后重点复习，加强理论教学。

2、实践部分的教学设计

（1）采用工程引导的方式，组织学生到制造企业参观实习，进行生产现场参观―专家讲座―生产线上正在加工的产品实物―产品实物的图样分析、讨论、阅读―表达方案分析―技术要求分析―工艺卡片阅读等过程，让学生尽量接近生产实际，培养读图及正确的零件表达能力。

（2）手工绘制零件图。依照所参观的制造企业的产品，分析此产品的工程图样（包括装配图和零件图），依照国家标准，要求学生在合适的图纸幅面上按比例绘制零件图，包括标注尺寸与公差，书写技术要求等，组内同学互相检查修改，最后提交。

（3）校外实践与专家讲座。组织学生到各类制造企业参观，了解各种加工方法的对应图纸，邀请校外专家到校开展专题讲座，开阔学生视野，激发学习热情。

（4）企业零部件三维绘制大赛。教学设计中，将三维造型贯穿整个教学过程。结合生产实际，根据产品的设计过程，扩展构形及表达内容的深度，将公差与配合、表面粗糙度、技术要求等内容，应用计算机绘图技术，进行零件综合表达的三维模型绘制，逐步培养学生的工程实践能力。

3、理实兼具的综合性教学设计―典型部件测绘

典型部件的测绘能锻炼学生的动手能力，增强其理论联系实际的能力，培养工程意识，提高工程素养。[3]

首先将学生分组，组内同学共同完成测绘任务。部件拆卸前，先观察实物、阅读参考指导书和查阅相关资料，了解部件的结构、性能和工作原理。拆卸过程中，边拆卸边徒手绘制装配示意图。在拆卸过程中，练习使用常用测量工具、拆卸工具，讨论体会常用工具的工作原理以及精度。部件的拆卸过程既能够提高学习兴趣、培养团队精神，又可以开阔学生视野、提高工程素质。

其次，部件的手工拆装测绘结束后，组内同学需要完成并提交如下作业：尺规绘图一份、计算机中进行的三维造型一份、由三维造型生成的二维工程图一份，装配图一份、爆炸图一份。在三维参数化造型软件中依次对部件中的各个零件进行三维建模、生成零件的二维工程图，进行零件的装配过程以及生成装配图。

最后，完善、补充所需提交的作业资料。典型部件的测绘实践中，涉及到的课程有公差配合、测量技术、拆卸与装配、参数化三维建模、二维造型、国家标准查阅、典型件的典型画法、工艺结构及安装顺序、尺寸标注、技术要求等等，在绘制的工程图样上，将涉及到的上述内容进行完善补充，最后提交给教师。在整个测绘过程中，学生的工程素养得到了极大的锻炼，一方面学习了与制图相关的若干课程的部分内容;另一方面，对实际的设计过程有了深入的体会，对徒手绘图的必要性与重要性有了新的认识。

四、结束语

机械制图是工程类专业重要的技术基础课程，因此，教学设计上必须要体现“工程化、应用型”的培养目标，与工程应用实践紧密结合，才能培养出合格的应用型技术人才。

基于工程化视角的机械制图教学设计，从工程应用的角度，进行理论与实践的教学设计，结合工程实践中典型的零件测绘，培养学生的空间想象能力和实践动手能力，强调现实世界的直接真实学习训练，通过获取直接经验学习理论知识，符合工程化视角下的工程应用型人才培养模式。

【参考文献】

[1] 陈静，耿向前，王鹤.机械制图精品课程中工程素质的培养[J].中国现代教育装备，2011（15）81-82.

[2] 黄燕钧.基于工程实践教育的机械制图课程改革研究[J].梧州学院学报，2015（6）79-84.

