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摘 要：在生物医学工程的专业课中，工程制图教学课时较少，合理组织教学不仅能培养学生基本绘图和看图能力，还能培养他们具有一定系统工程化的能力，为他们从事医疗器械研发等工作奠定基础。在少课时前提下，梳理课程的知识结构，明确教学内容中的重难点，采用动画及三维形体的课件提升教学效率。推行兴趣小组实现差异化的培养，展示和点评学生计算机辅助设计作品激发学生的积极性。通过培养学生的学习热情，挖掘他们的学习潜力，能达到较好的教学效果。
关键词：生物医学工程；工程制图；计算机辅助设计
中图分类号：TH126文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）05-0111-02
生物医学工程专业是一门交叉学科，将工程原理和设计理念运用到医学和生物学上，为卫生保健和医疗诊断等服务。生物医学工程作为工科专业，工程制图课程是其中一门非常重要的专业基础课。它不仅仅培养学生基本的绘图和看图的能力，在专业发展中，更是为学生将来在医疗器械设计、改进和工程安装等方面奠定系统工程化的综合素质能力。目前许多设备研制朝小批量和个性定制化的方向发展，作为具体设备的实物载体的设计，工程图样是非常重要的环节。培养学生良好的工程图纸设计能力，需要我们不断激发学生的学习热情。
一般生物医学工程专业在大学第一学期为本科生开设工程制图这门课程。作为非机械类的专业，工程制图的课时安排比较少。关于非机械类专业如何有效组织教学和课程中存在的问题，大家根据各个学校的实际情况，进行了大量的教学探索[1-4]。以安徽医科大学生物医学工程专业为例，我们安排理论课为36学时，实验课时为18学时，共计54学时。工程制图是一门与实践紧密结合的课程，在有限的课时内，如何培养学生掌握基本的绘图和看图的能力，并且具备初步的工程设计能力，需要我们平衡分配教学时间，抓住教学重点，辅助一些教学方法，促进学生快速有效的掌握工程制图的基本知识，并在计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）上得到提升。
以下就从几个方面阐述我对如何提升课程教学效果的一些认识与体会。
1、明确课程教学重难点
作为非机械类专业，我们教材选用华东理工大学出版社《简明工程制图》[5]，该教材配有一本习题集。在36学时之内，只能完成教材的部分内容讲授和相关习题的讲解。对于生物医学工程专业的学生而言，需要掌握基本绘图/看图方法和常用的技术规范。在整个教学过程中，点、线和面的投影是我们的教学重点。以基本几何元素投影出发，重点分析组合形体中截交线和相贯线，引导学生认识和熟悉共线/面的点在三视图中对应的表达方法。
通过点在对应视图位置，比较方便绘制组合形体中的交线部分。在绘制三视图中，所采用的方法不宜多。引导学生遵循“长对正”、“高平齐”和“宽相等”统一作图规范，以45度辅助线作图，从已知视图作辅助线交点确立未知视图上的点和线。看图是绘图的逆过程，以“长对正”、“高平齐”和“宽相等”将三视图中线面归类为基本形体结构组合而成。还可补充被切割部分，使得复杂形体还原为简单形体，通过挖切方式形成目标对象。三维形体的绘图和看图也是本课程的难点，从学生作业反馈情况来看，大多数能达到准确绘制组合体的三视图。
除了几何绘图外，常用的表达方法和标准件也是我们的教学重点。这部分教学内容重要性在于采用剖视图和断面图等表达方法能简化机件的基本视图表达，同时能完整地表达机件。标准件方面，除了介绍螺纹紧固件等标准件知识外，主要是让学生树立标准化意识，更多地从工程造价等方面出发，将复杂的机器表达为较为简单的标准化的零部件。
在我们有限的教学时间内，标注不是我们需要重点强调的内容。随着CAD制图的技术发展，我们大多采用计算机软件绘图。在软件中，标注设置非常方便，我们只需要遵循基本的原则即可。轴测图内容较为简略，根据绘图要点，学生可通过自学完成掌握。另外在三维建模上，很容易實现轴测图，将这一部分内容放在实验教学部分。
