CAD模型建立最简单的方法来获取详细的模型的设计对象尺寸，根据现有的资料实施模型建库。如果在该模型显示时加入时间过程设计，就会变成一种理解和教学图形模型新的有效方式。时间部分也带来了新的理解观，3D模型可以成为四维模型。三维实体造型是我们教学任务最重要的部分之一。在传统画法几何教学方式中，通过只绘制在黑板上，很难表达清楚三维物体的位置和形状。通过AutoCAD、CATIA、inventor等三维软件绘制的实体模型帮助下，在讲解例如面与面的相互空间位置关系时，其形状和相互位置关系，可以清楚地观察到，结合实物就可以正确的绘制。经验表明，通过三维软件参与教学使用，越来越多的学生能够更快、更全面地了解工程制图实体形状，教学效率明显比传统的教学方法更高。例如在讲解圆柱与圆锥对穿的相贯线时，可以通过三维实体绘制显示其相贯线的空间形状特征，但如果制作成动态的4D四维模型，则可以进一步提高画法几何及工程制图的教学效率。在此例中，可以通过模型中圆柱的空间移动突出相贯线的变化规律性，也可以通过圆柱直径尺寸的变化，突出相贯线的变化规律。无疑，四维模型是工程制图教学更有效率的一种新的途径。
二、其他辅助教学设计
辅导与作业练习的设计，需要实现从基于一个答案的选择方式，更改到复杂自主训练学习的模式，并且要能够提供交互功能和简单提示智能订正。虚拟环境可以代表任何真实的或抽象的三维世界。这些虚拟世界可以是动画、互动、共享，具有可以公开的行为和功能。形式化的智能四维模型知识，使教师能够快速创建和更新现实的时间表和日程安排表，并能把时间和空间两方面结合起来。这些智能四维模型支持日程安排，具有较低的设计成本，具有较好的抗干扰和安全性能，能提高设计进度，实施信息沟通。
三、工程制图学习系统对学习方式的影响探讨
在整个教学过程中，教师和学生构成了一个不可分割的整体。教师要积极鼓励学生善思多问，鼓励学生发表不同的见解，允许学生“别出心裁”“标新立异”，鼓励学生从不同的角度发现问题、思考问题。就像我国著名的教育家陶行知先生说的:“只有民主，才能解放大多数人的创造力，而且使大多数人的创造力发挥到最高峰。”在教学过程中，要充分激发学生学习的主观能动性，积极营造和谐课堂，使学生善思乐学，全面提高学生的素质，培养学生的创新精神和实践能力，以达到教学目的。
二、课程学习中的师生沟通，任课教师与辅导员的及时沟通
传统的大学教学方式是:任课教师踩着铃声来上课，踏着铃声下课，只管传授知识不管其他。在大学里对学生的日常管理实行的是辅导员制。一名辅导员要管理200名以上的学生。大学里的辅导员一般是由刚毕业的大学毕业生担任，辅导员队伍年轻化、单一化，其优点是有活力、有激情，和学生年龄接近、经历相近，容易和学生沟通，同时也存在着社会经验不足的特点。由于分工明确:教师只管授课，辅导员只负责学生的日常管理，这就造成了教师、辅导员虽然共同培养学生，但互不见面，从不沟通的问题与局面。学生课堂以外的情况教师不了解，学生的学习情况辅导员不了解，其学习情况只有考试成绩出来后才知道。学生由中学转入大学，其学习方法的转变本身就需要一个适应过程，而对于这种他们从未经历过的管理方式、课程安排和全新的课程，更需要一个适应过程。这就需要教师与辅导员及时沟通，了解每个学生的具体情况，关注每一个学生的生活学习过程，当学生遇到思想、生活或学习的困难时，教师和辅导员联手解决，使其顺利、愉快地完成大学的学习，成为一名令家长和社会都满意的合格的人才。
三、采用学生与教师的角色互换开放式教学法，指导学生制作教学课件
纵观我国的教学历史，自从有了学校，教学模式一直延续了老师在讲台上讲课，学生在台下听课的模式，无论是什么层次的学生，无论是何种课程。而学生学习的时间要从少儿时期一直延续到青年时期，也就是说一个人从小学到大学本科毕业需要16年的学习时间。试想一下，在长达十几年的学习生涯里面对的是一种教学方法，不管老师在课堂上讲地多么生动、有趣，学生也会逐渐失去新鲜感。虽然随着科技的不断进步，投影仪、计算机引用到教学中，因教学模式没有根本性变革，教学效果还是不明显。为了使学生由被动地接受变为主动地学习，可以在课堂上采取老师与学生角色互换的方法。具体操作时，选择某些章节作为采用这一教学方法的内容，首先在课前布置任务，让一组学生编写教案，准备上台讲述课程内容;一组学生制作这部分的教学课件;课堂上共同展示，先让学生进行比较，找出对方的欠缺之处，最后由老师加以总结，再精讲一遍，指出本部分的知识点、重点和难点。这样，不仅可以使学生主动学习工程制图课程的内容，参与到整个教学过程中来，同时也培养了学生的集体协作能力，激发了学生学习其他相关知识的兴趣。
四、课程学习中的实践与现场教学相结合
鉴于工程制图实践性强的特点，开放式教学法仅局限于课堂显然无法达到预期的教学效果。为了使学生对工程制图课有一个全面的了解和学好这门课程，我专门有针对性地设计了课外实践课和现场教学课。在组合体部分采用课外实践课。步骤为:①首先利用现有的教学模型让学生参观，每人选择一个模型，画出三视图，并标注尺寸，模型收回;②交换所画的三视图，根据三视图及其尺寸，选择适当的比例用橡皮泥做出图中的组合体;③根据自己所做的模型，从收回的模型中挑选出形状相同的模型，然后进行分析对比，相互找出图形表达、尺寸标注和读图(即模型制作)中的错误。通过这一过程，完成了组合体中的构形分析、画三视图、尺寸标注和读图的全部内容，这样既丰富了教学方法，又培养了学生的动手能力，为培养技能型的学生提供了良好的教学平台。在机械零件部分采用现场教学课，步骤为:①布置任务:让学生预习本章内容;②进厂参观，主要参观机械加工车间和现代化程度较高的装配生产线，每人抄画一张零件草图或装配图草图;③返回课堂，让学生上讲台讲解;④老师对照学生所画的草图和其讲解的内容进行对照、分析。在这一教学实践的过程中，让学生切实了解了机械图(零件图、装配图)的作用、内容、画法等，使课本上的内容由抽象变为具体，使学生在理解的基础上更易掌握工程制图这一课程。
