數字化時代的工程制圖學習

劉源

摘要：本文依據工程制圖課及AutoCAD實習中觀察和體會到的教學實情，以及目前社會上工程制圖的現(xiàn)狀、相關發(fā)展變化和未來展望，討論了在數字化時代工程制圖課的學習存在什么問題，可能的發(fā)展方向以及多媒體結合傳統(tǒng)教學與AutoCAD演示的相關內容。

關鍵詞：多媒體；AutoCAD；工程制圖；交互式學習；Adobe Captivate

1.傳統(tǒng)手繪與數字繪圖

從古代人類有了生產的概念開始，圖形便是人類社會生活與生產活動中信息傳遞的重要媒介。工業(yè)革命之后，工程圖樣成為了近、現(xiàn)代工業(yè)生產之中不可或缺的基石資料，工程規(guī)劃和工件設計人員以工程圖樣的方式將自己的想法與要求傳遞給制造者，制造者以此為依據進行生產工作。工程圖樣還在技術交流，產品組裝、檢查、維修等環(huán)節(jié)。這樣看來，工程圖樣無疑是一門工程界獨特的技術語言，工程制圖更是工科類從業(yè)人員必須熟悉掌握的基本技能。進入21世紀，隨著計算機技術，特別是計算機仿真技術的不斷發(fā)展，CAD、Pro/E等工程圖樣繪制軟件的出現(xiàn)與進步，工程制圖也進入了更加便利的數字化時代。但同時，數字化也對工程制圖產生了一定的沖擊。

傳統(tǒng)的工程制圖要求制圖者有較高的工圖素養(yǎng)和繪圖技能，熟悉并且嚴守國家標準《技術制圖》、《機械制圖》中有關制圖的格式、比例、字體、圖線、尺寸標注等成套規(guī)定。另外，在傳統(tǒng)的紙筆繪圖中，無論是標準規(guī)定的線寬還是虛線的間斷程度都難以精確繪制加以表示，這些都不同程度地給繪圖者造成了一定的困難。相對應的，識圖者也會因此遇到一些識圖障礙，由于傳統(tǒng)手繪受到繪圖工具的影響造成的誤差不容易縮小，可以說這些障礙在傳統(tǒng)手繪中是無法避免的。另一方面，傳統(tǒng)手繪支撐著人類工業(yè)發(fā)展近百年，已經形成了如徒手草圖、假象繪圖等具有工業(yè)學科文化與工業(yè)精神的繪圖方法。

數字化時代的工程制圖是運用AutoCAD、Inventor、Pro/E等軟件，在計算機環(huán)境下進行作圖。與傳統(tǒng)制圖相比，因其具有的自動精確規(guī)范圖線，自動尺寸標注，自動三維造型等功能，使其對制圖者的綜合技能要求與素養(yǎng)要求大幅下降，也使制圖時間大幅度縮減。對于識圖者而言，數字化建立的工件模型圖例更容易辨識，降低了對其三維立體感官的要求，強化了圖形傳遞信息的能力。但在享受數字化制圖的便利的同時，制圖人員的相關素養(yǎng)大幅下降，學科知識要求也不斷降低，以至于一些制圖人員在沒有軟件幫助的情況下一問三不知，識圖人員在實際生產實踐中遇到問題無法及時作出手動調整。另外，近百年來形成的工圖文化也因為數字化的影響受到沖擊，如徒手草圖等技能逐漸被人遺忘。

2.工程制圖學習與CAD實習

工程制圖的科目特性決定了在此科目的教學過程中必定大規(guī)模使用圖示，隨著多媒體教學設備的普及，多媒體課件（PPT，CAI等）在工程制圖的學習過程中廣泛應用縮短了課程所需時長，也使得原本抽象的理論知識更容易理解，在工程制圖的理論教學環(huán)節(jié)的多重實踐表明多媒體教學已是現(xiàn)代工程制圖課堂教學的必然途徑。但盡管采用了多媒體教學方式，在整個工程制圖的學習中，理論學習，傳統(tǒng)手繪圖練習，CAD實習又沒有很好地聯(lián)系在一起。在理論課堂上，由于學時少，知識點多且名詞抽象，往往采用多媒體課件演示的形式為主，少量黑板繪圖輔助的教學方式。但是近年來，傳統(tǒng)的手工制圖逐漸被AutoCAD等軟件制圖所取代。因此，不少院校在工程制圖課外再開設了AutoCAD實習課程，并在實習過程中多次強調AutoCAD操作技術的重要性。然而，多數學校出于各種原因，在過分強調AutoCAD實習的時候，卻仍然采用筆試理論考試與繪圖考試的形式考察學生的學習情況。這就導致了理論課上并沒有使用AutoCAD軟件進行演示與講解，AutoCAD實習中又缺乏相關理論的講述。這樣的矛盾導致了學生既沒有按照學校強調的去學習AutoCAD技術，又因為學校的強調而對理論課程中提到的標準規(guī)定等知識點不重視進而熟悉掌握程度較差，客觀上給老師的教學和學生對課程的學習都造成了一些不利影響。

