工程制图研究目的


历史试题 2019-10-14 08:13:04 历史试题
[摘要]工程制图研究目的(共5篇)工程制图历史演变改革现状和未来发展的研究工程制图历史演变及现状改革和未来发展的研究林大钧(华东理工大学机械与动力工程学院,上海 200237)摘要:工程制图的发展是历史的延续,工程制图的现状还不能适应

【www.shanpow.com--历史试题】

【一】:工程制图历史演变改革现状和未来发展的研究

工程制图历史演变及现状改革和未来发展的研究

林大钧

(华东理工大学机械与动力工程学院,上海 200237)

摘要:工程制图的发展是历史的延续,工程制图的现状还不能适应科学技术、生产制造迅速发展的需要,工程制图需要实验,以实验推动课程,形成实验发展理论,理论推动实验的良性循环,是工程制图可持续发展的有效途径。

关键词:工程制图;历史;现状;实验。 中图分类号:TB23

文献标识码;A 文章编号:

Study on Engineering Drawing History Evolution Status Reform and Future Development

LIN Da-jun

(School of Mechanical and Power Engineering

East China University Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Abstract: the development of engineering drawing is the continuation of the history, present situation of engineering drawing is can not adapt to the science and technology, and the rapid development of manufacturing, experiment is needed in engineering drawing , the course may be promoted by experiment,a good circulation is formed through experiment developing theory, and theory promoting experiment which are effective ways of the sustainable development of engineering graphics.

Keywords: engineering drawings, history evolution, reform status, experiments. 工程制图是一门工程性很强的技术基础课程,没有实验的课程其内容难以深入,科学性难以体现,只能停留在表达层面,遵守国家标准就可以了。而实验就给探索外观与内在的联系提供了有效途径,一方面通过

作者简介;林大钧 (1953-),男,浙江宁波人,3级教授,主要研究方向为工程图学,计算机图形学,逆向工程等。

基金项目:网络教育研究项目编号为WJY2011022

实验可以有新的发现,另一方面实验自身也需要不断发展,形成以实验的发展推动理论的发展,再以理论的发展引导实验的提高的科学发展机制。

1. 工程制图历史演变

语言、文字和图形是人们进行交流的主要方式,而在工程界,为准确表达一个物体的形状,主要用的工具就是图形。在工程技术中为了正确表示出机器、设备的形状、大小、规格和材料等内容,通常将物体按一定的投影方法和技术规定表达在图纸上,这种根据正投影原

理、标准或有关规定,表示工程对象,并有必要的技术说明的图就称图样。工程图样是人们

表达设计的对象,生产者依据图样了解设计要求并组织、制造产品。因此,工程图样常被称为工程界的技术语言。

上述文字是二百多年来工程界的基本认识。自蒙日创建画法几何以来多面正投影图在工程设计中被广泛采用。蒙日生活在18世纪后半叶的法国,人们公认他是“画法几何学”这门学科的创立者[1]。从1630年到19世纪,法国陷入一系列的战争之中。作为一个大陆沿海的军事强国,军事工程要塞是绝对重要的。当时法国在各个沿海城市都设立了许多海防要塞。筑城学对于法国国防有着重要的价值。当时法国在沃邦等人的努力下,发展了一种复杂的多角形、星形堡垒。使得对军事工程师的需要变得迫切起来。在18世纪中叶,法国开始设立了一些军事工程学校,这一切都直接导致了画法几何在法国创立。1765年蒙日进入梅济埃尔的皇家工程学校学习,在进行一项军事工程设计时,蒙日打破常规的设计方法,而采用了简便的几何法,迅速完成了设计,经审核,确认方法严密,结果正确。这是蒙日迈近画法几何的第一步,画法几何曾经成为法国军事秘密文