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为适应我院“培养高素质应用型人才，服务地方经济社会发展”的要求，首先应从培养应用型人才角度出发，对《化工制图》的教学体系进行研究，针对教材、教学课件等多个环节，探索并形成一种适用于应用型人才培养的教学体系;其次要注意结合生产实践，选择实际生产中具有代表性的设计题目，组织学生去安庆石化现场参观，实现理论与实践相结合的目标，能够极大的激发学生的学习兴趣，从而能更好的培养其工程意识和空间想象能力;最后更注重实践性教学，突出对学生空间想象能力和创新能力的培养。了解AutoCAD在化工制图中的应用，利用现代化的教学手段来提高学生的绘图技能。结合安徽大学化学化工学院培养目标和用人单位的需求，推进本课程的改革，提高其教学质量，首先要合理规划教学内容，进行优化设计。突出化工制图的特点，将机器零部件、连接件和装配图以及化工设备图、工艺流程图和管道布置图的表达特点重点讲解;将国家和行业标准规范贯穿教学的始终;在注重理论教学的同时，还要加大实践教学的力度，合理安排理论和实践的教学比例。另外，AutoCAD是现代工程设计的一个主要内容，以培养学生较为扎实的制图基础，具有空间思维能力、处理化工制图能力，为后续课程设计服务为目的。

2、教学方法的改进

（1）板书、化工制图多媒体课件和AutoCAD计算机辅助设计制图三者结合的教学模式在教学模式上，根据内容选择不同的教学模式，如:首先从工程实践中抽象出具有代表性的任务，使学生明确课堂的教学目标，引发学生积极动脑思考和激发学生的求知欲望;然后对给定的任务进行分析，启发学生尝试运用已掌握的知识解决新问题，引发学生深入思考和创造思维;接着再阐述相关知识，指出教学内容的重点和难点以及相应的解决方法;下一步进行课堂练习，让学生举一反三的运用所学知识解决问题，培养和训练学生创造性思维，让学生既动脑又动手，增强实践能力和独立解决问题的能力;最后进行课堂小结，总结要点和解决问题的方法途径、注意事项，加深学生对教学内容的理解。教师用黑板亲自示范作图步骤、作图的思路以及规范等，可以引导和示范学生手工绘图，例如，在画六棱柱时应该先画定位轴线，再画出上下两个底面的三视图，最后补全棱线。这样有利于老师与学生互动，提高学生的动手能力。采用多媒体讲授作图，可以做到图文并貌，并可以呈现二维图形和三维模型之间的相互转化，例如学生都感觉到换面法和截交线、相贯线很难理解，通过多媒体可以非常直观，形象的表现出来，帮助学生建立空间的概念，提高空间想象力。采用AutoCAD计算机辅助作图是现代工程设计中的一门基础技能，在化工企业中得到了广泛的应用，它可以培养学生的空间想象能力和快速处理工程图样的能力，从而进一步提高学生的实践能力。

（2）化工制图与课程设计相结合

《化工制图与AutoCAD》是一门理论性很强的课程，如果只注重基础理论教学，而忽视实践教学环节，则往往会造成实践与理论的脱节，同时课堂教学的效果也不理想。充分利用各种实物模型，有机结合生产实际，走进工厂，加强实践教学环节。在学习化工制图的过程中，将课程设计中用到的绘图知识贯穿始终，可以让学生阶段性的练习国标及行业规范的应用，如何绘制工艺流程图、零件图及装配图等。对于复杂的塔器或热交换器等化工设备，很难通过语言表达或文字叙述来表达模型演示的效果，这是可以充分利用多媒体工具，AutoCAD能迅速准确的绘制所需的各种化工制图图样，而且具有强大的编辑功能，提高学生绘制各种化工工程图样的能力。这样学生在后续的课程设计中就会对化工制图的知识灵活运用。通过化工制图与课程设计的结合，充分培养学生的形象思维能力和空间想象能力，通过启发和诱导，对学生进行有效的培养和训练，为学生提供一个生动、形象的立体化教学环境，充分培养学生的空间思维和动手能力。

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上个世纪 90 年计算机辅助设计（Auto-CAD）应用软件的普及，给现代工业设计带来了前所未有的变革：计算机应用改变了机械、电子、建筑、服装等行业设计的绘图方式、出图方式，变革了产品设计的工作方式，提高了设计效率，影响了产品的表现方法，加速了产品文化与社会各方面的交流，并不断地在设计过程中影响设计人员的工作方式和思维方式。在机械设计领域中，无论是使用 CAD 绘制零件图；还是采用Pro/E来直观、生动地表现机械内部结构等手段都已经大量应用到工业设计工作中。应用计算机辅助设计软件已经成为产品设计人员的一项基本工作技能，现在大多数的高等院校基本上都开设了计算机辅助设计相关课程，并深受学生的喜爱。