我们的实验教学里，虽然18课时教学很短，但也能带领学生掌握AutoCAD基本操作。在实验教学上，用非常短的时间介绍软件界面后，通过一些简单具体的实例演示，带领学生逐步练习具体的软件命令。我们重点放在学生掌握简单形体的计算机绘图技术上。以简单形体绘图作为示范，逐步引领学生掌握软件的各项功能。当软件各项功能学习完成后，适当设置竞争考核环节，激发学生在课堂内外的学习热情。
2、及时开展习题辅导
在我们教学过程中，大一新生初学工程制图时，对习题感觉很难下手。除了他们还未熟悉工程制图的学习方法和绘图要领外，最主要的是缺乏将图纸和空间形体联系起来的空间想象能力。从我们每次收取的作业情况来看，三视图中经常少画轮廓线或者多画了线条。及时的作业辅导能帮助他们加深巩固所学的知识要点，也帮助他们找到各自学习的不足。
在经过几轮习题讲解后，后续作业虽然难一些，但情况要比初学好很多。由于课时较少，后续习题就不再讲解，直接公布习题答案供他们参考。学习初期的习题讲解帮助学生入门如何绘图，度过理解绘图的困难时期，他们的空间想象能力得到加强，即使遇到较为复杂的问题，表现也要好于最初绘图水平。
3、动画和三维形体辅助教学提升教学效率
在绘图教学中，在黑板上现场作图能很好地引领学生扎实掌握绘图要领，但对于少课时和现代快节奏的教学学习，这一方法耗时耗力，难以让学生注意力集中和调动他们的兴趣。目前课件教学是非常普遍的方法，将工程制图的理论教学全部采用课件教学，在有限的时间内能传递更多的内容。
在工程制图教学课件中，由于教学内容为绘图的过程和形体的三视图，因此课件组织教授绘图内容，用动画呈现能达到类似黑板绘图的效果，能呈现先后顺序，并且通过设置不同粗细和颜色的线条，体现辅助线与轮廓线的差异。这样使得绘制的三视图具有不同层次感，便于学生可以反复体会，也方便课后学生温习功课。 工程制图课件中，我们重点讲授如何绘图。课件中的绘制线条的粗细、颜色、先后顺序，在PowerPoint（PPT）中制作起来相当费时，并且很难控制线条组合为目标图样。在三视图中线条非常多，因此制作课件的时间会比传统备课时间长很多。王静[6]提供了用AutoCAD的图层功能高效绘制PPT课件中的动画。在软件中不同图层设置线条后，采用矢量图片输出，导入到PPT中仍保留图层属性，因此批量修改线条属性比较方便，提升了制作课件的速度。
通过课件动画控制线条先后显示，让学生能深刻体会到绘图的优先顺序。课件中动画绘辅助线让学生更直观感受到三视图中“长对正”、“高平齐”和“宽相等”的绘图基本要义。课件中呈现的线条绘制顺序，正好加深软件AutoCAD教学中绘图过程。
在我们教学中，课件的另一个优势就是能补充视图的三维形体图片和动画。当我们绘制完整三视图时，由于大一新生初学工程制图，他们理解视图与空间形体对应关系还有点困难，这时借助课件呈现三维形体的空间结构[7]，加深视图与具体空间形体的理解。在一定程度上，三维形体的图片和动画能代替实物教具。对一些内部复杂机件，三维形体的动画展示比实物教具具有更好的效果。制作三维形体可采用AutoCAD和Solidworks软件制作，通过三维形体的展示，也正好激发学生对软件学习的积极性。
4、推行兴趣小组激发学习积极性
在每次工程制图的教学中，总会有部分同学理解领悟能力较强，学习进展比较快。这时需要对这部分同学增加一些具有挑战性的学习任务，以促进他们更好地学习。在我教授的2015级的两个班中，一个班的学生按正常教学加课后习题，另一个班在正常教学基础上，组建兴趣小组。从他们学习课堂反应、习题解答和考试绘图方面，有兴趣小组的班级总体优于普通授課的班级。除此之外，极少数学生通过强化软件学习，能达到具备三维建模和设计多个零件装配体能力。
在组建兴趣小组方面，我们采取自愿报名的方式，学习能力较强的学生用AutoCAD绘制习题作业代替手绘作业。在习题讲解时，教师除了点评手绘作业和展示正确的习题答案外，对通过CAD完成的学生作品点评，通过具体案例的讲解，提升参与学生的实际绘图能力。通过同学间CAD作品的点评，还能推动班级学习工程制图的热情。