件长达30年之久,而且在拿破仑统治时期,这门学科一出现就享有特殊的待遇,被认为是一切工程和建筑学的基础。蒙日在当时的教育年表上与拉普拉斯和拉格朗日齐名。以后蒙日留校担任教学工作,他的巨著《画法几何学》是他的学生根据他1795年在培养中学师资的师范学校的讲课笔录,整理后于1798年公开出版,此书以后不胫而走,传入各国。蒙日讲课和作业的辅导是他的学生著名的数学家穆斯尼、傅立叶等人。数学家高斯对蒙日画法几何有很高的评价:“近二百年来,空间几何的考察越来越多地借助于解析法,这就使他们失去了基于直觉想象的几何思考机会。蒙日命名为《画法几何学》的几何学,清晰而简练,题目由易到难,安排有序,内容丰富,包括新的各个方面及其发展。我为近十年来法国一些几何学者开动步伐,用特殊的几何法培植这门新的几何学感到高兴。因而我们应该建议学习这本书——能以活跃和维护真正几何精神的重要智慧滋养品,这种精神,现今数学里有时是缺少的。除纯科学考察方面外,我也考虑到与空间相关的一切人类劳动中,也就是设计、测量、建筑结构和工事中它们的应用”[2]。

我国系统地介绍蒙日《画法几何学》体系理论和方法的是时任厦门大学校长的萨本栋先生编译的《画法几何学》(1923年6月商务印书馆初版)。著名教育家清末翰林蔡元培先生为萨本栋编译的《画法几何学》写序如下:萨君本栋,勤敏好学。课余译安顿利氏及亚斯利氏之《画法几何学》一书,文笔条达,义理显豁,虽未照原文全译,然删繁避晦,颇便初学。学者由是熟加研究,将见科学上、工程上之各种物体,表现于纵

面、横面、侧面或截面等,已能纤悉无遗,而泰西之学术工艺,或籍以广传于中土,是亦吾剤之所乐为介绍者也。

中华人民国九年十一月一日蔡元培[3]。(注:安顿利时为美国Tufts学院图学教授,亚斯利时为美国东北大学制图教授)。

当一门学科完全确立起来以后,在它形成时期明显存在的学术方面的刺激就会停息下来。画法几何就是这样一门学科。由于它未能保持住过去的学术威信,结果在许多工程和建筑学校的课程表中被其他课程所挤掉。随着科学技术的发展,特别是计算机图形学的产生,使蒙日《画法几何学》的基本概念的正确性发生动摇。到目前为止,国内外工程制图教科书都认为一个正投影图不能唯一地确定物体的空间形状和大小。国内诸多工程制图教材中对此概念描述为:“用一个投影图一般不能表达物体整体的大小和形状”。国外典型代表著作《Fundamentals of engineering drawing》第七版中对此概念描述为:“In Figure1.2 the front face is oriented to the projection plane so that the established view shows the true width and height of the house. It will be noted ,however , that the depth dimension is not shown in this front view. Thus a single orthographic view in itself cannot fully describe an object. An additional view on a projection plane perpendicular to the first is needed to give the depth of the house.”[4]。正因为如此,人们历来将由多面正投影图想象物体的空间形状看作是对空间想象能力的培养。然而,一个正投影图不能唯一地确定物体的空间形状和大小的描述是不严密的,可以通过一个正轴测投影图反求物体的形状和大小,而一

个正轴测投影图就是一个单面正投影图。长期以来,虽然正轴测投影图具有良好的直观性,但由于其绘制不便,故被当作参考图形而处于从属地位,人们不得不要通过多面正投影图去想象物体的空间形状,这种强制性的思维训练,反而会阻碍人的空间思维和想象力,因为人本身是处于三维空间,看到的和触摸到的都是三维物体,头脑中存储的也是三维形象,只有将头脑中进行的三维思考用三维的形式加以表达才有利于培养空间思维能力,正轴测投影图因其有立体感,所以是将三维思考用三维形式加以表达的中间桥梁。但历史的发展并非如此,使得人们对现状熟视无睹,习以为常,甚至极力研究如何通过几个二维视图想象物体的方法,可谓南辕北辙。

2. 工程制图改革现状 (1)基础内容改革

在工程制图基础内容改革方面,比较有代表性的是戴立玲、卢章平等的工作。他们编著的《图学基础教程》是一本体系完整、内容丰富、清晰易懂、特色鲜明的教材。主要体现在:第一,教材在体系上跳出了传统的框架[5]。全书由图与图学基础;计算机中的图形与图象;思维过程的图形化;意象性图形设计、表达与理解;空间有形物体的平面表达;空间形体的图形转换及阅读;数据与函数信息的图形化表达与应用等七章组成。每一章都可以自成体系,独立成篇。作者能通过长期研究和教学实践,以图为主线,把图学的主要基础都包含在一本书里,体现了体系的完整性。第二,教材内容丰富,但不繁杂,也不是简单罗列,而是紧紧抓住图在人类思想交流与科技发展中的作用这一核心,介绍了图的广义内涵,并从“意象