二、《工程制图》与《计算机辅助设计》课程体系比较

《工程制图》是机械类必修的专业基础课。它包括两部分内容：即画法几何和工程制图。画法几何是制图课程的理论基础，主要任务是研究在平面上表达空间立体形体的图示方法以及在平面上解答空间几何问题的图解方法。画法几何的典型特点是理论性、系统性强，较为抽象。《工程制图》主要是对画法几何理论研究的具体应用，研究阅读、表达和绘制机械零件形体内外部分的工程图。这门课程的主要任务是培养学生的空间想象和逻辑思维能力，不断提高学生“阅读” 和“绘制”零件图的能力。

机械CAD即计算机绘图。在产品或零件的设计过程中，工程设计人员由构思至初步设计、由结构计算验算至绘出各类零件均可通过计算机完成。如今机械CAD 已经在工程设计的各个领域中得到广泛的应用，它基本取代了以前徒手绘图设计方式。熟练整合后的教学内容，包括理论教学和实践教学两个模块。其中理论运用计算机进行辅助设计，已成为工程技术人员的一项基本素质。因此教学模块，以实际专业需求为原则，适当减少画法几何、工程制图的学时，在高校内对机械工程专业的学生开设《计算机辅助设计》课程，就是使其熟练运用二维绘图软件来绘制产品和零件结构图，为今后的毕业设计和工作设计打下扎实的基础。

三、《工程制图》与《计算机辅助设计》三维的融合教学

《工程制图》课程教学基本要求指出计算机二维绘图和三维造型是适应现代化建设的新技术，对学生以后掌握计算机辅助设计技术有着重要的影响。我们在教学实践中寻求工程制图与计算机绘图的有效融合方式，有利于提高学生的实践能力，培养其工程意识、创新意识。

《工程制图》课程和三维CAD内容联系紧密，三维CAD是一种工具，它最终目的是表达工程形体和生成二维工程图样，两者是休戚相关的。不过由于工程图学与三维建模不是同步产生的，因此工程图学传统内容与现代三维CAD等有关内容之间缺乏协调统一，使工程图学传统内容与现代三维CAD有效融合、渗透，使工程制图、计算机绘图融会贯通，是工程制图改革的必然趋势。

虽然CAD实体建模与工程制图紧密联系，但在教学中不能顾此失彼，在兼顾传统教学优点的同时，注意适当引入三维CAD。具体做法：面向三维CAD组织教学内容；把三维CAD技术融入工程制图教学中。加强对三维形体的构型、想象、分析和表达训练，为学生形象思维和创新思维提供广阔的空间。这样不仅有利于后续课的学习，也缓解了课程多学时少的矛盾。

四、《计算机辅助设计》在机械设计教学中的应用实际效果

1.使课程教学模式和方法发生变化传统的工程制图的教学模式利用语言的表达、二维图纸以及多媒体的应用进行方案的构思、推敲、修改与完善。自从引入了计算机辅助设计，它强化了整个教学过程 ，提高了设计效率和出图质量，使教师教学模式更生动，学生学习氛围更活跃，有助于探索出一种既突出能力培养，又融知识能力与素质于一体的新型科学教学模式。在新型教学模式下，教师在教学过程中的主导作用得到明显有效地发挥，学生的主体地位得到充分保证和体现。

2.建立新型互动平台，增加教学活动中的互动性在教学过程中既存在教师和学生的互动，也有学生和学生的互动，只有建立几方面顺畅的沟通交流平台，才有助于设计的进一步开展。常规的沟通交流方法是利用二维平面图和剖面图来推敲空间的整体结构，这必然加长了设计思维的耗时，也造成思维的不连续性。然而利用计算机技术不但可以提供更为迅速直观的模型 ，甚至也可以在模型上及时进行直接交流，得出方案。例如Pro/E 软件可以使师生之间通过三维模型进行直接交流 ，或是通过变换模型视角来进行观察 ，从而真正实现实时显示、实时交流。这种交流方式的训练更有助于学生们毕业后尽快进行角色的转变 ，适应当前的工作岗位。

