基于工程能力培養(yǎng)的職技高師土木工程制圖教學(xué)——以河北科技師范學(xué)院為例

李春柳，金喜平，李冰心，曹志剛，隋鳳濤

(河北科技師范學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河北 秦皇島，066004)

目前職技高師土木類畢業(yè)生就業(yè)主要面向一線施工企業(yè)，從就業(yè)單位的反饋信息來看，職技高師畢業(yè)生主要存在工程實踐應(yīng)用能力差的問題。土木工程制圖課程是面向大土木方向的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)職技高師學(xué)生工程實踐應(yīng)用能力的重要載體。筆者從培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力出發(fā)，結(jié)合職技高師教學(xué)實際，對土木工程制圖課程內(nèi)容體系優(yōu)化，進(jìn)行教學(xué)改革嘗試。

1 現(xiàn)階段職技高師土木工程制圖課程存在的主要問題及改進(jìn)建議

1．1 課程教學(xué)內(nèi)容滯后于工程實際

目前科技迅猛發(fā)展，新的科學(xué)原理，新的技術(shù)方法不斷出現(xiàn)，很多工程實際有用的東西課堂學(xué)不到，造成教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實際相脫離。這即是學(xué)校教學(xué)內(nèi)容及時間的有限性與工程實際需要廣泛性的矛盾。平面整體表示法，是近年來推出的一種圖形表達(dá)方法，在實際工程中應(yīng)用非常廣泛，職技高師土木工程制圖教材對這部分內(nèi)容沒有介紹或介紹很少，不能滿足實際工程需要。

1．2 授課教師缺乏工程實踐能力［1］

近年來高校普遍擴(kuò)招，職技高師院校也不例外，由此導(dǎo)致教師隊伍嚴(yán)重不足。很多高學(xué)歷的青年教師，是從學(xué)校到學(xué)校，缺乏解決工程實際問題的知識和經(jīng)驗，這無疑會在培養(yǎng)職技高師學(xué)生的工程實踐能力方面存在不足，如對解決工程實際問題的常備知識、對所學(xué)專業(yè)的規(guī)范狀態(tài)及發(fā)展、設(shè)計禁忌等了解甚少，缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗。

1．3 學(xué)校硬件設(shè)施滯后于教學(xué)要求

目前職技高師對實踐教學(xué)的重視程度仍然不夠，再加上辦學(xué)資金的相對匱乏，導(dǎo)致教學(xué)經(jīng)費(fèi)尤其是實踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入上的相對不足，致使職技高師土木工程制圖教學(xué)設(shè)備更新緩慢，不能滿足教學(xué)要求。

1．4 解決建議

針對以往職技高師土木工程制圖教學(xué)中存在的問題，建議首先要以國家規(guī)范為指導(dǎo)及時更新課程內(nèi)容，加快教材更新，加強(qiáng)校本教材建設(shè)，編制適合職技高師使用的教材。其次要提高教師的工程實踐能力，學(xué)校要建立機(jī)制，鼓勵廣大教師進(jìn)入工程一線，進(jìn)行教師的工程再培訓(xùn)、工程再教育。第三，逐步提高教學(xué)硬件設(shè)施，從而構(gòu)建起培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的平臺。

2 基于工程能力培養(yǎng)的土木工程制圖課程體系優(yōu)化對策

2．1 河北科技師范學(xué)院土木工程制圖課現(xiàn)況

隨著專業(yè)整合、計算機(jī)繪圖技術(shù)的不斷發(fā)展，河北科技師范學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院將原有的畫法幾何、工程制圖、計算機(jī)繪圖等進(jìn)行了課程整體優(yōu)化，從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)等四大方面進(jìn)行了課程整合，形成了新的《土木工程制圖》，該課按學(xué)期劃分成Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ共3個部分;在Ⅰ，Ⅱ部分之后安排土木工程制圖課程設(shè)計Ⅲ。