类图源”、“空间有形物体”及“数据与函数”等方面作了基础性介绍,同时将计算机图形技术融入其中,使传统的图形表达方法与现代图形技术相结合,符合教学改革方向,适应现代教学需要。第三,教材内容宽泛且有高度。内容宽泛是指涉及到了各种各类图及表达方法。有高度是指分析了图在人思维中所起的作用 ,能引导读者打开思路,认清图的本质,从而达到对图的深刻理解和认识,以便更好的应用的目的。作者从日常所见所闻出发,将客观事件归纳整理,上升到理性,形成规范的表达形式,以引人入胜,而这些客观事件可能已经包含了读者的经验和技能 ,因此容易引起读者的共鸣和理解。比如将Word、Excel、Powerpoint等软件中的图形处理功能归结为思维过程图形化,使读者在自己熟悉的软件的基础上来理解思维过程图形化,把原本比较复杂的概念变得容易理解。 (2)多门课程整合改革

在内容整合改革方面,比较有代表性的是马香峰编写的《机械设计制图》[6]

。该教材为了突出工科类各专业机械工程基础知识、素质和能力的培养,以优化知识结构、加强应用性为指导从相关课程整体优化出发,将原工程制图、机械零件等课程整合为一门机械设计制图基础课,构筑了一个公共平台与综合提高相结合的新课程体系,整合课程由一个教师从头至尾全面贯彻。从单门课程优化的初级阶段走向多门课程整合的综合阶段。根据新建的课程体系框架,在教学实践中构建了图形表达、图形思维、力学计算平台,从而形成机械设计基础的第一层次。这一层次的内容着重手工草图、仪器绘图、计算机绘图、力学计算能力的综合培养,

注重形象思维方式的融合,兼顾工程意识启蒙。课程第二层次以基础知识在设计中的应用和突出工程意识为原则,以设计为线索安排课程内容。从知识的内在联系、衔接出发由设计这条主线按零件设计内容构造综合性知识单元,体现各种基础知识在该单元中的地位、作用及相互之间的联系以培养提出问题、分析问题、解决问题的能力。 (3)精品课程建设

自2003年以来,全国已经有二十多门工程制图类课程进入了国家级精品课程建设行列,它们在课程介绍、教学大纲、授课教案、教材建设、解题指导、学习方法、参考资料、授课录象、教学研究、课程网站等方面都在按照“五个一流”的目标进行建设,起到了很好的引领作用。

3.工程制图未来发展

虽然工程制图经过基础内容改革、多门课程整合改革、精品课程建设等阶段有了很大的发展,但总体来看,发展速度缓慢,缺乏系统的、可持续发展的动力,其根本原因是课程缺乏实验。纵观理、工类课程,凡是有实验的课程,发展快且可持续。因为,实验是认识客观的有效方法,它是通能够过观察、验证、试验、推理、推论、比较、选择等方法来认识客观事物。实验既需要理论指导,又能促使理论的发展。实验需要有实验条件、实验方法、实验结果,它与工程的联系更密切。下面列出的实验,有的是研究生毕业论文课题,有的是研究生课程论文研究内容,有的是本科生毕业设计课题,研究生有获得上海市优秀毕业论文,本科生每年都有优秀毕业论文产生。经过多年实践形成了实验体系,推动工程制图课程向深入发展,开出了新的课程《实验工程制图》,编写出

版立体化教材《实验工程制图》、《实验工程制图习题集》、《实验工程制图解题指导》、《实验工程制图程序包》由化学工业出版社出版[7]。在学时不增加的条件下,大大拓展了工程制图内容的深广度。实验体系由(1)计算机辅助读图实验;(2)轴测投影图反求p.e.Seventh edition. 1980.69-73

[5] 戴立玲、卢章平、袁浩.图学基础教程[M].北京:机械工业出版社, 2008.1-5.

[6] 马香峰.机械设计制图[M].北京:高等教育出版社, 1997.1-8.