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[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0061-02

工程图样在工业生产中起着表达和交流技术思想的作用，它被认为是工程界的技术语言。[1]传统的工程制图以手工画图为主，现在以CAD软件画图为主。CAD软件画图具有精确度高、速度快、整洁易读等特点。

食品工程CAD制图是我校食品科学与工程、食品质量与安全、食品营养与检验教育专业的一门专业基础课，也是一门实践性很强的课程。通过学习本课程，学生能熟练掌握计算机绘图技术，掌握粮油食品工业工程图的内容、画法及一般性的规定，了解建筑制图的基本知识，并能够利用计算机绘制各类工艺图，能适应粮油食品工程的设计、施工等方面的技术要求，为今后进入实际工作打下良好的基础。由于本课程的选课对象为大三学生，他们接下来要面临大四的毕业设计问题，所以食品工程CAD制图学习对于他们的毕业设计来说具有重要的意义。

一、学生在毕业设计中存在的问题

（一）计算机绘图能力不强

从学生毕业设计图纸情况看，大部分学生采用的是AutoCAD绘图软件，但大部分学生对软件基本功能的使用不熟练，对一些新功能不够了解，这致使学生的绘图效率低下，图纸中的错误多。从学生图纸中反映出来的问题主要有以下几个方面。

1.图层设置不合理，表现在图层设置混乱、随意，这导致后期图纸修改不方便；2.样式设置不规范，表现在样式设置方法不合理，设置类型随意；3.绘图方法不合理，不会利用高效的绘图指令，导致绘图效率较低。

以上问题导致图纸出现后期修改不方便，无法批量修改等问题，修改效率比画图更低。

（二）图纸中尺寸标注不规范

尺寸标注是工程制图中的重点，也是难点。从毕业设计图纸看，标注方面学生反映出来的问题主要有以下几方面。

1.标注不完全，表现在该标注的尺寸没有标注；2.标注不规范，表现在标注样式不规范，标注字体、大小、线型、颜色等随意、混乱，视觉效果差；3.标注方法不合理，表现在不会建立和利用合理的标注样式，导致标注效率低下，修改不方便。

（三）形体投影分析不认真

在毕业设计中，部分学生存在一种错误的思想，即认为设计计算做好了，画图是很简单的事情。具体表现在：一是对形体分析不认真，绘制不正确；二是直接借鉴专业书籍或他人图纸中的图形，导致相同设备和建筑的表达形式不同，绘制错误或不合适。

（四）绘图国家标准不熟悉

图纸的规范与否决定了设计者是否能把自己的设计思想和设计理念向他人有效传达。而制图标准对设计思想和设计理念的有效传达起着重要的作用。由于制图课程是在大二上学期开设的，到大四毕业时，有关制图的知识学生已经不清了。加之中间课程设计中教师没有对国家标准要求做过多要求，这导致学生最后很难画出一套完全合乎国家标准的图纸。毕业设计中学生反映出来的问题不是大问题，但综合起来会影响到图样的质量和信息的传达。工程图样是工程界的技术语言，不遵守国家标准的工程图样会影响工程技术人员的沟通和交流。

二、针对上述问题的教学改革方法

（一）增强学生的计算机绘图能力

食品工程CAD制图是一门实践性很强的课程。计算机绘图具有高效性、简洁性、一致性等特点，现在计算机绘图基本取代了传统的手工绘图。因此，只有经过扎实的绘图练习，才能有效地提高学生自身的绘图能力。可以通过以下措施来提高学生的计算机绘图能力。

1.增加上机实践的学时安排。通过增加上机实践学时，多给学生实践的机会，让学生在实践中提高自己。上机实践，能使学生将在课堂上学到的知识及时消化。同时，可以布置能力提高练习题，供学有余力和兴趣更大的学生课下进一步进行练习。

2.加强上机过程中的指导。在上机实践过程中，应多鼓励学生通过自己的实践来掌握所学内容，而不是机械地按照教师的方法来进行绘制。在基本图形绘制练习中，对同一图形，在学生完成画图后，教师可以提供参考画法，同时让不同画法的学生进行演示直播，最后学生讨论各种画法的优劣，并从中选择更高效或更适合自己的画法。

