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十年来工程图学课程改革的思考与探索,清华大学 童秉枢 2006年8月,目 录,一 工程图学课程的基本情况与变化 二 十年来工程图学改革的若干思考问题 三 工程图学课程体系改革的探索与成果 四 结束语,一 工程图学课程的基本情况与变化,独立教研组 55,不独立教研组 45,1.教学组织,2.教师队伍,说明：2004年96所学校制图教师约1000人，其中只任制图类课程的171人，占17，其余83还兼任其它课程。,3. 教学工作量,4. 学时 学时平均数（2004）,近机类,机械类,土木类,建筑类,非机类,50,86,83,63,40,对比： 1987年“课程基本要求”中规定的参考学时:,机类：120150 土水：100120 非机：80110 电子应用理科：5070,5. 教材 6. CAI和试题库(2004年）,TXT小说下载 殁燓狅,二 十年来工程图学改革的若干思考问题,1. 工程图学课程的不可替代性是什么 2. 工程图学课程为谁服务 3. 如何考虑机械课程链改革的整体优化 4. 工程图学课程内容如何反映现代科技进步 5. 如何做到工程图学课程的可持续发展,1. 工程图学课程的不可替代性是什么, 工程图学课程的定义 工程图学是一门用图形研究工程与产品图形信息表达、图形理解和图样绘制的课程,由上述定义可明确以下几点： 课程的研究对象 工程与产品的工程图样或信息模型 课程的作用 是工程与产品信息的主要载体；是技术交流的主要手段；是工程师的设计语言 课程的任务 三种能力的培养 (a) 工程图形表达能力(二、三维表达与初步的构形设计) (b) 图形形象思维能力(空间想象能力) (c) 工程图样绘制能力(手绘与机绘),工程图学课程的不可替代性体现在：,(a)投影理论 (b)形体造型方法 (c)表达技术（视图、剖视等的表达；轴测图等） (d)绘图基础（徒手、尺规、计算机绘制）,(1) 图形性 (2) 基础性 (3) 工程性,图形性与基础性具体体现在：,工程性具体体现在 ：,(a)贯彻相关的国家标准与规范 (b)学习专业图样的绘制（如机械图、土木图、水利图等）,小结：“不可替代性”的概括表达,工程图学课程具有工程图形技术的基础性，是其他课程所不可替代的。,(1)为本科非机械工科类人才培养服务,2.工程图学课程为谁服务,本科人才培养的指导思想：通识教育与综合型 工程图学课程的目标、任务、内容构成了该课程的相对独立性与不可替代性 是本科非机械工科类学生工程素质培养的重要的一环,(2)为本科机械类相关课程服务 （打下良好基础）,与机械设计/制造课程的相关性与联系性 工程图学课程的先修性 课程链改革的整体性与动态性 工程图学不是某类机械课程的附属，表现为“独立”与“联系”的统一,(3)为新世纪本科非工科类学生素质培养服务,有可能成为非工科学生培养工程素质体系中的一门新基础课（数、理、文、外、计、图） 淡化专业，开拓工程素质培养更大的服务空间 为工程图学课程的改革与发展提供更大的活动空间,3.如何考虑机械课程链改革的整体优化,讨论对象: 机械基础系列课程的改革 指导思想: 避免单课程封闭式的改革，提倡 课程链改革及优化 具体作法：(1)机械基础课程的融合模式 (2)机械基础课程的分块协调模式 存在的困难：(1)体制与组织机构的障碍 (2)教师知识结构的障碍,4.工程图学课程内容如何反映现代科技进步,及时把握图学科学与图形技术的发展 例如：科学计算可视化、虚拟现实技术、真实感图形、计算机动画、图像处理、现代CAD技术、数码技术、分形技术,拓宽图形系列课程的空间 工程图学课程是图形系列课程的一门重要课程，但不是唯一的课程 图形系列课程可分两个层次：本科与研究生 图形系列课程可分两种类型：必修课与选修课 图形系列课程的目的：(1)进行图形素质教育 (2)进行图形专业教育,(1)教师队伍建设 研究体制与组织形式（单独建制；合并建制） 打破“专职制图教师”的体制模式 1) 现有教师拓宽知识面，向图学新理论、新技术发展；向专业新技术发展 2) 引入新生力量 3) 提倡科研教学生产实践，改变只教一门课的局面，以提高业务素质和学术水平,5.如何做到工程图学课程的可持续发展,与图学素质教育相结合 与专业建设相结合 与图学系列课程建设相结合,(2)课程建设,三 工程图学课程体系改革的探索与成果,机械基础课程的融合模式 2. 