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1、华南理工大学 陈锦昌 chen- 2006 年 8 月,基于构型设计的工程图学教学体系探讨,基于构型设计的工程图学教学体系探讨,一、问题的提出 二、制图课程形体构型设计的相关研究 三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,一、问题的提出, “培养创造性构型设计能力”是新修订的“工程图学课程教学基本要求”的任务之一。 “构型方法基础”是新修订的“工程图学课程教学基本要求”的五个工程图学基础之一。1)了解计算机造型技术的基本原理。2)熟练掌握基本立体的造型过程和方法。3)掌握简单组合形体的造型过程和方法。4)初步掌握二维和三维形状构思、设计、创新的方法。,一、问题的提出, 工程图学素质的核心是工程图
2、学的思维方式,形体的构型设计能力培养是工程图学思维方式培养的重要方法。 形体的构型设计能力是设计类与制造类等专业学生创新能力培养不可或失的。如何在新的教学理念下应用现代化教学手段，培养学生的形体创造性构型设计能力是工程图学课程教学改革的一个热点问题。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,在制图课程中，自新世纪出版的工程制图教材已看到有关形体构型设计的内容。构型设计在制图课程中的引入及实践已在国内的一些高校开展。形体构型设计在制图课程中所占的比重不大。目前在14本（不完全统计）工程制图教材中均有构型设计的内容。构型设计在制图课程中一般有下面9种形式。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,1.组合
3、体的构型设计工程制图教材中，有组合体构型设计内容的有12本。组合体构型设计内容包含：构型原则；构型基本方法；叠加式构型设计；挖切式构型设计；综合式构型设计；仿形设计；凹凸构型；互补体构型设计等。代表性教材有：焦永和主编机械制图，周良德等编著现代工程图学。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,2.平面图形的构型设计工程制图教材中，有平面图形构型设计内容的有5本。平面图形构型设计内容包含：构型原则；设计方法及作图；圆弧连接方法的平面图形设计；平面图案构型设计等。代表性教材有：谭建荣等主编图学基础教程，周良德等编著现代工程图学。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,3.零件的构型设计工程制图教材中，
4、有零件构型设计内容的有4本。零件构型设计内容包含：零件功能；零件与整体的关系（结合方式、外形内形呼应、形状协调等）；符合工艺要求的结构设计；零件外形美观、经济性等。代表性教材有：焦永和主编机械制图，刘小年等主编工程制图。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,4.装配图的构型设计工程制图教材中，有装配图构型设计内容的有3本。装配图构型设计内容包含：功能要求；装配结构构型（均衡与稳定）；外观的调和；主从呼应、人机环境的考虑等。代表性教材有：焦永和主编机械制图，王兰美等主编机械制图。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,5.几何造型工程制图教材中，有几何造型内容的有1本。几何造型内容包含：线框模型；
5、表面模型；实体模型；立体构成；产品的造型设计等。代表性教材有：谭建荣等主编图学基础教程。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,6.看图思维基础工程制图教材中，有看图思维基础内容的有1本。看图思维基础内容包含：看三视图思维基础；看三视图构思方法；看剖视图的思维基础及方法等。代表性教材有：陆国栋等主编图学应用教程。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,7.相交立体的构型设计工程制图教材中，有相交立体的构型设计内容的有1本。相交立体的构型设计内容包含：用给定基本几何体构造多种相交立体；读构型体等。代表性教材有：孙兰凤等主编工程制图。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,8.计算机构型设计工程制图教材
6、中，有计算机构型设计内容的有6本。计算机构型设计内容包含：实体造型基础；实体造型基本体素；拉伸实体；旋转实体等。代表性教材有：谭建荣等主编图学基础教程。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,二、制图课程形体构型设计的相关研究,综观工程制图课程形体构型设计的教材及相关研究，可以看出构型设计已进入工程图学的教材体系中，但还存在下面的问题：1.没有构成一个基于构型设计的课程体系在上述14本教材中有4个章（节)讨论构型设计的有2本教材；有3个章（节)讨论构型设计的有2本教材；有2个章（节)讨论构型设计的有4本教材；有1个章（节)讨论构型设计的有6本教材。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,2. 构型
7、设计的训练环节不够在上述14本教材中只有1本教材有专门的一节介绍及讨论形体的构型设计训练。一些教材只在形体构型设计的内容后，列举几例以说明如何进行形体的构型设计。,二、制图课程形体构型设计的相关研究,3.开展构型设计的研究与探讨并不多近年来，一些学校已在形体的构型设计教学中进行了探讨及实践。如以下论文：1）黄向裕.构形设计的研究与实践. 机械工程与自动化. 2004,(4)2）李茶青等.工程制图在结构造型设计中的作用.浙江水利水电专科学校学报.2004,(2)3）田凌等.机类机械制图新课程体系的研究及实践. 工程图学学报.2005,(5)4）毛昕等. 关于我国图学教育发展的若干思考. 工程图学
8、学报. 2004,(3）,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,1.工程图学素质 2.基于构型设计的工程图学教学体系 3.加强构型设计的训练,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,1.工程图学素质 工程图学素质（胡宜鸣主编教材）外在表现：具有构造、描述形体形状，识别和表达形体形状的能力；内在反映：具有工程图学的思维方式。工程图学的思维方式对形体的形象（直觉）思维和抽象（逻辑）思维相结合的思维方式。工程图学素质的核心是工程图学的思维方式。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,形体的构型设计与表达将成为工程图学课程的两个主要的培养目标。 “创造性构型设计能力的培养”已成为我国工程图学教育的