五、结论
关键词：课程设计;科目课程;实践知识;课程体系;网络课程
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）46-0214-02
自室内设计作为一个独立的专业出现在高等教育专业目录内，《室内工程制图》也成为其中一门专业必修课。该课程早期也是随同其所属专业的发展历程在《建筑制图》的基础上初成雏形，随着室内设计行业的蓬勃发展，制图标准自成体系，《室内工程制图》发展成为一门成熟独立的专业课程。个人计算机的普及极大地提高了工作效率，电脑制图逐步取代了传统的手工制图，因此，AUTOCAD技术成为该课程必要且重要内容，有些学院索性直接将课程名称改为《AUTOCAD室内制图》。当然，无论名称如何改变，课程内容包含两大块：制图基础和制图技术。
高职院的发展改革必然引发授课教师对该门课程的改革探讨，笔者通过和兄弟院校交流、学术文献查询等，总结出当前改革的两个特点和共性：项目化课程内容、程序化课程实施。简言之，使用一套完整的施工图作为内容案例，通过识图和临摹绘图达到掌握制图技术的最终目标。笔者从事《室内工程制图》课程教学多年，几番改革到如今，发现在后续的专业设计类课程中，多数学生还是不能自如地运用制图技术完成方案。面对老师和学生关于“到底怎么学？”的质疑，在现有改革的基础上开展理论研究和思考，有如下四个方面。
一、明确课程性质
根据分类，职业教育有两大类课程模式：项目课程和科目课程。科目课程的类型包含技术知识课程、技能训练课程、技术理论课程、素质课程、学科课程等等。无疑项目课程是近年高职教改的主角。非常多的科目课程在教改热潮中转型或整合为项目课程。但无论如何改，在一套完整的课程体系内，科目课程必定是要存在的。因为如果课程体系全部由项目课程组成，必存在局限性，对学习者知识的扩展、职业的转化、职业生涯的发展以及与普通高教的沟通都有限制作用[1]。改革前的《室内工程制图》显而易见属于科目课程类别的技能训练课程，那么按照上文所述改革之后的《室内工程制图》课程能否定性为项目课程呢？笔者认为不能，原因有二：一是项目课程中关于“项目”的定义是指具体产品、服务或决策，是职业活动中的实例，而该课程中很多被设置的所谓项目，如绘制家具图块、平面图等，只是实际设计项目中的一个任务;二是课程内容中包含大量理论规范和技能操作，这部分内容有些可以通过项目的操作掌握，有些还是需要系统知识的传授，课程的主要学习方式不单是项目，而是项目、任务、技能和知识的混合体。因此，《室内工程制图》仍然还是属于科目课程，但是这并不影响对其进行的项目化改革，我们要研究的是科目课程中的项目教学，而非项目化课程。此外，这也提醒了我们不能一味强求“项目”而忽视了其他内容。
二、设计知识内容
上文已经论述了课程属于科目课程，而知识也是其中的重要组成内容，而这恰恰也是课程设计中的难点。笔者发现近几年高职教改中出现的一个误区：凡是职业能力课必用项目贯穿教学，认为掌握技能必定学会了知识，知识成了课程中的配角，有些甚至剔除了知识部分的学习。但是职业教育的内涵并不是排斥知识，恰恰相反，知识是其中不可或缺的组成部分。职业教育课程设计不仅要以职业能力为逻辑主线设计课程，还应当有知识发展这条辅线。实际工作岗位对制图技术的要求往往不满足于利用AUTOCAD软件熟练地完成图形的绘制，而是更强调操作人员能在室内制图规范和经验下完成完整、准确、规范性的图纸。由此可见知识内容在《室内工程制图》课程中不可忽视，接下来的任务是选取和组织知识。首先要对课程中的知识按照理论知识和实践知识的类型进行分类，比如，投影和三视图原理、图例、符号、文字规范等属于理论知识，AUTOCAD操作基础、图纸表达内容、版面要求、打印基础知识等属于实践知识;然后以任务需求为立足点，找出知识之间、知识与实践的结合点。根据徐国庆教授对职业活动中理论知识和实践知识的关系模式分析得出以下结论：直接与工作任务相连接的实践知识可以通过任务（项目）来组织;作为对实践知识起着理解和解释作用的理论知识一方面应根据课程目标定位确定选择的层次，另一方面可以根据其性质确定组织方式[2]。《室内工程制图》课程中同样也存在这种关系，其中实践知识完全可以结合任务以项目化教学呈现，而理论知识需要精心的设计。比如，投影和三视图原理在传统制图教学中是非常重要的基础知识，占据大幅比重，对学习者文化基础水平要求高。但在实际岗位中，其并非直接与实际项目发生关联，再加上深度的理论不适合高职学生的学习特点，因此，在这项内容的设计上，一是要选择易于理解的理论知识，比如删减点、线、面的投影求解内容，以识读、绘制组合体的投影为主要内容;二是考虑与直观任务的结合点，比如通过简单家具三视图的绘制让学习者掌握三视图的原理方法。
关键词： 工程制图 多媒体教学网络
制作研究 Blackboard
中图分类号 G434
文献标识码 B 文章编号：1002-2422(2007)03-003-02
1 工程制图多媒体网络教学技术实现方案
1．1 网页设计和开发实现方案