表1 河北科技師范學(xué)院土木工程制圖課程體系情況

2．2 職技高師特色的工程能力培養(yǎng)目標(biāo)

職技高師的人才培養(yǎng)應(yīng)具有特色，與普通高師相比應(yīng)突出實際操作技能，與工科院校相比應(yīng)側(cè)重工程現(xiàn)場的實際操作技能的培養(yǎng)，與高職院校相比則應(yīng)增加基礎(chǔ)理論知識和教育學(xué)內(nèi)容。具體體現(xiàn)在土木工程制圖課程中則涉及畫圖和讀圖兩個方面工程能力的培養(yǎng)，目前畫圖能力要求:(1)熟練使用常用的繪圖軟件;(2)圖樣表達(dá)符合技術(shù)規(guī)范;(3)具備一定徒手繪圖能力。讀圖能力則要求:(1)能較快地讀懂一套圖紙;(2)會查閱技術(shù)規(guī)范;(3)會讀各種標(biāo)準(zhǔn)圖集，能夠直接指導(dǎo)施工。

2．3 模塊化教學(xué)體系的構(gòu)建

土木工程制圖課程內(nèi)容包括經(jīng)典圖學(xué)知識，計算機(jī)繪圖知識，土木專業(yè)知識等多學(xué)科內(nèi)容［2］，該課程又是面向?qū)捒趶酱笸聊緦I(yè)方向的。以往傳統(tǒng)式授課是按教材內(nèi)容，由前到后逐章逐節(jié)講授，這樣容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，對重點(diǎn)知識掌握不扎實，在處理實際問題時，無從下手。筆者對課程內(nèi)容合理取舍和提煉重組，將其分成不同的模塊進(jìn)行教學(xué)［3］。這里畫法幾何、制圖基礎(chǔ)屬于基礎(chǔ)性教學(xué)內(nèi)容［4］，專業(yè)制圖、計算機(jī)繪圖和課程設(shè)計屬于動態(tài)性教學(xué)內(nèi)容，土建設(shè)計常識屬于選擇性教學(xué)內(nèi)容?；A(chǔ)性內(nèi)容講授要扎實夠用;專業(yè)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)新穎實用;實踐部分要突出操作技能的培養(yǎng)，選擇性內(nèi)容要針對專業(yè)方向。教學(xué)時根據(jù)各模塊的具體內(nèi)容選擇不同的教學(xué)方法和考核方法，從而實現(xiàn)一種動態(tài)教學(xué)。

2．4 模塊化教學(xué)體系內(nèi)容

畫法幾何模塊主要學(xué)習(xí)投影基礎(chǔ)理論，在此模塊中安排組合體模型設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、空間想象能力和邏輯思維能力(圖1)。制圖基礎(chǔ)模塊包括繪圖儀器、工具用品的使用和保護(hù)方法，制圖國家標(biāo)準(zhǔn)和幾何作圖等內(nèi)容，采用自學(xué)和多媒體授課相結(jié)合。對于初次接觸專業(yè)課程學(xué)習(xí)的大一學(xué)生來說，如果沒有必要的專業(yè)預(yù)備知識［5］，很難掌握專業(yè)圖紙的識讀，所以安排了土建設(shè)計常識模塊。利用此模塊的設(shè)置，講清建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、道橋等學(xué)科的設(shè)計常識，為學(xué)生將來閱讀和繪制專業(yè)圖紙?zhí)峁╊A(yù)備知識。專業(yè)制圖模塊，要求學(xué)生掌握閱讀和繪制本專業(yè)工程圖紙的方法，是整個教學(xué)內(nèi)容的核心部分，這部分內(nèi)容要求新穎實用，比如平面整體表示法這種實際應(yīng)用很廣泛的內(nèi)容，要按照工程實際需要系統(tǒng)詳細(xì)地講述。CAD在建筑中應(yīng)用廣泛，如今計算機(jī)出圖率已達(dá)98%以上［6］。對土木工程專業(yè)的學(xué)生而言，不僅要求熟練掌握CAD操作，而且必須應(yīng)用到以后的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計以及相關(guān)的實踐中去，所以計算機(jī)繪圖模塊要注重軟件實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)。課程設(shè)計模塊是一個綜合實踐技能訓(xùn)練過程，是對學(xué)生綜合素質(zhì)的檢查。