9、新任务之一。“创造性构型设计能力的培养”与形象思维、创造性思维的培养有密切关系。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,形象思维是运用直观形象、表象、想象等形式研究和解决问题的思维，是创造性思维的主要类型之一。人的大脑左半球主管抽象思维，右半球主管形象思维。工程图学课程要在教学中使学生大脑的左半球、右半球能并行思维，培养抽象思维和形象思维相结合的思维方式，即工程图学的思维方式。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,创造性思维是一种求新的、无序的、立体的思维，是人类思维的高级形式，是不同思维方式的有机结合和辨证综合。工程图学课程中创造性构型设计能力的培养包含形象思维的培养与创造性思维的培养
10、。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,2.基于构型设计的工程图学教学体系设计是一种创造行为，构型设计教育是一种关于创造的教育。创造作为构型设计教育的核心命题。创意就是对某一具体设计对象、设计目标、设计程序的原创性的构想和独具匠心的谋划，是设计表达与工艺制作的前提。形体的构型设计是创造性设计的重要表达形式。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,1）构型设计的教学目标 培养学生创造性构型设计的能力。 现代设计教育常常把“创造能力”作为培养一名优秀设计师的一个重要标准。构型设计是创造性设计的重要表达形式，创造性构型设计能力培养中突出的是学生三维形体的造型能力，这是学生创新能力培养的重要形式
11、之一。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,2）构型设计的教学理念 学生为主体，教师为主导。 预习（问题）授课（多媒体） 讨论（案例）作业（设计训练）设计训练是通过不同教学内容中多种构型设计训练实践的基本方式来完成的。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,3）基于构型设计的教学体系 形体构型设计训练是贯穿于工程图学课程教学体系的一条主线。构型设计教学可贯穿在传统制图教学的各个教学环节中，突出构型设计，并与传统教学互为补充。在课程的不同阶段有不同形式的形体构型设计的训练方法 。 在基于构型设计的教学体系中，动手实践的重点主要体现在徒手草图绘图的训练及计算机实体造型训练上，传统的仪器绘图要
12、求将不再作为课程训练的重点。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,加强计算机形体三维造型设计原理、方法的内容，使学生通过计算机形体的三维造型及表达进一步领悟形体的构型设计。在投影基础中要对传统点、线、面及其相对位置的投影部分内容进行精简，重点在形体投影的图示上，删去图解的内容。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,引入了一般工程图学课程中较少提及的构型设计的关系法则和形式美的法则 ，如对称与均衡、对比与调和、比例和尺度等。教学中应结合教学目标引入设计方法学、思维方法学的基本方法。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,3.加强构型设计的训练 形
13、体构型设计训练是贯穿于教学体系的一条主线。在课程的不同阶段有不同形式的形体构型设计的训练方法 。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（1）通过给定的视图及网格线进行构型设计 给定形体的正面投影，构造几何形体并徒手绘画其水平投影、侧面投影及立体图属于一求三，可进行徒手训练及构型设计训练。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（1）通过给定的视图及网格线进行构型设计 给定形体的正面投影和水平投影，构造几何形体并徒手画出其侧面投影 属于二求三，可进行徒手训练及构型设计训练（多答案）。,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（2）通过给定形体的外形轮廓线进行构型设计 根据给出的三视图的外形
14、轮廓线进行构型设计,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（2）通过给定形体的外形轮廓线进行构型设计 根据给出的三视图的外形轮廓线进行构型设计,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（2）通过给定形体的外形轮廓线进行构型设计 根据给出的主视图和俯视图的外形轮廓线进行构型设计,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（3）通过给定的几个形状、大小相同的基本形体进行构型设计 几个相同圆锥面组成的屋面 几个相同环面组成的拱桥 几何构型在工程中的应用,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（3）通过给定的几个形状、大小相同的基本形体进行构型设计 用给定的四个形状相同的马蹄形形体构造出组合体（可采
15、用叠砌、相贯等形式）,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（4）通过求某一已知几何体的补形进行构型设计 根据给出的已知形体，设计出另一形体（用三视图表达，使其与已知形体组合成完整的圆柱体）,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（4）通过求某一已知几何体的补形进行构型设计 根据给出的已知形体，设计出另一形体，使其与已知形体组合成完整的圆柱体,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（5）根据语言描述的要求进行构型设计 设计一个七面体，使其包含所有的特殊位置平面和一般位置平面 根据语言描述的要求进行构型设计的训练方式可贯穿在点、线、面和体的教学过程,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,（6）以简单的日常用品进行构型设计 烟灰缸 笔座 一些简单的日用品如瓶子、盒子等组合形体也可作为构型设计的素材,三、基于构型设计的工程图学教学体系探讨,基于构型设计的工程图学课程的研究与实践是一个新的课题。传统的工程图学教育的主要目标是使学生掌握必要的投影理论和绘图技能，并能应用到后续的课程中。基于构型设计工程图学课程的主要目的之一是培养学生的创造性和工程意识。如何有效地进行构型设计教育和构型设计训练，如何在工程图学课程教学中加入设计方法学、立体构成的内容并借鉴其教学方法，是我们在教学中还要进行研讨与实践的。,谢 谢！,