Dreamweaver MX是目前流行的网页制作软件。Fire-works MX是制作和处理网络图形的工具软件，使用它不仅可以生成静态图像，还可以直接生成HTML的动态图像・利用Fireworks可以做出各种网页设计中常见的效果，FlashMX是专门为网络设计的一个交互性矢量动画设计软件，利用他可以将图片、声音以及富有新意的界面融合在一起，制作出高品质的网页动态效果。
1．2 教学课件的制作方案
Authorware是目前使用最广泛的多媒体软件制作工具，利用它可以进行多媒体CAI课件的开发、新产品的介绍。PowerPoint是微软公司办公套件中的组件之一，主要用于设计制作演示文稿，广泛用于会议、产品演示、学校教学领域。对于制作二维Web动画，Flash是首选，而Authorware比较擅长实现那种简单、直观的动画效果。
1．3 网络教学平台实现方案
赛尔Blackboard网络教学管理平台以课程为中心，集成网络教与学的环境。教师可以在平台上开设网络课程，学习者可以自主选择要学习的课程并自主进行课程内容学习。不同学习者之间以及教师和学习者之间，都可以根据教、学的需要，围绕所教所学的课程进行讨论和交流。它是支撑网络远程教育的重要应用系统，为教师、学生提供了强大的施教和学习的网上虚拟环境。
2 工程制图多媒体教学网络具体介绍
2．1 适用性及教学内容
工程制图多媒体教学网络适用于高等院校理工科各专业。通过本课程的学习，使学生掌握投影的基本理论，为绘制和应用各种工程图打下良好的理论基础；掌握绘制和阅读机械零件图和部件装配图的基本能力；培养解决空间几何问题的图解能力，以及将科学技术问题抽象为几何问题的初步能力；培养和发展空间构思能力、分析能力和表达能力。内容的设置有利于教师课堂教学、学生网上学习以及师生之间的网上交流等。
2．2 总体框架设计
工程制图多媒体教学网络总体分为通知、课程信息、教师信息、课程文档、作业、交流、讨论板、外部链接、工具等9个部分。
2．3 教学网络模块介绍
(1)课程信息模块包括工程制图课程介绍、工程制图教学大纲和考试大纲等。
(2)课程文档模块包括工程制图各章节的教案、PPT、习题、测试等资料，课程文档界面。
(3)在多媒体网络教学中作业的布置也很重要，采用网上布置作业可提高学生的兴趣，从而积极完成作业，另外作业可在网上批改，减轻教师的劳动强度，提高工作效率。
(4)网上测试是多媒体网络教学中的一个重要环节，在工程制图教学网络提供了在线测试功能，测试完成后可以自动给学生评定成绩。
2．4 师生互动设计
师生互动是多媒体网络教学成功与否的关键。没有学生的参与多媒体网络教学就成为一潭死水。工程制图网络教学平台上提供了丰富的师生互动环节。通过讨论板模块，本多媒体网络教学平台具有很强的师生交互功能，能很方便地进行教师与学生之间的信息交流，教师也可以在网上有针对性的对学生进行个别指导，也可以对一些普遍的问题，统一解答，促进教学，加深学生对知识的理解，在网络空间学生的学习积极性提高，主观能动性得以充分发挥。
特别是近年来，《工程制图》课程的学时大量压缩，为了保证教学质量，我院对《工程制图》课程教学体系进行了科学设置，将制图基础、机件表达、机械图样及计算机绘图有机地整合在一起，划分为理论学习和实践训练两大部分。在理论教学中，以投影理论为基础。让学生熟练掌握点、线、面、体的投影，弱化画法几何部分的几何元素间的位置和度量问题及复杂相贯线的求作。在组合体视图和机件的表达方法部分是制图理论部分的重点和难点，本文作者，在此处利用三维建模软件结合形体分析法，快速地帮助学生建立了空间思维能力，同时，利用三维建模软件的剖切功能，讲解机件的表达方法，使学生对常用的全剖、半剖、局部剖的理解更深入，也为学生今后学习三维建模软件奠定了基础。更重要的是培养了学生们的逻辑思维能力。而且，调动了学生们学习《工程制图》课的热情，使学生有继续学习的渴望。
2利用三维建模软件，提高学生知识的运用能力
本文作者依据“应用为本，学以致用”的办学理念，在《工程制图》课程教学过程中，把绘图和识读零件图、装配图作为另一个重点和难点部分。利用三维建模软件，进行突破。在此部分的教学过程中，向学生介绍零件图和装配图在制图教学中的地位和对生产实际的指导作用，明确绘制和阅读工程图样，除了应用制图理论还必须有一定的实践经验，而学生们的实践经验，主要来源于对生活的观察。平时，学生们并不善于对生活的观察，为了培养学生的观察能力，让学生观察自己身边的常用东西的装配及装配关系。如同学们使用的签字笔，让学生自己拆卸并安装。然后，利用三维建模软件的装配功能，为学生进行一些简单机械的装配，开发学生对各种机械的兴趣和观察能力。也为学生学维计算机绘图软件AutoCAD奠定了基础。
3利用三维建模软件，帮助学生了解装配关系
1工程硕士信息资源的需求特点
本次统计限于河北联合大学2009—2011年毕业的工程硕士学位论文。虽然不够全面，但由于学校工程硕士招生时间短，人数比较少，故本次统计基本上可以反映学校工程硕士文献需求和特点。在学位论文中，引文是学位论文的重要组成部分，是作者对文献需求的集中反映[2]。通过对引文的分析，可以反映出工程硕士对文献的归纳能力和创新水平，掌握其利用信息资源的特点和需求，为图书馆的服务工作提供量化依据。
1.1信息资源需求的不均衡性
1.1.1引文数量分析引文量的多少，在一定程度上反映了硕士生对相关学科文献信息的了解和吸收能力[3]（见表1）。从表1可见，在统计的60篇硕士学位论文中，共引文献3029篇，平均引文量为54.83篇，引文篇数最多的达82篇，最少的有40篇，可见工程硕士从选题、调研到写作的每一环节都要参考大量的文献资料，对文献资料的需求量比较大。