[7] 林大钧.实验工程制图[M].北京:化建模实验;(3)应用拍照反求零件实验;(4)工程曲线设计实验;(5)工程曲面设计实验;(6)空间角度计算实验;(7)钣金展开实验;(8)零件图参数化实验;(9)装配图设计实验;(10)空间轨迹图形实验;(11)物理属性可视化实验;(12)零件加工动态仿真实验;(13) 图形力学实验;(14)图形运动学实验;(15)零件加工动态仿真实验等15个模块组成。

4.结论与展望

实验是工程图学本科教育阶段的实践基础,实验是工程图学研究生教育的必要载体,实验是工程图学应用于工程实际的有效方法,实验是有待于工程图学教师研究开发的领域,实验是工程图学可持续发展的重要途径。

5.参考文献

[1] [法]G·蒙日著. 蒙日画法几何学[M]. 廖先庚译.湖南:湖南科技出版社, 1984.9-11.

[2][美]John Thomas Dygodn Graphics in Engineering Design[M]. Alexander Levens William Chalk Third Edition. 1975.83-88.

[3] 赵擎寰.萨本栋编译《画法几何学》中蔡元培序言诠释[J].工程图学丛刊, 1980.47-48.

[4][英]Fundmentals of engineering drawing for design product development and numerical control[M].Warren J.Luzadder,

学工业出版社,2009.84-87.

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【二】:提高工程制图教学效果的研究

提高工程制图教学效果的研究

陕西国际商贸学院信息与工程学院 雷敏1

【摘 要】

本文从任课教师角度出发,研究了如何让学生较好地学习《工程制图》课程。通过研究,本文认为可从上好绪论课和章节复习课、及时总结复习、联系常见空间形体、运用多媒体教学及培养学生学习方法等五个方面提高《工程制图》的教学效果。经过实践教学证明,此教学方法具有较强的实践性和较好的教学效果。

关键词:工程制图;教学效果;提高

一、引言

《工程制图》是一门理论性、系统性较强的专业基础课,同时又是一门培养学生空间思维和设计创造能力的公共基础课程。工程图样是表达和交流技术思想的重要工具,是工程技术部门的一项重要技术文件。课程的主要任务是学习投影法的基本理论、投影原理;培养绘制和阅读本专业工程图样的基本能力;培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风;培养学生的制图能力、空间思维能力和构形设计能力。

对绝大多数同学来说,《工程制图》是一门全新的课程,且对课程内容知之甚少,也不知道学习这门课程究竟有什么样的意义及怎样学习这门课程。它为学生后面专业课的学习的基础,对学生的要求较高,但由于该课程对学生的高等数学、物理以及处理问题能力和空间想象能力的要求较高,因此学生普遍反映是一门较难学的课程,学生的学习兴趣不高,学习效果不够理想。目前,关于如何提高大学课堂的教学效果越来越多,但鲜有学者对本科院校或高职院校的《工程制图》课程的教学方法进行研究。因此,研究可行有效的工程制图教学方法已是非常迫切和有意义的问题。

二、教学方法

经过多年实践教学经验和长时间的教学研究,结果表明,高校教师提高《工程制图》课程的教学效果可从上好绪论课、及时总结复习、、联系常见空间形体、应用多媒体技术辅助教学及培养学生学习方法等五个方面进行。

(一)上好绪论课 作者简介:雷敏,1987年11月,女,硕士研究生,陕西咸阳,陕西国际商贸学院信息与工程学院,专职教师,研究方向为混凝土动态力学性能研究。

www.shanpow.com_工程制图研究目的。

绪论课不仅仅是《工程制图》课程教学的开始,同时也应该是每一章的前言介绍。通常包括一些背景知识,课程内容,应用和发展,以及在后续课程中的重要性等等,起到把一个新领域介绍给学生的作用。是否能上好绪论课对《工程制图》后期的教学工作至关重要。绪论课也是教师与学生的第一次见面,一般学生总是对老师怀着一种崇敬又好奇的心理。对教师而言,如果一开始就能抓住学生的注意力,给学生留下良好的第一印象,他们以后的学习就会主动得多。绪论要力求讲得精彩而富有吸引力,一开始就把学生对这门课的兴趣提进来,让学生觉得这门课有用、有趣,才会有主动性继续听后面的课。