為解決這個問題，提升數字化情況下的學生工程制圖學習水平與AutoCAD實習水平，充分發(fā)掘并利用多媒體手段，將AutoCAD演示與傳統(tǒng)理論教學相結合可以作為一種有效方式。

（1）可行性：多媒體應用并不僅僅局限于一個PPT課件這么簡單，多媒體技術在傳播上就是利用電腦把文字、圖形、影像、動畫、聲音及視頻等媒體信息都數位化，并將其整合在一定的交互式界面上，使電腦具有交互展示不同媒體形態(tài)的能力。它極大的改變了現(xiàn)代社會人們獲取信息的傳統(tǒng)方法，高度符合學生在信息時代的閱讀方式。也就是說，將包括理論知識文本，三維模型參照，AutoCAD演示，課堂聯(lián)系反饋等各種課堂要素整合是完全現(xiàn)實的。而對于工程制圖課而言，傳統(tǒng)課堂上的理論文本-簡單圖例-簡易練習的方式很難做到多角度多例子的演示，很難讓學生從抽象的二維圖形去對照理解如相貫線的變化趨勢，組合零件的切割疊加及裝配過程等抽象過程，難以提高學生的三維空間想象能力。而利用多媒體技術，將AutoCAD演示，Inventor三維造型等與傳統(tǒng)的理論結合，可以營造出一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學環(huán)境，為教師表達闡述生硬的理論文本與復雜圖示提供了形象而又較低物質和時間要求的表達方式。而多媒體教學也可以使當代學生以一種更為平常的容易理解的方式學習相關知識。當代學生均擁有智能手機，個人電腦等數字媒體設備且熱衷于利用這些設備進行學習和娛樂。這為多媒體學習提供了碎片化的額外途徑，學生可利用制作好的學習資料（課件等）隨時隨地進行學習。另外，學校已經開始實驗利用多媒體技術，即講理論即時演示，利用學生端及時反饋的形式，并證明了該方式可以縮短課程學習所需的時間。從這看，該方式具有很廣的研究空間和很高的可行性。

（2）基本要求：

（2.1）以學生為中心“教”與“學”良好結合：所有教學的核心對象都是學生自身，最終都要面對學生。因此，對利用多媒體技術結合AutoCAD演示與傳統(tǒng)教學的研究應從學生群體出發(fā)，充分了解學生學習現(xiàn)狀和意見，激發(fā)學生的積極性，讓學生也參與到研究過程之中。教學是“教”和“學”的雙向過程，如果不能同時發(fā)揮老師的“教”和學生的“學”，就不能良好完成教學目標。在傳統(tǒng)的教學中，教師干講-簡易板書-填鴨練習的方式使“學”跟不上“教”，仿佛老師在前面撒知識點，學生跑在后面追著撿；一味利用PPT演示的教學又使老師成為講臺上的“演員”，學生成為講臺下的干看的“觀眾”，使得“學”被“教”綁著跑。因此需要巧妙的尋找一個“教”與“學”的平衡點，將二者良好融合，教學相長，更具學生的反饋和教學實情及時做出調整，并體現(xiàn)出老師與學生的交互過程。

（2.2）體現(xiàn)學科教學輔助作用：利用多媒體技術結合AutoCAD演示與傳統(tǒng)教學的方式應能夠體現(xiàn)學科文化精神以及學習樂趣，從而提升學生對學科的了解，培養(yǎng)學生學習興趣，以達到規(guī)范學生學習習慣，提升綜合素質的大目標。

（2.3）程度適當：針對不同專業(yè)的不同需求，很多學校已經將工程制圖教學分為了不同要求的：工程圖學、工程制圖、工程識圖等不同層次。在利用多媒體技術結合AutoCAD演示與傳統(tǒng)教學的研究與實踐中應更具不同專業(yè)不同需求，按照教學大綱要求進行教學程度約束。

（2.4）簡潔明了，操作性強：本著方法實用性原則，利用多媒體技術結合AutoCAD演示與傳統(tǒng)教學研究應當總結出一套可以被大多數老師與學生所接受的方法。該方法應簡單易行，以減輕教師的壓力，降低學生接受難度，減少教學所需時長。出于教學嚴謹全面，需要該方法具有較強操作性，能適應不同要求，在工程制圖課上具有多重多角度舉例演示且在講師出現(xiàn)演示失誤時能夠及時糾正的能力。

結束語：

相信在科學技術日益發(fā)展的今天，會有越來越多更好的教學軟件出現(xiàn)，同時，要求我們對其教學模式、教學方法、教學效果反復的探究，尋求更好、更豐富的教學方法和教學模式。