1.1.2引文语种分析———引用文献的语种不均衡通过对引文语种的分析，可在一定程度上了解工程硕士撰写论文时利用国内外文献的情况，吸收信息的能力[3]。同时，对图书馆如何合理地收藏各语种文献有重要的参考价值。由表2可见，学校工程硕士学位论文引文语种最多的是中文文献，均占总引文的60%以上，而对英文文献的引用率只有将近30%左右。
1.1.3引文文献类型分析———引用文献类型不均衡在所统计的60篇论文中，引文文献包括期刊、图书、学位论文、会议论文、专利等（见表3）。结果表明，论文引文中有70%以上的文献来自于期刊，其次为图书，而其他类型的引文所占比例相对较小。可见，工程硕士由于“进校不离岗”，不能像在校生那样有时间、有能力系统地利用书籍，而期刊具有信息量大、内容新颖等特点，自然成为他们的首选。而且，工程硕士论文准备时间有限，写作过程求快，这也导致他们更多地依赖期刊。同时，随着图书馆学位、会议论文数据库的日益完善，查阅起来更加快捷，也正日益成为工程硕士获取信息的渠道之一。
1.1.4引文年代分析通过对引文年代分布的分析，可以了解工程硕士利用文献的时间范围情况，作为测评论文新颖性的标志之一。在所统计的3029篇引文中，中文文献最早发表于1947年，最近的为2011年发表的文献，时间跨度为65年。中文引文主要集中在1991—2011年这20年(引文共2707篇，占中文总引文量的89.37%)。因此，做好这20年的文献信息工作，对图书馆来说有重要意义。
1.2信息资源需求的应用性
工程硕士专业学位以职业为背景，他们要真正成为企、事业单位合格的专家型人才，就必须掌握本学科的前沿知识，具备一定的科研能力。这一特点决定了工程硕士生的学习、科研始终要与工作实际相联系，所学知识必须强调应用性[4]。从学位论文来看，其选题大多强调理论与实践的结合，着力解决工作过程中出现的问题，有很强的现实意义和实践价值。如《南洺河铁矿河滩下采矿工艺设计》、《唐钢洁净钢生产工艺研究》、《唐山不锈钢板坯质量控制研究》等论文的选题都具有很强的应用性。这就要求高校图书馆应注重这方面书籍的采访与流通，保证工程硕士的实际应用需要。
1.3工程硕士检索文献信息资源的能力相对欠缺
工程硕士大多来自生产第一线，他们平时进修学习机会较少，其专业知识结构开始老化，科研能力弱化。虽然“进校不离岗”，但工程硕士仍期待自己通过这一阶段的学习在理论水平、专业技能和科研能力等方面有全面的提高。所以，他们普遍表现出求知欲强，需求信息量大而又对信息资源的检索能力相对欠缺的特点。目前，不少高校图书馆针对工程硕士的文献信息服务还是空白，他们的信息需求得不到保障，各类数据库资源也不能被工程硕士有效利用。故对于高校图书馆来说，应重视并加强对他们的服务，以助其写出高质量的学位论文，将科研更好、更快的转化为生产力，为生产和建设服务。
2对高校图书馆做好工程硕士信息资源服务的建议与策略
2.1针对工程硕士文献信息资源需求的不均衡性，可从以下几个方面进行
（1）针对学位论文引文的语种可见，中文和英文是工程硕士引用文献的主要语种，英文是其检索国外情报资料的主要语种，图书馆应保证英文重要期刊的连续性。（2）针对工程硕士需求文献类型的不均衡，图书馆应重点做好期刊、图书等文献采访和流通工作，同时还应兼顾其他类型文献的发展，最大限度满足读者的需求。（3）对引文年代分布分析表明，图书馆应加快文献购置速度及上架速度，还要做好文献尤其是外文文献的保存和服务工作，以满足读者的信息资源需求。
2.2针对工程硕士文献信息需求的实用性特点，搞好特色读者服务
学校作为以理工类专业为主的高等院校，所招收的工程硕士也多为工科专业，如机械工程、冶金工程、控制工程、建筑与土木工程、矿业工程等，其目的是为企、事业单位培养高级技术型人才，学位论文实行学校与企业指导教师联合指导，选题应来源于工程实践和具有工程背景。所以，高校图书馆应充分发挥学科馆员的作用，加强与工程硕士和学院、企事业单位的联系，深入了解他们的需求，必要时可征求学生与导师的建议，望其推荐书目，以期调整馆藏结构，增加工程硕士所需的各类实用型馆藏，为教学和科研发挥积极作用。同时，还可以把工程硕士的历届硕士论文、研究论文、学术会议、对国、内外先进技术、先进生产工艺的研究成果、最新出版的各类实用型文献等制成网页，链接在图书馆主页上，为工程硕士提供方便、充实的服务。
关键词：工程图学；现代工程制图技术；课程内容体系；教学改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0150-02
现代工程制图技术是一门研究用正投影法绘制和阅读工程图样、利用计算机绘图的技术基础课。课程既有严格的理论，又融实践训练为一体，将传统与现代制图技术相结合，是高职工科专业的专业必修课。课程教学强调理论联系实际，理论实践交替进行，强化综合练习、零件测绘实训等环节，从而达到培养目标。通过本课程的学习，结合与之相应的实践性教学，使学生掌握零件图与装配图的画法、能读懂零件图与装配图、能进行手工和计算机绘制符合国家标准的工程图样，具备一个高素质高级职业技术人员的基本能力素质。
教学现状及存在的主要问题
作为机电类的高职毕业生，所面向的就业岗位大量是在现代制造企业。现代制造企业的机电产品及机电一体化产品所占的比重很大，因此对学生识图和绘图能力要求较高，要求学生必须同时掌握机械工程图样和电子电气工程图样绘制，在实际生产应用时手工绘图和计算机绘图技术同样不可缺少。