教师在绪论课的教学上,教师应该把握以下三点:(1)树立学生学习该课程的信心。由于上新课的学生可能从各种渠道了解的工程制图是一门难学的课程,从而对该课程产生畏惧感,学生就会带着逃避的心理学习,课后自己不去钻研思考。所以,教师应让学生感觉到这门课程并不难学,其实我们在中学的时候已经接触到了投影和制图,本门课程知识把制图知识应用到建筑图中;(2)教师需要激发学生的学习兴趣;(3)突出课程的重要意义和实践价值。教师应在绪论课中做到精心组织策划,让学生了解该学科体系的研究对象和研究方法,介绍工程制图课程的教学内容有哪些,哪些是重点,哪些是难点;并说明为什么要学这门课程。学习这么课程要达到什么目的,对今后其他课程的学习及工作有什么作用,以激发学生的学习兴趣;同时,应该向同学分析怎样学好这门课程。分析各课程的特点,注重记忆、理论或实践,针对不同性质的课程,提供更有效的学习方法,引导学生自主主动的学习。 [1]

(二)及时总结复习

《工程制图》涵括画法几何、组合体投影及房屋施工图三个部分。在画法几何部分,主要是空间点、线、面的三面投影规律,组合体投影是画法几何部分的升华,也是房屋施工图的基础。由于画法几何部分大部分学生在高中数学知识中已经有所了解,所以在讲解的时候,难免有学生会有厌学情绪,教师在讲解此部分内容时,应该让学生明白和中学知识的区别,及学习此部分的目的,是为学习体的投影打下基础。因此,在学习后一部分的内容时,应该先对前面内容进行串联复习,使学生学习的知识具有系统性,连贯性。这样,学生学习的目的性也较强,能把握学习的重点。

工程制图的研究对象是空间的点、线、面、体及建筑物,所涉及概念、类别较多,非常容易让学生产生混淆。如果及时地对所学内容进行总结复习,就会加深学生对概念、规律的理解和记忆。例如,工程制图中有几个比较重要的概念,投影面平行线、投影面垂直线、投影面平行面、投影面垂直面等,它们的定义和投影规律非常相似,在学习的时候,学生可能会对某些概念产生混淆。因此,在相关概念、规律介绍完之后,及时对相应的内容和知识点进行复习。

另外,学生学完一章的内容,可能不清楚这一章到底在学习了什么知识、主要研究的是什么问题,这就更需要教师在上课时及时进行总结并复习主要知识点。以基本体的三面投影为例,学生学完之后往往会产生疑惑,为什么要研究这些知识?其中哪些是重点?作为教师

应该及时告诉学生,这一章的重点是掌握基本体的三面投影规律如“矩钜为柱”、“三三为锥”、“梯梯为台”等,关键是画出基本体表面的点和线的投影,为后面学习切割体、相关体及组合体的投影学习必要的基础知识,这样学生才能够站在一定的高度去学习和思考,才更利用《工程制图》的教学工作。

(三)联系常见空间形体

很多同学都是刚接触工程制图课程,空间想象力比较薄弱,在教学过程中需要不断培养加强他们的空间想象力。因此,我运用模型、实物等帮助理解教学的内容,例如在介绍投影法时候,以教室的左墙面、地面及黑板所在的三个平面为空间的三投影面体系的三个投影面,这样学生在拿到一个模型的时候,很自然的就可以模型放到这样一个真实的空间,也很容易理解三视图中为什么具有“长对正、高平齐、宽相等”的关系。

在学习空间直线和空间平面时,为了很好解释空间投影面平行线、投影面垂直线、一般位置线、投影面平行面、投影面垂直面、一般位置面时,熟练运用空间点三面投影形成的长方体。代表长方体长的四条棱都是侧垂线,代表长方体宽的四条棱都是正垂线,代表长方体高的四条棱都是铅垂线。长方体前后两个面的对角线都是正平线,长方体左右两个面的对角线都是侧平线,长方体上下两个面的对角线都是水平线,长方体的两条体对角线都是一般位置线。运用这种方法,学生很容易就能理解空间线的定义及空间线的投影规律。同样,空间的各种位置平面也一样,长方体前后两个面的都是正平面,长方体左右两个面都是侧平面,长方体上下两个面都是水平面。长方体相邻的两条相互平行的棱连接而成的平面分别可以找到正平面、水平面和侧平面,在长方体内部也一样可以找到一般位置平面。运用前面点的三面投影的知识,从长方体表面和内部找出空间不同位置直线和不同位置平面,再研究它们的投影规律,直接、简单并一目了然,教师在黑板上绘图时,也较简单直观,经过实践证明,运用此种方法进行空间线和空间面的投影规律学习,起到了非常好的教学效果。 [2]

(四)充分应用多媒体技术辅助教学

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