二维到三维的制图课程创新评析

根据专业特点,构建制图类课程新体系

在专业人才培养方案修订中,结合工科专业特点完成从二维平面绘图到三维设计的制图类课程体系的构建,并且围绕这些制图类课程结合我校08版方案制定或修订课程的教学大纲,进行各门制图类课程的教学体系与内容的实质性改革。结合我校08版修订的机械类专业人才培养方案,以二维为基础,二维与三维造型设计并重,构建制图类课程体系。在新的课程体系中,我校机械设计及其自动化专业设置了工程制图、计算机绘图和三维工程应用软件Pro／E三门课程。农业机械化、机电工程和其他近机类以及非机类专业设置完成了工程制图和计算机绘图,三维工程应用软件课选修(Catia、KMCAD、CAXA等)三门制图类课程的设置。木材工程、包装工程和工业设计专业设置完成了工程制图和计算机绘图,三维造型应用软件3DMax三门制图类课程的设置。在完成制图类课程设置后,基于三维设计为主线修订制图类课程的教学大纲,在各学期开出的制图类课程中逐渐渗透三维设计的思想,通过课堂讲授和加强实践环节,实现三维设计思想的整体贯穿。同时,面对现代工程实际中二维与三维设计并存的问题,通过制图类课程在突出、强化三维设计的同时,根据不同制图课程的特点,实现二维绘图与三维设计的有机结合。

以二维为基础,以三维设计为重点,开展制图类课程的改革

以二维为基础,以三维设计为重点,全面开展基于三维设计的制图类课程建设工作,以突出三维设计为特色,使二维到三维具有系统性和连续性。工程制图课程主要是研究绘制和阅读图样的原理和方法,基于正投影理论将空间的物体首先转化成二维的正投影图,即做出物体二维工程图样,用以表达物体的结构特征、零件的结构形状、部件与机器的工作原理和技术要求等。传统的工程制图的教学内容,主要讲解点、线、面、体、组合体的二维投影图与各种二维的表达方法。然而,设计者在脑海的设计构思都是三维的,制造的结果也是三维的实物,在“设计构思”和“产品实物”两者之间传递的信息却是二维图形,这种形式在传统手工绘制图样的年代是很有用的,避免了绘制复杂的立体效果图。随着计算机的普及应用,以及现代的设计方法和加工方法的普及,开展从二维到三维设计的工程制图类课程的改革,是制图类教学亟待解决的一个问题。基于上述现状,我校对工程制图的教学内容进行了初步的改革,从教材的体系到教学内容都体现了三维的设计思想,在讲授点、线、面等基础内容时,主要是二维的投影理论。在讲授基本体,简单体等相关内容时,增加了拉伸体和旋转体两种重要的三维造型方法。从三维实体出发,利用三维软件的特征造型功能讲授基本体各基本要素的组成与投影。这部分内容只要求学生理解正投影的概念,建立二维投影图是对三维实体的一种正投影表达方式,为学生将来阅读和绘制二维投影图做好知识的准备。截交线与相贯线的内容在讲课时结合三维实体的布尔运算进行讲解,这样不但符合三维切割体或者是相贯体的实际成型过程,也向学生传授了布尔运算的三维造型方法。组合体部分的内容结合立体的拉伸、旋转、放样、布尔运算等三维成型方法为进行讲解,讲授二维投影图的同时灌输三维思想。机件的表达方法章节重点以三维的零件、部件为研究对象,研究如何合理应用各种表达方法零件、部件的结构和尺寸,这一章着重培养学生的分析和应用力,在讲授清楚各种表达方法的特点和应用场合后,演示三维软件自动生成机件的各种视图和剖视图等二维图纸的功能,向学生灌输三维设计的设计思想。综上所述,从现代制造业的发展方向出发,面对现代工程实际中二维与三维设计并存的现实,开展二维计算机绘图教育,为学生学习三维设计和绘图奠定基础。基于三维设计的工程制图的课程的改革要突出三维设计的思想,所有内容的讲解尽可能从三维实体出发,充分利用三维绘图软件开展教学,改革和拓宽了工程制图的教学内容,为学生提供了更多的思维方法,灌输三维设计思想,根据制图课程的不同阶段引入相应的CAD三维建模内容,贯穿于制图课程教学活动的全过程,增强了学生的空间思维能力、三维形体与二维图形之间的相互关系的理解,强化了零部件在形状结构上、配合连结上的直观理解,从而激发学生的创新思维能力。

结语

基于三维造型软件进行二维到三维的制图类课程改革,符合快速发展的现代工业生产实际,突出三维设计的思想,构建了制图类课程新体系。全面开展工程制图、计算机绘图以及三维CAD等制图类课程的改革探索具有目的性、连续性和系统性,打破了传统的制图教学概念,提高制图类课程的整体教学水平。

作者：朱琳 谷芳 李群卓 寇小希 董金城 单位：西北农林科技大学机电学院