二維和三維並重的工程圖學教學思考論文

摘要：通過分析基於傳統工程製圖設計模式和應用現狀，以及三維工程製圖設計模式及其優勢，可以得出=維和三維工程製圖各有優勢和劣勢。所以工程製圖教學中充實三維建模，實行二，三並重的工程圖學教學模式，才能更好地培養學生的創新意識。

關鍵詞：二維；三維；工程圖學

引言

工程製圖是高等工科院校學生必須掌握的一門號業基礎核技術課，主要培養學生具備較高的工程文化素質，較強的繪製和閲讀工程圖樣的能力。豐富的空間想象和分析能力，嚴謹細緻的工作作風，及構型能力和創新能力。

長期以來，我國工程圖學教學一直強調二維工程圖樣作為技術交流工具的唯一性和重要性， 但隨着科技的進步，計算機三維技術得到了迅速的發展，三維CAD實體模型數據信息可直接應用於生產加工，使工程圖樣的定義發生了深層次的變化，二維工程圖樣不再是工程界的唯一技術語言，使用三維CAD設計系統進行產品造型和設計生產是各個行業的發展趨勢。但二維工程圖樣的支配地位不可能在短時間內被三維圖完全取代，所以二維和三維並重將是今後圖學的教學模式

1、基於傳統工程製圖的設計模式及應用現狀

傳統的工程製圖課程教學重點主要放在平面投影和二維圖樣表達及製圖技能訓練上，要求學生把三維設計模型準確表達在二維平面圖紙上(繪製工程圖樣)，再由圖樣想象出三維形體在空間存在的形式(閲讀工程圖樣)，如此反覆由空間到平面、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，製圖課的課時越來越少，完成教學目標的難度越來越少，必須優化教學內容，才能使工程圖學這門古老的學科煥發新的活力。

同時，基於傳統工程製圖的設計過程為：三維設計構思，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思和最終結果是三維實體，而將兩者聯繫起來在一起的二維圖形，產品設計者需要經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於三維圖有缺陷，仙工程製圖投影理論和三維工程圖依然不能完全拋棄，這是由傳統工程製圖的就用現狀所決定：

(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，實現了以“以甩圖板”為目的的二維CAD技術全面普及與推廣，到2006年二維CAD的應用在工程設計中的普及率已經達到了95％，所以一些企業在短時間內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過拉伸或旋轉而形成。

(3)二維工程圖樣在表達上比三維更清楚和準確，且易於標註尺寸，尺寸公關等技術要求。且有與ISO接軌的國家標準，消除了國際間的技術壁壘，為技術交流和貿易往來打開了通道，但新的三維圖的國際不可能很快建立起來，不利於行業內交流。

(4)所謂牽一髮而動全身，工程製圖的教學改革不能僅侷限於自身改革，而考慮整個課程計劃的改革，才能達到整體優化的效果。況且，各種專業基礎課和專業課教材中，二維工程圖樣還發揮着重要作用。

綜上所述，雖然二維工程圖在相當長期內存在，並不會很快被三維取代，但三維CAD由於自身優勢，必定會成為未來工程圖學的發展趨勢。

2、三維工程製圖設計模式及其優勢

隨着計算機三維設計的發展，可以直接從三維物體出發想像構思產品，在電腦中建立數字化的三維幾何模型，並通過屏幕三維動態顯示進行觀察，然後再行交互修改，最終生成三維產品。現代的三維設計模式為三維設計構思、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，其優勢如下；

(1)三維CAD可將設計者的構思直接生成三維模型，形象直觀，能夠從任意側面或角度進行觀察，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化構建模型，一般添加幾何約束和尺寸約束，就可實現全參數化驅動，容易修改和設計。

(4)三維CAD能夠構造出各種二維圖難以表達的複雜產品形狀，如高級曲面造型技術等。

(5)能實現產品數字虛擬裝配，干涉檢查和運動仿真。

(6)三維設計直觀易懂，現加上構造形象生動，可創造一種新穎愉快的學習氛圍，激發學生的學習興趣。

3、在工程製圖中充實三維建模，實行二、三並重的工程圖學教學模式

當前，工程語言正從二維向三維轉變，輔助繪圖向計算機輔助設計轉變，數字化設計向虛擬設計、智能設計發展，用三維模型表達產品設計理念，更為直觀。三維CAD是新一代數字化、虛擬化、智能化設計平台的基礎，是培育新型人才的重要方法。因此我國企業應用三維設計技術，院校開展三維模型設計方面的教育，已經是大勢所趨。

新形勢下工程製圖的教學模式應該在傳統教學基礎上融入三維建模，能與傳統內容互補。將三維幾何建模貫穿於教學全過程，同時貫穿二、三維並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。教學中既要有現代三維設計的新思想，又要有傳統工程圖形的精華。

4、結束語

在工程製圖中充實三維建模，實行二、三並重的工程圖學教學模式比傳統的工程製圖更有利於培養學生的形象思維能力、空間想象能力和創新能力，有利於學生學習三維軟件的興趣，使學生能適應知識經濟時代現代企業對人才的需求。