目前，高职制图类教材繁多，主要有教育部规划教材、教育部精品教材、教育行政部门重点建设教材、行业出版教材、自编教材等。上述教材并没有在层次和模式上形成由低到高、逐渐过渡的空间。往往根据不同专业（行业）的需要编写成机械类制图、电气工程制图等专业制图教材。不同类型的制图教学在专业制图上的教学内容不同，总学时数也有较大差异。有必要构建传统和现代融为一体、理论和实训融为一体，充分体现工学结合，突出技能与应用技术实训的现代工程制图技术新课程内容体系，并编写相应的教材，以满足现代高技能人才培养的需要。
机械制图与计算机绘图存在独立分离的格局，学生只用计算机来绘图，却不会解决实际问题，毕业后甚至仍需重新培训。计算机绘图课程教学的专业针对性不强，教学出发点不同，也难以完全实现计算机绘图的优势。另外，学生学完了制图课，基本上形成了传统手工绘图的思维方式，再转到计算机绘图的学习，计算机绘图思维方法和工作方式受到制约，从而影响了学习兴趣和效果。另一种现象，就是认为现在科学技术发展了，从而忽视传统制图的重要性，简单地甩掉图板，导致学生缺乏对机械工程制图课程内容的系统学习，结果绘制出的图样达不到国家制图标准，并不能指导工程实践和生产。有的学生只会抄绘图样，却看不懂图样所表达的物体及其结构特点和功用。
在教学改革的浪潮中，有的教学计划简单地将计算机绘图课程与机械制图课程合二为一，忽视了学生学习的认知规律，设想机械制图是一门专业技术基础课程，需要开设在其他课程前面。因此，多数高职教学计划总是在第一个学期就安排了制图课，而且都在一个学期中匆匆结课，学生对专业知识了解甚少，比如对工艺结构、形位公差、表面质量、尺寸精度和配合性质等概念很模糊。在这种状态下，想真正掌握计算机绘图和机械制图的要求是不现实的，结果是毕业生识读和绘制图样的能力偏低。
改革理念及思路
课程设计的依据和指导思想 根据教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》以及现代企业技术革新和发展需求，高等职业教育的人才培养定位是第一线技术应用型人才，他们既具有必备的基础理论和专门知识，又具有较强技术应用能力，并且能适应现代化生产第一线的需要。制造类专业毕业生就业去向是以机电产品制造相关行业为主的企业，根据学生的特点和各专业的人才培养方案以及为后续课程教学奠定基础，制定出适应不同专业的课程教学大纲。
课程设计的理念 现代工程制图技术作为工科各专业必修的技术基础课，课程目的是使学生具有识读现代工程图样的能力和初步表达设计思想的能力，为专业学习打好基础，既有基础性，又有较强的实践性，在整个专业培养方案中占有相当重要的地位和课时份额，并要突出工学结合等实践性教学环节。
课程整体设计的思路 课程教学采用理论与实践相结合的方法，投影基础理论和国家制图技术标准等内容以教师讲授为主，通过画法几何、平面图形绘制、实体模型制作和零件测绘实训，使学生掌握基本的机械工程图样绘制的能力和阅读工程图样的能力。整个课程教学注重学生应用能力的培养，调动学生的积极性，注意教学过程紧密联系机械制造的工艺过程和设计造型基础，理论与实践相融合。采用多媒体和板书相结合的教学手段，利用机械模型及制造过程、虚拟零件制作过程和机器装配过程视频，有效提高学生的读图和绘图能力。通过各个实践性教学环节，帮助学生理解模型与图样之间的关系，并初步了解机械零件的结构工艺性及制造加工过程，为后续专业课的学习打下良好的基础。各教学环节围绕专业培养目标,首先进行机械工程制图的理论和实践教学环节，随后安排计算机绘图教学内容，以使学生绘制机械工程图样更加准确，掌握计算机绘图方法，具有运用计算机绘制机械工程图样的能力，使学生的综合图形表达能力和设计能力得到进一步提高，为学习后续课程设计及毕业设计做好准备。
实践教学环节的总体设计思想 实践性教学环节是现代工程制图技术课程内容体系中必不可少的关键环节，对学生综合素质的提高和创新能力的培养具有不可替代的作用。实践教学的总体设计思想是：打好基础，突出应用。应对教学内容和体系进行改革，充分结合各专业特点，教学应在注重基础理论知识系统性特点的基础上，适当引入现代工程制图技术研究的新成果，适时增添新的教学内容。通过对教学方法和手段的不断研究和改革，为现代工程制图实践教学建立稳定的高素质师资队伍；不断更新和扩充实训设施，逐步完善并全方位开放实训室，创造优良的实训环境，积极将实践性教学环节向课外、校外延伸。以高素质机电制造工程创新人才培养为核心，努力构建现代工程制图技术实践教学新体系，打破传统的单一性、演示性、验证性为主的实验式教学模式，建立新型的综合性、创新性和应用性的实践训练教学模式。
课程内容体系框架的构建
建立课程内容体系结构 我们根据新时期人才培养需求对教学内容进行了优化重组，充分注重传统机械制图内容，与以计算机图形学技术为主体的新知识融会贯通，推陈出新，力求做到提高课堂知识含量，加强知识的实践性、工程性和科学性，按认知规律组织教学。现代工程制图技术课程内容体系结构如图1所示，各知识模块理论与实践相结合、传统内容与现代制图技术应用紧密结合，充分体现了课程的时代性，适应社会需求。现代工程制图技术是现代科学技术与工程制图相结合而形成的新学科，是一门既有系统理论、又有很强实践性的技术基础课，其主要任务是培养学生的看图、计算机绘图、空间想象和空间思维能力。通过本课程学习，学生会应用正投影法图示空间物体，具有一定的看图能力、空间想象能力和空间思维能力，能看懂中等复杂程度的工程图样，会查阅有关手册和标准，同时，还应掌握徒手绘图的技能和技巧，并能熟练使用绘图软件绘制机械、电气工程图样。
实践性课程的内容表现形式（见图2） 在实践教学方面，探索和构建以创新实践能力培养贯穿教学全过程的实践教学新体系；建设以网络为平台的现代化机械工程制图实践教学系统。