3.灵活安排上课方式。对于上机指导性比较强的理论课程，除了采用动画、视频、实例操作等灵活多变的授课方式，要求学生认真听讲，做好笔记外，还应实行以“学生为主，教师为辅”的理念。理论课允许有条件的学生上课带笔记本电脑，教师讲到相关操作或实例时，可以当堂进行实践。

（二）强调国家标准的作用

国家标准在图幅、文字、标注、符号、图线等方面都做了详尽的描述。教师在软件讲解过程中，比如绘图环境的设置、尺寸标注、图线设置等方面应结合国家标准进行讲解，让学生掌握国家标准，然后再通过上机实践、课下练习等环节加深其对国家标准的理解和掌握。

良好的绘图习惯对学生将来的绘图具有重要的作用。教师在平时的讲课过程中，应该重视国家标准的地位，让学生认识到国家标准的重要性，不断加深和强化国家标准的应用，让学生养成良好的绘图习惯。

（三）注意形体投影分析的正确性

基本形体投影知识学生在工程制图相关课程中已经学习过，但是学生在设计过程中没有认识到其重要性，或者是为了赶进度而忽略了对其进行认真的分析。[2]针对这种情况，教师首先要在平时的教学中，让学生认识到形体投影的重要性。其次，在平时的作图训练中，教师不但要要求学生进行原图的抄绘，也要要求学生根据食品工程CAD制图的特点，以建筑或设备作为训练目标，增加练习的目标性和专业性。在教学过程中，教师要引导学生进行逻辑思维和形象思维的有机结合，提高学生的主观能动性，注重其创新能力的培养。在教学过程中，教师应利用3D工具进行演示，使学生对图形有更直观的认识，这有助于学生对投影图形的正确绘制。利用三维CAD辅助教学[3]，可以使学生对图形的了解更加清晰透彻，这是传统板书替代不了的。

（四）通过多种措施提高学生对课程的兴趣

兴趣是最好的老师。如果学生对课程有兴趣，自然就会花更多的时间和精力去学习。因此，通过多种途径提高学生的学习兴趣，让学生发挥自己的主观能动性是关键。学生兴趣的提高和主观能动性的调动，需要从课内和课外两个方面下功夫。

1.通过多种教学手段来提高学生的兴趣和积极性。目前，课堂教学已经由传统的板书教学发展到目前的多媒体教学，但单纯的多媒体教学已经满足不了当前的课堂教学的需求。除了边讲边操作的实践教学法外，还可以采用动画教学法。动画教学是当前发展起来的一种动态教学方法，已经在课堂教学中实施多年，且得到了良好的教学效果。[4]另外，可以利用CAD软件的三维功能，利用三维动态建模进行辅助教学。[5]通过动画和三维教学不但可以直观、动态地演示操作过程，而且能激发学生的学习热情，缓解学生的疲劳情绪，提高教学质量和教学效果。

2.采用分段检验的方法，加强和巩固学生的知识。CAD食品工程制图是一门实践性很强的课程，学生只有通过扎实的绘图练习，才能真正掌握知识。因此，在平时授课过程中，教师应注意绘图技巧的讲解，并辅以课堂和课下作业的不间断练习对学生进行分段式的检验。不间断的练习一方面可以巩固学生学习的知识，不至于将来到应用时出现眼高手低的情况；另一方面，教师也可以通过这及时发现学生绘图中的问题，并进行纠正和总结，不至于让学生养成错误的或不恰的绘图习惯。

三、结语

随着我国加入《华盛顿协议》，我国工程教育成果将得到其他成员国的认可。通过认证专业的毕业生在相关国家申请工程师认证时，将享有与本国毕业生同等的待遇。我院的食品科学与工程专业已经通过工程教育认证，食品工程CAD制图作为该专业的主要课程之一，对于学生而言具有重要的作用。学生只有具有良好的绘图基础，才能做好毕业设计，才能为将来的进一步发展打下坚实的基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 杨裕根，诸世敏.现代工程图学（第3版）[M].北京：北京邮电大学出版社，2008.

[2] 张捷，李占群.从毕业设计看工程制图教学中存在的问题[J]. 新课程研究（中旬刊），2012（6）：111-112.