对于非机械类专业的学生，更多关注如何运用工具正确和高效表达图纸，以及由图纸重构出机件的三维形体结构。我们组织感兴趣的学生形成兴趣小组，在具备一定理论基础上，以具体项目围绕AutoCAD和Solidworks软件开展深入学习。通过同学之间作品的展示，尤其是三维建模方面，以看得见和感受得到的方式，带动班级对课程学习的热情。对于学习进度很快的学生，可适当安排难度较大的项目练习，保持一定难度但又在能力可及的范围内。图1为参加兴趣小组的学生通过自己查找资料，用Solidworks绘制的行星减速器。从确立项目后，学生利用课余时间开始学习软件到绘制完成，前后不超过两个月时间。激发学生的学习兴趣，可高效利用课余时间，大幅提升学生在软件上的技能。通过兴趣小组的实施，实现对工程制图差异化的教学，既能满足各层次的教学要求，还能培育有兴趣的学生朝应用方向深入发展。
4、结束语
工程制图作为生物医学工程专业的基础课程，能培养学生严谨细致的工作作风和形象思维能力。通过课程的学习，学生能掌握基本的绘图和看图能力。若有条件联系相关机械加工或模具制造的工厂见习，对学生所学知识会有很大帮助。目前3D打印技术发展非常迅速，非常适合个性化定制。在我们课程未来教学中，我们将结合3D打印技术，探讨从工程制图到三维建模，再到3D打印实现设计图纸，带动学生的学习兴趣，将会很好地提升教学效果。
参考文献：
[1]张海燕，于红玉，陶蔷，全海英，段元民.生物医学工程专业《机械制图》课程的教改探索与实践[J].首都医科大学学报（社科版），2007（00）.
[2]刘丽娟，邹俊艳，赵海晖.对非机类《工程制图》课的教改问题的看法[J].浙江工业大学学报，2000（S1）.
[3]甄鑫.生物医学工程专业《工程制图》的教学体会[J].中国医药指南， 2010（22）.
[4]杨安，陈绚，陈锦昌.工程制图课程中的互动教学模式探讨[J].工程图学学报，2007（5）.
[5]钱自强，马惠仙，蔡祥兴.《简明工程制图》[M].华东理工大学出版社，2007.
[6]王静.AutoCAD图层功能在高效制作PPT动画中的应用[J].轻工科技，2015（10）.
[7]王建华，李晓民，杨莉，吕梅.由三维建模入手的工程制图课教学改革实践[J]. 工程图学学报，2008（6）.
关键词：生物医学工程；工程制图；计算机辅助设计
中图分类号：TH126文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）05-0111-02
生物医学工程专业是一门交叉学科，将工程原理和设计理念运用到医学和生物学上，为卫生保健和医疗诊断等服务。生物医学工程作为工科专业，工程制图课程是其中一门非常重要的专业基础课。它不仅仅培养学生基本的绘图和看图的能力，在专业发展中，更是为学生将来在医疗器械设计、改进和工程安装等方面奠定系统工程化的综合素质能力。目前许多设备研制朝小批量和个性定制化的方向发展，作为具体设备的实物载体的设计，工程图样是非常重要的环节。培养学生良好的工程图纸设计能力，需要我们不断激发学生的学习热情。
一般生物医学工程专业在大学第一学期为本科生开设工程制图这门课程。作为非机械类的专业，工程制图的课时安排比较少。关于非机械类专业如何有效组织教学和课程中存在的问题，大家根据各个学校的实际情况，进行了大量的教学探索[1-4]。以安徽医科大学生物医学工程专业为例，我们安排理论课为36学时，实验课时为18学时，共计54学时。工程制图是一门与实践紧密结合的课程，在有限的课时内，如何培养学生掌握基本的绘图和看图的能力，并且具备初步的工程设计能力，需要我们平衡分配教学时间，抓住教学重点，辅助一些教学方法，促进学生快速有效的掌握工程制图的基本知识，并在计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）上得到提升。
以下就从几个方面阐述我对如何提升课程教学效果的一些认识与体会。
1、明确课程教学重难点