课程教学内容体系的特色 （1）具有基础知识平台，涵盖机械制图基础理论、基本技能与应用技术、应用实训。（2）设有多个层次：针对不同专业、不同基础的学生，分设不同的教学内容。（3）特色模块：包括综合知识应用与实训模块，结合不同专业岗位提出不同知识要求。（4）课程考核及评价与国家《制图员资格证书》鉴定相结合。
课程教学内容体系的创新 （1）计算机辅助教学手段使抽象的机械制图教学成为培养学生空间想象力的途径。（2）整合了适应制图课程教与学需要的丰富的教学资源库，助学效果和特色显著。编制了配套的多媒体教学课件、习题集配套辅助课件及解答。（3）按照高等职业教育的培养目标和特点编写了《现代工程制图技术》教材。新教材注重学生能力的培养，增加实训力度，力求符合高职特色。在内容选取上，对偏而深的画法几何等内容适当降低了理论要求，并结合教学实际进行适当的删减，以适应生产第一线对应用型人才的要求。（4）丰富了网络学习资源内容，构建网上在线《自我测试》系统，学生能方便地检查自己的学习情况。（5）人才培养方案将现代工程制图技术的训练贯串到每一个学期。第一学期学生学习机械工程制图课程和机械零件测绘实训，在教师辅导下练习典型零件的草图绘制和零件图样的绘制；第二学期有金工实习和立体划线，学生还结合金工实习，巩固机械工程制图知识，提高实际应用能力；第三学期进行课程设计，第四学期安排计算机绘图教学，从而进一步复习巩固机械工程制图知识，三年级毕业设计，使学生的制图综合应用能力逐渐提高和巩固，取得了显著的效果。
实践效果 数控技术和汽车制造与装配技术两个专业2007级后的440名学生按照新的课程教学内容体系进行教学的实践表明，学生制图综合应用能力明显提高。2010届两个专业242名毕业生全部获得国家《制图员职业资格证书》，在就业中起到了良好的作用，深受用人单位的好评。
结语
课程内容体系的构建是以就业为导向，以提高教学质量为宗旨，以培养学生知识、素质和综合应用能力为目的。根据专业岗位需要取舍课程内容，使结构层次分明，强调教学效果，运用新技术改进教学手段，主动适应经济和社会发展需要，把传统工程制图与计算机绘图有机融合为一体，形成新的现代工程制图技术课程，为培养学生有效掌握工程图样的识读图能力和绘制能力构筑了良好的基础平台。
参考文献：
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关键词：SysML；系统建模语言；系统工程；MBSE
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)31-0000-00
Model-Based Systems Engineering And Systems Modeling Language
SUN Yu, MA Li
(91872th Unit, Beijing 102442, China)
Abstract: As the system size and complexity continues to increase, the traditional document-based systems engineering will produce more and more sorts of different documents, find information, understanding and change is hard. Model places it is intuitive, unambiguous, modular, reusable etc. rapid coverage of software, electronics and other engineering fields. In order to support model-based systems engineering MBSE, and INCOSE International Systems Engineering in the Object Management Group OMG Unified Modeling Language (UML) software engineering for reuse and expansion, based on the introduction of a standard system modeling language SysML, eliminating the different models language expressions and the different terminology, standardized symbols and semantics. SysML will improve a wide range of applications between systems engineering and other disciplines as well as effective communication system will greatly promote the development of engineering theory and practice. In this paper, systems engineering methods, model based system engineering and systems modeling language SysML provides a brief analyses.