机械基础课程的分块协调模式 3. 基础平台与综合提高相结合的模式 4. 三维为主线的模式 5. 新老内容调整整合的模式,课程体系改革是教学改革的灵魂,1.机械基础课程的融合模式,案例 北京科技大学, 时间：1982现在 (主要在1996 现在) 类型：非机类（材料类）, 基本思想 课程整合 工程制图机械原理机械零件 CAD(AutoCAD) “机械设计制图” 该模式的推广与辐射 据2002年调查，大约有12所大学采用,新课程体系 五个阶段, 授课学时：原150 现99 课程设计：原64 现36 均为课外, 特点： (1) 采用学科间横向联系和纵向贯通，重组教学内容 (2) 以“设计为主导，能力为目标”组织教学，突出培养工程设计能力和创新能力 获奖： 2005年，获国家级教学成果二等奖 2002年，机械设计制图获全国普通高校优秀教材二等奖,2. 机械基础课程的分块协调模式, 基本思想 将机械基础系列课程统一规划，内容重组，分成模块，明确各自定位与分工，根据不同专业在不同的学期中讲授不同的模块 该模式的采用情况 据2002年调查，大约有40所大学采用, 案例 上海交通大学, 时间：2001现在 工程图学的新课程体系, 特点 考虑与设计、制造课程的紧密联系，确定工程图学课程的定位。体现在： 引入概念设计；以设计为主线安排内容；引入三维建模；加强实践环节 (2) 明确培养学生的四个能力 空间思维能力；转化为图形能力；转化为模型能力；转化为绘制图形的能力 (3) 采用计算机二、三维建模与绘图技术改造传统课程 (4) 创造新的实践环节 功能分析构形建模绘图或实现, 获奖情况 2003年，获国家级精品课程称号 2002年，现代机械工程图学获国家优秀教材二等奖,3. 基础平台与综合提高相结合的模式, 基本思想 搭建一种不分专业以培养“图学素质”为目标的公共平台，再根据专业需要，开设专业制图的课程 案例 浙江大学 时间：1997现在,新课程体系, 特点 图学素质的公共平台 图学素质指：图形表达；形象思维；工程素质 (2) 公共平台的基本目标 三种能力的培养：空间想象能力；图形表达能力；形象思维能力 三个概念建立：产品信息概念；设计构形概念；工程规范概念 (3) 平台内容定位 经典与高新技术相结合 具体为： 画法几何工程制图计算机绘图的融合 手绘尺规机绘的绘图能力培养 产品设计过程与方法的介绍, 获奖情况 2001年，获国家优秀教学成果二等奖 2002年，图学基础教程获全国普通 高校优秀教材一等奖 2003年，获国家级精品课程称号 2005年，获国家优秀教学成果一等奖, 该模式的推广与辐射情况 有数百人次接受过培训或听过介绍,4. 三维为主线的模式,指导思想： 将三维建模的原理、方法和技能融入、渗透到工程图学课程中，形成新的教学体系、教学内容和教学方法,引入的内容： 画法几何3D CAD求解方法 (2) 三维造型的基本原理 如特征、特征参数化、 实体几何构造法(CSG法)、形体集合运算等理论 (3) 三维造型的基本方法与技能 如拉伸、旋转、 扫掠、园角、倒角、阵列等方法与操作技能 (4) 三维到二维的转换 如转换方法和编辑手段等 (5) 组合体、零件、装配体的三维构形与建模实践， 以培养学生独立工作能力和创新能力,案例1 华南理工大学,特点：建立了以三维实体结构表达为主干，同时,案例2 西安交通大学,注重二维工程图表达的课程体系。,5. 新老内容调整整合模式,该模式的意义 更具普遍性 该模式的特点 从内容看：需求驱动，因地制宜，新老内容，调整整合 从过程看：看准方向，大胆试验，点滴积累，终成大器 从结果看：变异变化，形式多样，不求统一，白花齐放, 20年的“三合一”调整整合模式 画法几何工程制图计算机绘图 调整了原有内容，形成了融和式、分段式、 独立式等教学体系 未来“多合一”的调整整合模式 正在热议与试验中 多合一指：画法几何工程制图计算机绘图 三维建模构形设计 将演化出各种新的教学体系与内容安排,四 结束语,(1) 工程图学课程改革的内部和外部条件发生了很大的变化 (2) 工程图学课程改革在远至20年，近至10年中作了不懈的努力，取得了丰硕的成果 (3)工程图学课程改革仍将任重而道远，永无止境 (4)工程图学学科及其课程的发展前途光明； 工程图学工作者的个人发展前途光明,谢 谢,