作为非机械类专业，我们教材选用华东理工大学出版社《简明工程制图》[5]，该教材配有一本习题集。在36学时之内，只能完成教材的部分内容讲授和相关习题的讲解。对于生物医学工程专业的学生而言，需要掌握基本绘图/看图方法和常用的技术规范。在整个教学过程中，点、线和面的投影是我们的教学重点。以基本几何元素投影出发，重点分析组合形体中截交线和相贯线，引导学生认识和熟悉共线/面的点在三视图中对应的表达方法。
通过点在对应视图位置，比较方便绘制组合形体中的交线部分。在绘制三视图中，所采用的方法不宜多。引导学生遵循“长对正”、“高平齐”和“宽相等”统一作图规范，以45度辅助线作图，从已知视图作辅助线交点确立未知视图上的点和线。看图是绘图的逆过程，以“长对正”、“高平齐”和“宽相等”将三视图中线面归类为基本形体结构组合而成。还可补充被切割部分，使得复杂形体还原为简单形体，通过挖切方式形成目标对象。三维形体的绘图和看图也是本课程的难点，从学生作业反馈情况来看，大多数能达到准确绘制组合体的三视图。
除了几何绘图外，常用的表达方法和标准件也是我们的教学重点。这部分教学内容重要性在于采用剖视图和断面图等表达方法能简化机件的基本视图表达，同时能完整地表达机件。标准件方面，除了介绍螺纹紧固件等标准件知识外，主要是让学生树立标准化意识，更多地从工程造价等方面出发，将复杂的机器表达为较为简单的标准化的零部件。
在我们有限的教学时间内，标注不是我们需要重点强调的内容。随着CAD制图的技术发展，我们大多采用计算机软件绘图。在软件中，标注设置非常方便，我们只需要遵循基本的原则即可。轴测图内容较为简略，根据绘图要点，学生可通过自学完成掌握。另外在三维建模上，很容易實现轴测图，将这一部分内容放在实验教学部分。
我们的实验教学里，虽然18课时教学很短，但也能带领学生掌握AutoCAD基本操作。在实验教学上，用非常短的时间介绍软件界面后，通过一些简单具体的实例演示，带领学生逐步练习具体的软件命令。我们重点放在学生掌握简单形体的计算机绘图技术上。以简单形体绘图作为示范，逐步引领学生掌握软件的各项功能。当软件各项功能学习完成后，适当设置竞争考核环节，激发学生在课堂内外的学习热情。
2、及时开展习题辅导
在我们教学过程中，大一新生初学工程制图时，对习题感觉很难下手。除了他们还未熟悉工程制图的学习方法和绘图要领外，最主要的是缺乏将图纸和空间形体联系起来的空间想象能力。从我们每次收取的作业情况来看，三视图中经常少画轮廓线或者多画了线条。及时的作业辅导能帮助他们加深巩固所学的知识要点，也帮助他们找到各自学习的不足。
在经过几轮习题讲解后，后续作业虽然难一些，但情况要比初学好很多。由于课时较少，后续习题就不再讲解，直接公布习题答案供他们参考。学习初期的习题讲解帮助学生入门如何绘图，度过理解绘图的困难时期，他们的空间想象能力得到加强，即使遇到较为复杂的问题，表现也要好于最初绘图水平。
3、动画和三维形体辅助教学提升教学效率
在绘图教学中，在黑板上现场作图能很好地引领学生扎实掌握绘图要领，但对于少课时和现代快节奏的教学学习，这一方法耗时耗力，难以让学生注意力集中和调动他们的兴趣。目前课件教学是非常普遍的方法，将工程制图的理论教学全部采用课件教学，在有限的时间内能传递更多的内容。
在工程制图教学课件中，由于教学内容为绘图的过程和形体的三视图，因此课件组织教授绘图内容，用动画呈现能达到类似黑板绘图的效果，能呈现先后顺序，并且通过设置不同粗细和颜色的线条，体现辅助线与轮廓线的差异。这样使得绘制的三视图具有不同层次感，便于学生可以反复体会，也方便课后学生温习功课。 工程制图课件中，我们重点讲授如何绘图。课件中的绘制线条的粗细、颜色、先后顺序，在PowerPoint（PPT）中制作起来相当费时，并且很难控制线条组合为目标图样。在三视图中线条非常多，因此制作课件的时间会比传统备课时间长很多。王静[6]提供了用AutoCAD的图层功能高效绘制PPT课件中的动画。在软件中不同图层设置线条后，采用矢量图片输出，导入到PPT中仍保留图层属性，因此批量修改线条属性比较方便，提升了制作课件的速度。