Key words: SysML; systems modeling language; systems engineering; MBSE
所谓系统，是指由相互关联、相互制约、相互作用的一些部分所组成的具有某种功能的有机整体。系统工程是以系统理论为依据，以整个系统为研究对象，从全局统一考虑，运用运筹学、概率学与统计学、控制论、信息论、管理学、经济学及计算机科学等科学理论与方法去权衡解决问题，实现系统整体性价比最优的一门学科[1]。
在系统工程初期阶段，系统产生的信息均是以文档的形式来描述和记录。但是随着系统的规模和复杂程度的不断提高，这种基于文档的系统工程面临的困难越来越突出，如信息表示不准确，容易产生歧义、难以从海量文档中查找所需信息、无法与其他工程领域的设计相衔接(如软件、机械、电子等)。为了解决这些问题，基于模型的系统工程MBSE (Model Based Systems Engineering) [2]便产生了，这也正是未来系统工程发展的必然趋势。
为了支持基于模型的系统工程MBSE，国际系统工程学会INCOSE以及对象管理组织OMG在对统一模型语言UML进行重用和扩展的基础上，推出一种标准的系统建模语言SysML（Systems Modeling Language），消除了不同模型语言在表达法及术语上的不同，规范了符号和语义。同统一模型语言(unified modeling language，UML)主导了软件工程设计一样，SysML也将是统一系统工程的建模语言。
1 系统工程概述
《方法论》(Discours de la méthode)是法国著名哲学家、科学家和数学家勒内・笛卡儿在1637年出版的著名论著。笛卡儿在方法论中提出了一套研究问题的方法，其中最典型的观点就是把要研究的复杂问题，分解成比较简单的小问题，再把小问题从简单到复杂排列，先解决容易的问题。如果每一个小问题都解决好了，再组合起来的大问题自然就解决好了。
笛卡儿的理论和观点对西方人的思维方式，行为模式以及科学研究方法产生了极大的影响。在十九世纪六十年代以前，西方科学研究的方法，基本都是按照笛卡儿的方法论进行的。《方法论》对西方近代科学文化的飞速发展，起了极大的促进作用。一直到美国阿波罗号登月工程的出现，科学家们才发现，有的复杂问题根本无法分解，即使分解了，各个小问题之间也有关联和冲突，必须以复杂的、整体的方法来解决，因此系统工程方法出现了，方法论的方法才被综合性的系统工程方法所取代。
简单地讲，系统工程就是开发解决问题的系统的思想方法，按照这样的方法和步骤就可以帮助人们了解一个系统，对于复杂的系统就不会使人感到无从下手。
2 基于模型的系统工程
基于模型的系统工程MBSE(Model-Based Systems Engineering)就是采用模型的表达方法来描述系统的整个生命周期过程中需求、设计、分析、验证和确认等活动。
随着系统的规模和复杂程度的提高，传统的基于文档的系统工程将产生大量的各种不同的文档，它面临的困难越来越明显：
1）信息的完整性和一致性以及信息之间的关系难于评估和确定，因为它们散布于各种不同的数量巨大的文档中。
2）难于描述各种活动。活动是动态的，有交互的，仅用文字描述对于相对简单，参与方不多的活动还能胜任，但对于复杂活动就很难描述清楚了。
3）更改的难度很大。由于文档的数量巨大，要确保所有需要更改的内容都得到更改，将是个很难很大的工程。
基于模型的系统工程MBSE的出现就是为了解决基于文档的系统工程方法的困难，相对于基于文档的系统工程方法，它主要在以下几个方面有所改进：
1）知识表示的无二义性。文字的描述经常会因为个人理解的差异而产生不同的解释，而模型是一种高度图形化的表示方法，具有直观、无歧义、模块化、可重用等优点，建立系统模型可以准确统一地描述系统的各个方面，如功能、详细规范与设计等，对整个系统内部的各个细节形成统一的理解，尤其是可以提高设计人员和开发人员之间的理解的一致性。
2）沟通交流的效率提高。随着系统的规模和复杂程度的提高，各种文档越来越多，相对于厚厚的技术文档，阅读图形化的模型显然更加便利直观、无歧义，使得不同人对同一模型具有统一一致的理解，有利于提高系统内各个需要协调工作部门之间的沟通与交流的效率，如顾客、管理人员、系统工程师、软硬件开发人员、测试人员等。
3）系统设计的一体化。由于系统模型的建立是涵盖系统的整个生命周期过程的，包括系统的需求、设计、分析、验证和确认等活动，是一个统一整体的过程，可以提供一个完整的、一致的并可追溯的系统设计，从而可以保证系统设计的一体化，避免各组成部分间的设计冲突，降低风险。
4）系统内容的可重用性。系统设计最基本的要求就是满足系统的需求并且把需求分配到各个组成部分，因此建立系统的设计模型必然会对系统的各个功能进行分析并分解到各个模块去实现，从而对于功能类型相同的模块就不必重复开发了。
5）增强知识的获取和再利用。系统生命周期中包含着许多信息的传递和转换过程，如设计人员需要提取需求分析人员产生的需求信息进行系统的设计。由于模型具有的模块化特点，使得信息的获取、转换以及再利用都更加方便和有效。
6）可以通过模型多角度的分析系统，分析更改的影响，并支持在早期进行系统的验证和确认，从而可以降低风险，降低设计更改的周期时间和费用。
同其他工程学科（软件、电子等）一样，系统工程正在进行进化：从基于文档的方法到基于模型的方法，而这也正是系统工程发展的必然趋势。如图1所示。
图1系统工程表示方法的转变
3 系统建模语言SysML
在SysML推出以前，系统工程使用的建模语言工具和种类很多，如IDEF0、行为图、N2图等。这些建模语言使用的符号和语义各不相同，各自为政，彼此之间互不支持，无法互操作和重用。系统工程缺乏一种强大的“标准的”建模语言，严重限制了系统工程和其他学科之间的有效沟通，影响了系统工程的质量和效率。
为了支持基于模型的系统工程MBSE，是国际系统工程学会(International Couneil of Systems Systems Engineering，INCOSE)和对象管理组织(Object Management Group，OMG)联合提出的一种通用的针对系统工程应用的“标准系统建模语言”SysML (Systems Modeling Language)[3]，它可以支持系统工程应用的多领域系统包含硬件、软件、信息等系统的需求分析、系统设计、功能描述、系统验证等。