圖1 土木工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系

3 土木工程制圖教學(xué)改革實踐

3．1 研究對象

2009年，筆者將這種模塊化教學(xué)應(yīng)用于河北科技師范學(xué)院土木工程專業(yè)09級學(xué)生(103人)的教學(xué)中，與沒有應(yīng)用模塊化教學(xué)的08級學(xué)生(106人)作對比。被選取的學(xué)生均為普高統(tǒng)招生，入學(xué)平均成績持平，研究對象素質(zhì)可視為均等，具有可比性。

3．2 研究方法

首先在08級學(xué)生中用傳統(tǒng)的方式授課，在09級學(xué)生中應(yīng)用模塊化教學(xué)，兩級學(xué)生布置相同的作業(yè)，對學(xué)生完成作業(yè)的情況進(jìn)行比較，采用作業(yè)完成率指標(biāo)進(jìn)行對比。整個教學(xué)過程按等時間間隔隨機(jī)抽查作業(yè)15次，驗證模塊化教學(xué)體系的優(yōu)劣。同時對08，09級學(xué)生發(fā)放問卷方式，調(diào)查學(xué)生對新舊模式下教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果的滿意度。

3．3 教學(xué)實踐具體內(nèi)容

3．3．1 畫法幾何模塊 首先把工程圖學(xué)理論基礎(chǔ)知識講授清楚，分成正投影和軸測投影兩部分，具體包括投影原理，點(diǎn)、線、面的投影規(guī)律，基本體的投影，組合體的概念及組合方式，截交相貫和軸測等，這些內(nèi)容要精練、快速地講完。在這部分中根據(jù)工程實際應(yīng)用情況，將線與面的相對位置關(guān)系、相貫線的概念和求法等簡單講述［7］。講過這些之后，幫助學(xué)生梳理已學(xué)過的知識，將已學(xué)過的知識點(diǎn)、技能點(diǎn)有效組合，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)框架，同時根據(jù)組合體的形成特點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用組合創(chuàng)造法自由設(shè)計組合體模型。

3．3．2 制圖基礎(chǔ)模塊 對繪圖儀器、工具用品的使用和保護(hù)方法、幾何作圖部分指導(dǎo)學(xué)生看視頻自學(xué)。制圖國家標(biāo)準(zhǔn)采用多媒體課件介紹。考核方式采用手工繪圖作業(yè)，選用線型練習(xí)，要求不論是圖幅、圖線、字體，還是圖樣畫法、尺寸注法、符號標(biāo)注等都要符合國家規(guī)范要求，滿足實際工程要求。最后對手工繪圖作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評。

3．3．3 土建設(shè)計常識模塊 利用多媒體課件授課，教學(xué)內(nèi)容分成兩部分，建筑形體的表達(dá)方法和專業(yè)設(shè)計常識，具體包括剖面圖、斷面圖理論知識，土建設(shè)計過程、結(jié)構(gòu)設(shè)計、土木工程材料、施工、鋼結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計常識內(nèi)容。

3．3．4 專業(yè)制圖模塊 首先采用多媒體案例教學(xué)，講述磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等不同類型建筑的組成。其次，利用代表性工程圖紙講解理論內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生廣泛讀圖［8］。作為工程技術(shù)人員通常憑借直覺思維讀圖，當(dāng)比較復(fù)雜時才利用投影關(guān)系進(jìn)行推理，因此廣泛識讀施工工程圖，提高學(xué)生的直覺思維能力，為學(xué)生日后快速讀圖打下基礎(chǔ)。根據(jù)具體專業(yè)方向不同，增加了裝修施工圖、給排水工程圖，路橋施工圖等。第三，工程實踐訓(xùn)練。布置作業(yè)將身邊的宿舍樓、食堂樓、教學(xué)樓等簡單建筑物，用平立剖面圖表達(dá)出來。

