二維和三維并重的工程圖學教學思考

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　　工程制圖是高等工科院校學生必須掌握的一門號業(yè)基礎核技術(shù)課，主要培養(yǎng)學生具備較高的工程文化素質(zhì)，較強的繪制和閱讀工程圖樣的能力。豐富的空間想象和分析能力，嚴謹細致的工作作風，及構(gòu)型能力和創(chuàng)新能力。
　　長期以來，我國工程圖學教學一直強調(diào)二維工程圖樣作為技術(shù)交流工具的唯一性和重要性， 但隨著科技的進步，計算機三維技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，三維CAD實體模型數(shù)據(jù)信息可直接應用于生產(chǎn)加工，使工程圖樣的定義發(fā)生了深層次的變化，二維工程圖樣不再是工程界的唯一技術(shù)語言，使用三維CAD設計系統(tǒng)進行產(chǎn)品造型和設計生產(chǎn)是各個行業(yè)的發(fā)展趨勢。但二維工程圖樣的支配地位不可能在短時間內(nèi)被三維圖完全取代，所以二維和三維并重將是今后圖學的教學模式
　　
　　1、基于傳統(tǒng)工程制圖的設計模式及應用現(xiàn)狀
　　
　　傳統(tǒng)的工程制圖課程教學重點主要放在平面投影和二維圖樣表達及制圖技能訓練上，要求學生把三維設計模型準確表達在二維平面圖紙上(繪制工程圖樣)，再由圖樣想象出三維形體在空間存在的形式(閱讀工程圖樣)，如此反復由空間到平面、平面到空間的訓練，才能逐步建立一定的空間思維能力和想象能力，這需要花費較多的精力和時間及訓練才能達到教學目的和要求。另外，在新的教學改葦形勢下，制圖課的課時越來越少，完成教學目標的難度越來越少，必須優(yōu)化教學內(nèi)容，才能使工程圖學這門古老的學科煥發(fā)新的活力。
　　同時，基于傳統(tǒng)工程制圖的設計過程為：三維設計構(gòu)思，二維工程圖樣表達讀圖還原三維實體，從以上流程可看出起始構(gòu)思和最終結(jié)果是三維實體，而將兩者聯(lián)系起來在一起的二維圖形，產(chǎn)品設計者需要經(jīng)過專門訓練才能掌握這種表達和讀圖方法。雖然二維工程圖在設計中相對于三維圖有缺陷，仙工程制圖投影理論和三維工程圖依然不能完全拋棄，這是由傳統(tǒng)工程制圖的就用現(xiàn)狀所決定：
　　(1)從二維到三維的過渡需要一定的時間，我國自1992年啟動“CAD應用工程”以來，實現(xiàn)了以“以甩圖板”為目的的二維CAD技術(shù)全面普及與推廣，到2006年二維CAD的應用在工程設計中的普及率已經(jīng)達到了95％，所以一些企業(yè)在短時間內(nèi)還離不開二維工程圖樣。
　　(2)二維是三維的基礎，三維建模都是從二維圖經(jīng)過拉伸或旋轉(zhuǎn)而形成。
　　(3)二維工程圖樣在表達上比三維更清楚和準確，且易于標注尺寸，尺寸公關(guān)等技術(shù)要求。且有與ISO接軌的國家標準，消除了國際間的技術(shù)壁壘，為技術(shù)交流和貿(mào)易往來打開了通道，但新的三維圖的國際不可能很快建立起來，不利于行業(yè)內(nèi)交流。
　　(4)所謂牽一發(fā)而動全身，工程制圖的教學改革不能僅局限于自身改革，而考慮整個課程計劃的改革，才能達到整體優(yōu)化的效果。況且，各種專業(yè)基礎課和專業(yè)課教材中，二維工程圖樣還發(fā)揮著重要作用。
　　綜上所述，雖然二維工程圖在相當長期內(nèi)存在，并不會很快被三維取代，但三維CAD由于自身優(yōu)勢，必定會成為未來工程圖學的發(fā)展趨勢。
2、三維工程制圖設計模式及其優(yōu)勢
　　
　　隨著計算機三維設計的發(fā)展，可以直接從三維物體出發(fā)想像構(gòu)思產(chǎn)品，在電腦中建立數(shù)字化的三維幾何模型，并通過屏幕三維動態(tài)顯示進行觀察，然后再行交互修改，最終生成三維產(chǎn)品。現(xiàn)代的三維設計模式為三維設計構(gòu)思、三維建模、三維分析計算，從中不難看出，三維設計過程更復合人們的思維方式和設計習慣，極大地提高了設計效率，其優(yōu)勢如下；
　　(1)三維CAD可將設計者的構(gòu)思直接生成三維模型，形象直觀，能夠從任意側(cè)面或角度進行觀察，設計效率高。
　　(2)三維模型可直接生二維工程圖，修改三維實體時，其投影也會作改變，生成的投影不容易出錯。
　　(3)三維CAD軟件的模型可全參數(shù)化構(gòu)建模型，一般添加幾何約束和尺寸約束，就可實現(xiàn)全參數(shù)化驅(qū)動，容易修改和設計。
　　(4)三維CAD能夠構(gòu)造出各種二維圖難以表達的復雜產(chǎn)品形狀，如高級曲面造型技術(shù)等。
　　(5)能實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字虛擬裝配，干涉檢查和運動仿真。
　　(6)三維設計直觀易懂，現(xiàn)加上構(gòu)造形象生動，可創(chuàng)造一種新穎愉快的學習氛圍，激發(fā)學生的學習興趣。
　　
　　3、在工程制圖中充實三維建模，實行二、三并重的工程圖學教學模式
　　
　　當前，工程語言正從二維向三維轉(zhuǎn)變，輔助繪圖向計算機輔助設計轉(zhuǎn)變，數(shù)字化設計向虛擬設計、智能設計發(fā)展，用三維模型表達產(chǎn)品設計理念，更為直觀。三維CAD是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設計平臺的基礎，是培育新型人才的重要方法。因此我國企業(yè)應用三維設計技術(shù)，院校開展三維模型設計方面的教育，已經(jīng)是大勢所趨。
　　新形勢下工程制圖的教學模式應該在傳統(tǒng)教學基礎上融入三維建模，能與傳統(tǒng)內(nèi)容互補。將三維幾何建模貫穿于教學全過程，同時貫穿二、三維并重的思想和教學模式。在具體實施過程中，要提高三維建模的重視程度，運用參數(shù)化方法進行三維建模，將三維建模、投影、二維圖型表達、三維模型到二維模型的生成作為本門課的重點和難點。教學中既要有現(xiàn)代三維設計的新思想，又要有傳統(tǒng)工程圖形的精華。
　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　在工程制圖中充實三維建模，實行二、三并重的工程圖學教學模式比傳統(tǒng)的工程制圖更有利于培養(yǎng)學生的形象思維能力、空間想象能力和創(chuàng)新能力，有利于學生學習三維軟件的興趣，使學生能適應知識經(jīng)濟時代現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求。