系统工程经过多年的发展，逐渐在各个层次的理论研究和工程实践中提出了许多标准，如图2所示为系统工程的标准框架。一般从方法学上来讲，系统工程的实施可以分为5个层次，从顶层设计到具体实施分别是过程标准、体系结构框架、建模方法、建模与仿真标准、数据交换标准，以及最底层的数据库。SysML正是建模与仿真层的“标准建模仿真语言”。
图2 系统工程的标准框架
SysML作为系统工程领域一种新的系统建模语言，主要是以软件工程领域事实上的标准--统一模型语言UML (unified modeling language) 为基础，集成了面向对象和面向过程的可视化设计语言的优势，修改扩充了活动图及需求图，并将配置图集成到装配图中，是系统工程领域推广的标准系统建模语言。
SysML的设计目的是要解决系统工程中面临的建模问题，为系统设计师提供一种简单易学、功能强大的建模语言。SysML对于系统设计分析中系统的需求分析、结构分析、行为描述、参数分配和属性约束等描述特别有效，它支持结构化和面向对象的多种方法和多种过程。SysML在重用UML2．1的基础上，对其进行了特定的扩充和修改。SysML与UML的关系图如图3所示。重叠部分表示SysML重用UML的部分，可见SysML在UML的基础上还有特定的扩充和修改， UML中还有很多要素是不为SysML所用的要素。
图3 SysML与UML关系图
如图4所示是SysML图形分类，SysML一共定义了三类共9种图形来描述模型的各个方面特征。分别是需求图、结构图和行为图。结构图包括方框图、内部块图、包图和参数图，其中参数图是SysML新增的图形，方框图、内部块图是在UML的基础上扩展和修改的，包图是重用UML的图形；行为图包括活动图、顺序图、状态机图和用例图，其中只有活动图是在UML的基础上扩展和修改的，其它都是重用UML的图形。为了加强需求的分析设计，需求图也是SysML新增的图形。
图4 SysML图形分类
4 SysML在系统建模中的应用
限于篇幅，本文仅以汽车的刹车系统ABS系统为例，运用SysML系统模型语言简单描述一下该系统的结构、活动、参数和需求等。
第一步，描述需求。为了加强对系统需求的分析设计，SysML新增了需求图。需求是指系统必须满足的能力或条件，一个需求能够分解成多个子需求。需求图能够描述系统的详细需求以及分系统的需求、各需求之间以及需求和其他建模元素之间的关系。SysML用requirements说明需求，需求图有点类似于类图，有两个属性：text和id。text是需求的文本描述，id是需求的标识符。如图5所示为刹车系统的需求，详细的需求描述又分为两项，一项为制动距离，具体为在干燥平整的了路面上车辆应在150英尺范围内完成从60公里/小时到停止的制动。另一项是反锁死行为的需求描述，具体即在所有的刹车条件下，刹车系统都应该阻止轮胎锁死。
图5 刹车需求图
第二步，描述系统的结构。如图6所示是用SysML的包图描述ABS系统的结构。ABS系统主要是由电子设备中心处理器、反锁死控制器、电子液压阀门、牵引力探测器和刹车调节器组成。牵引力探测器和刹车调节器是反锁死控制器的组成部分，代号为d1和m1，同时可以看出牵引力探测器有信息传给电子设备中心处理器，刹车调节器控制电子液压阀门。通过这个图，可以看出ABS系统的组成结构以及各部分相互之间的关联。
图6 ABS系统结构图
如图7所示是用SysML的内部块图描述反锁死控制器的内部关系。可见反锁死控制器有两个子单元，即牵引力探测器和刹车调节器。牵引力探测器输出一个控制信号c2到刹车调节器的输入端。
图7 反锁死控制器内部块图
第三步，描述系统的行为，即活动。SysML的行为图有四个图形：顺序图、活动图、状态机图和用例图。由于这个系统较小，行为比较简单，我们只用活动图就可以描述清楚系统的行为。如图8所示是用SysML的活动图描述反锁死控制的活动行为。可见反锁死控制活动相关的有两个子单元（两个泳道），即牵引力探测器和刹车调节器。当牵引力探测器发现牵引力丢失后就发送控制信号c2给刹车调节器控制刹车的力度。
图8 反锁死控制活动图
第四步，通过参数图分析各系统参数之间的关系。参数图也是SysML新增的图形，参数关系没有方向，只是说明了一个属性值的变化对其他的属性值有影响。参数约束关系可以描述系统的各属性之间的相互关系，可以是基本的数学操作符，也可以是相互关系的数学表达式。如图9所示为直线行车的动力参数图，其中e1是刹车力度等式；e2是加速度等式；e3是速度等式；e4是距离等式。分别可见f=(tf*bf)*(1-tl)；f=m*a；a=dv/dt；v=dx/dt。
图9 直线行车的动力参数图
系统中经常重复利用的各种参数、变量或者某个模块都应该在包图中定义出来，图9中的各个变量（tf、bf、m、a、t、v、tl等）就应在包图中定义，如图10所示。
图10 直线行车的动力分析包图
限于篇幅，本文举的这个例子是对简单小系统的描述过程，建模和分析过程比较简单。对于复杂大系统通常也是这个过程，即从系统的需求分析开始，只不过系统需要逐级分解描述各个分系统的需求、结构、行为以及各个分系统之间的关系。需要说明的是，SysML是标准建模语言，而不是标准过程或方法。不同的系统工程应用领域要求不同的过程，SysML独立于任何一种系统工程过程和方法，但支持任何过程和方法。
5 结论
本文简要介绍了基于模型的系统工程和SysML模型语言并以汽车的ABS系统为例建立了基于SysML的系统模型。限于篇幅SysML的其他图形以及图形的混合用法没有介绍。
SysML是是国际系统工程学会(International Couneil of Systems Systems Engineering，INCOSE)和对象管理组织(Object Management Group，OMG)联合提出的一种通用的针对系统工程应用的“标准系统建模语言”，能对系统工程的各种问题建模。消除了不同模型语言在表达法及术语上的不同，规范了符号和语义。目前系统工程领域的各工具开发商都在致力于SysML建模与仿真环境的开发，市场上也已经有不少相关产品，相信同统一模型语言(unified modeling language，UML)主导了软件工程设计一样，SysML也将统一系统工程的建模语言。SysML的广泛应用必将提高系统工程之间以及和其他学科之间的有效沟通，将有力地推动系统工程理论和实践的发展。
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