3．3．5 計算機(jī)繪圖模塊 重點(diǎn)放在介紹通用圖形軟件AUTOCAD的使用上。講授最基本、最實用的繪圖命令、圖形編輯命令、三維功能等，結(jié)合工程實例授課。另外，在使用計算機(jī)繪制工程圖樣時，要以工程圖的國家制圖標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，強(qiáng)調(diào)工程技術(shù)人員應(yīng)時時以國標(biāo)、規(guī)范為準(zhǔn)，這樣督促學(xué)生去復(fù)習(xí)、查找有關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)，從而調(diào)動他們的積極性和主動性。計算機(jī)繪圖的實踐訓(xùn)練，安排兩方面內(nèi)容:第一，側(cè)重于學(xué)生基本技能的培養(yǎng)，安排CAD基本繪圖命令練習(xí);第二，考察學(xué)生對軟件的實際應(yīng)用能力，選用實際工程圖紙讓學(xué)生繪制。改革以往的單純理論考核形式，此模塊以繪圖質(zhì)量來評定成績。

3．3．6 課程設(shè)計模塊 第一，讀圖訓(xùn)練［9］，教師從標(biāo)準(zhǔn)圖集中找出一套有代表性的施工圖，一般選擇框架結(jié)構(gòu)，房屋類型選用住宅或辦公樓，然后進(jìn)行讀圖訓(xùn)練，并完成相關(guān)題目。第二，尺規(guī)作圖訓(xùn)練，利用尺規(guī)進(jìn)行抄繪和補(bǔ)繪工程圖紙。第三，樓梯測繪，測量樓梯并徒手繪出樓梯圖，再用CAD軟件將其繪出。

4 教學(xué)改革效果

08級與09級分別在未采用和采用模塊化教學(xué)情況下，安排相同的作業(yè)任務(wù)，以作業(yè)完成率進(jìn)行評價，結(jié)果如圖2?？煽闯?，在生源、評價標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，第1次作業(yè)完成率接近，分別為99%和100%，隨著課程的進(jìn)行，08級學(xué)生完成作業(yè)的積極性下降，第6次和第15次作業(yè)的完成率不到90%。09級學(xué)生采用了模塊化教學(xué)，學(xué)生作業(yè)的完成率明顯高于08級，而且整個教學(xué)過程的作業(yè)完成率基本保持平衡。教學(xué)實踐結(jié)果表明，模塊化教學(xué)模式對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣起到了很大的促進(jìn)作用。

在學(xué)期末分別向08級和09級土木工程專業(yè)學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷，08級共發(fā)放問卷106份，收回有效問卷105份，回收率99%;09級發(fā)放調(diào)查問卷103份，收回有效問卷103份，回收率100%。從調(diào)查結(jié)果看出，09級學(xué)生對土木工程制圖課較08級滿意度整體提高(表2)。在新的教學(xué)模式下，09級學(xué)生對教學(xué)方法設(shè)計方面的滿意度(非常滿意+滿意)為89．7%，較08級學(xué)生(61．9%)有較大提高，說明模塊化教學(xué)方法設(shè)計合理;教學(xué)效果項滿意度達(dá)到91．2%，表明學(xué)生對教師授課及整個模塊化教學(xué)過程是認(rèn)可的。

工程實踐能力的培養(yǎng)是大工程，需要在大學(xué)四年中各個教學(xué)環(huán)節(jié)中逐漸培養(yǎng)。通過模塊化教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)教學(xué)細(xì)節(jié)上還存在一定問題，在以后的教學(xué)中將進(jìn)一步探討研究，以便取得更加滿意的效果。

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