通过课件动画控制线条先后显示，让学生能深刻体会到绘图的优先顺序。课件中动画绘辅助线让学生更直观感受到三视图中“长对正”、“高平齐”和“宽相等”的绘图基本要义。课件中呈现的线条绘制顺序，正好加深软件AutoCAD教学中绘图过程。
在我们教学中，课件的另一个优势就是能补充视图的三维形体图片和动画。当我们绘制完整三视图时，由于大一新生初学工程制图，他们理解视图与空间形体对应关系还有点困难，这时借助课件呈现三维形体的空间结构[7]，加深视图与具体空间形体的理解。在一定程度上，三维形体的图片和动画能代替实物教具。对一些内部复杂机件，三维形体的动画展示比实物教具具有更好的效果。制作三维形体可采用AutoCAD和Solidworks软件制作，通过三维形体的展示，也正好激发学生对软件学习的积极性。
4、推行兴趣小组激发学习积极性
在每次工程制图的教学中，总会有部分同学理解领悟能力较强，学习进展比较快。这时需要对这部分同学增加一些具有挑战性的学习任务，以促进他们更好地学习。在我教授的2015级的两个班中，一个班的学生按正常教学加课后习题，另一个班在正常教学基础上，组建兴趣小组。从他们学习课堂反应、习题解答和考试绘图方面，有兴趣小组的班级总体优于普通授課的班级。除此之外，极少数学生通过强化软件学习，能达到具备三维建模和设计多个零件装配体能力。
在组建兴趣小组方面，我们采取自愿报名的方式，学习能力较强的学生用AutoCAD绘制习题作业代替手绘作业。在习题讲解时，教师除了点评手绘作业和展示正确的习题答案外，对通过CAD完成的学生作品点评，通过具体案例的讲解，提升参与学生的实际绘图能力。通过同学间CAD作品的点评，还能推动班级学习工程制图的热情。
对于非机械类专业的学生，更多关注如何运用工具正确和高效表达图纸，以及由图纸重构出机件的三维形体结构。我们组织感兴趣的学生形成兴趣小组，在具备一定理论基础上，以具体项目围绕AutoCAD和Solidworks软件开展深入学习。通过同学之间作品的展示，尤其是三维建模方面，以看得见和感受得到的方式，带动班级对课程学习的热情。对于学习进度很快的学生，可适当安排难度较大的项目练习，保持一定难度但又在能力可及的范围内。图1为参加兴趣小组的学生通过自己查找资料，用Solidworks绘制的行星减速器。从确立项目后，学生利用课余时间开始学习软件到绘制完成，前后不超过两个月时间。激发学生的学习兴趣，可高效利用课余时间，大幅提升学生在软件上的技能。通过兴趣小组的实施，实现对工程制图差异化的教学，既能满足各层次的教学要求，还能培育有兴趣的学生朝应用方向深入发展。
4、结束语
工程制图作为生物医学工程专业的基础课程，能培养学生严谨细致的工作作风和形象思维能力。通过课程的学习，学生能掌握基本的绘图和看图能力。若有条件联系相关机械加工或模具制造的工厂见习，对学生所学知识会有很大帮助。目前3D打印技术发展非常迅速，非常适合个性化定制。在我们课程未来教学中，我们将结合3D打印技术，探讨从工程制图到三维建模，再到3D打印实现设计图纸，带动学生的学习兴趣，将会很好地提升教学效果。
参考文献：
[1]张海燕，于红玉，陶蔷，全海英，段元民.生物医学工程专业《机械制图》课程的教改探索与实践[J].首都医科大学学报（社科版），2007（00）.
[2]刘丽娟，邹俊艳，赵海晖.对非机类《工程制图》课的教改问题的看法[J].浙江工业大学学报，2000（S1）.
[3]甄鑫.生物医学工程专业《工程制图》的教学体会[J].中国医药指南， 2010（22）.
[4]杨安，陈绚，陈锦昌.工程制图课程中的互动教学模式探讨[J].工程图学学报，2007（5）.
[5]钱自强，马惠仙，蔡祥兴.《简明工程制图》[M].华东理工大学出版社，2007.
[6]王静.AutoCAD图层功能在高效制作PPT动画中的应用[J].轻工科技，2015（10）.
[7]王建华，李晓民，杨莉，吕梅.由三维建模入手的工程制图课教学改革实践[J]. 工程图学学报，2008（6）.