工程圖學(xué)課程教學(xué)思考

摘要：適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)和工程教育改革的趨勢(shì)，提出在工程圖學(xué)課程內(nèi)開展多層次的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過教師的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使工程制圖課程變成興趣驅(qū)動(dòng)的課程，喚起學(xué)生對(duì)該課程理論的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)和對(duì)后續(xù)知識(shí)的求知欲望。逐步培養(yǎng)學(xué)生擁有圖樣表達(dá)能力、空間形體想象能力、溝通能力，以及合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；興趣驅(qū)動(dòng)；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2012）06008204工程圖樣是工程信息的載體，是進(jìn)行建筑工程施工、機(jī)器設(shè)備制造等的主要依據(jù)，是工程界的技術(shù)語(yǔ)言。工程圖學(xué)課程的開設(shè)主要是培養(yǎng)學(xué)生掌握這種語(yǔ)言的基本知識(shí)、使用這種語(yǔ)言的基本方法和技能，是高校工科類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課。高等教育法指出，高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才［1］。為此，同濟(jì)大學(xué)通過開展多媒體教學(xué)、精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容、精心梳理教學(xué)體系、注重能力培養(yǎng)等多項(xiàng)措施培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，工程圖學(xué)課程為順應(yīng)學(xué)校的教學(xué)體系建設(shè)和高級(jí)人才建設(shè)目標(biāo)，對(duì)課程進(jìn)行多種改革和實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)教學(xué)能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新及善于實(shí)踐能力［2］。提出學(xué)生在工程圖學(xué)課程中遇到問題的多種解決方案、或提出引導(dǎo)學(xué)生自身思考的問題，是教師面臨的進(jìn)一步設(shè)計(jì)工程圖學(xué)課程傳授知識(shí)所采用的教學(xué)方式的問題。

一、構(gòu)建工程圖學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為工作和生活的一部分。計(jì)算機(jī)繪圖軟件的針對(duì)性、可操作性越來越強(qiáng)，部分專業(yè)軟件集工程計(jì)算與自動(dòng)化成圖于一體。課程理論的啟發(fā)式、案例式、討論式、灌輸式教學(xué)，觸動(dòng)學(xué)生對(duì)該課程提高認(rèn)識(shí)。構(gòu)建多種多樣實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是學(xué)時(shí)少時(shí)，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題，則能更好地提高工程圖學(xué)課程教學(xué)效果。

其一，在教師指定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，針對(duì)某一問題的實(shí)踐啟發(fā)學(xué)生思考，基于問題驅(qū)動(dòng)興趣，尋找答案，從而重新產(chǎn)生對(duì)理論教學(xué)的認(rèn)知。

其二，學(xué)生從自身的認(rèn)知水平和興趣出發(fā)，自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。當(dāng)學(xué)生在實(shí)踐中的自主意識(shí)被激發(fā)后，會(huì)自覺成為技能訓(xùn)練活動(dòng)的發(fā)起者、執(zhí)行者和控制者，積極地參與活動(dòng)的全過程，并且還會(huì)把自己作為審視對(duì)象，自我認(rèn)識(shí)、自我調(diào)控、自我評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮潛在力量，不斷自我發(fā)展、開拓創(chuàng)新［3］，從而自發(fā)學(xué)習(xí)、探索工程圖學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。其三，卷面考試可以檢查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，但應(yīng)用表達(dá)能力未必能全面反映出來。通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是多層次的實(shí)驗(yàn)，能檢查學(xué)生綜合運(yùn)用基本知識(shí)的能力，理論聯(lián)系實(shí)際和分析問題、解決問題的能力，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)成績(jī)。引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)、能力并重的觀念。

二、多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)和諧統(tǒng)一，知識(shí)學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)、創(chuàng)新精神并重培養(yǎng)?；趪?yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)實(shí)驗(yàn)，在系統(tǒng)地傳授工程圖學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，針對(duì)大一學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，培養(yǎng)工程圖學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，構(gòu)建“以學(xué)生為主體”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)課程知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容訓(xùn)練。規(guī)劃形成從基礎(chǔ)到應(yīng)用及創(chuàng)新的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，即針對(duì)不同專業(yè)、不同層次、不同階段的需要，將各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合、改造和提高。按平臺(tái)進(jìn)行分類、分層設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，打破了以往理論與應(yīng)用脫節(jié)的狀況。在新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系框架下，實(shí)現(xiàn)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降霓D(zhuǎn)變，使學(xué)生了解工程制圖技術(shù)在工程建設(shè)、科學(xué)研究中的重要性，提高學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的探索性學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生充分理解課本知識(shí)，提高學(xué)習(xí)自主性。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基礎(chǔ)型、綜合型、探索型等，使學(xué)生循序漸進(jìn)地進(jìn)行實(shí)踐，便于學(xué)生快速入門、逐步提高（圖1）。

圖1教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的構(gòu)建

（一）尺規(guī)作圖

尺規(guī)作圖訓(xùn)練學(xué)生工具的使用技能、工程圖樣規(guī)范表達(dá)、圖線藝術(shù)的感受和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。通過筆畫出長(zhǎng)短、深淺、粗細(xì)規(guī)范可控的不同線型圖線；通過三角板的組合，或與圓規(guī)配合，畫出不同方向平行線、各種多邊形、圓弧和直線的連接等；通過動(dòng)手模仿、動(dòng)腦思考，逐步養(yǎng)成繪制完整、合理、清晰、規(guī)范的工程形體圖示能力。教師將這類主題往往設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)型實(shí)踐項(xiàng)目。若教學(xué)中沒有安排計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容，可將此類實(shí)驗(yàn)主題設(shè)計(jì)成綜合性實(shí)踐項(xiàng)目。

學(xué)生通過大作業(yè)練習(xí)、觀摩、講評(píng)、討論與辨析工程圖樣的表達(dá)，迅速提升他們對(duì)圖線美的判斷力、尺規(guī)的正確使用方法和工程形體的圖示能力。

（二）計(jì)算機(jī)繪圖

計(jì)算機(jī)繪圖與尺規(guī)作圖相比較，繪圖工具和繪圖方法改變了。AutoCAD、Pro/E、solidworks、CAXA、UG、Inventor、3Dmax、Photoshop、SolidEdge、Sketchup等多種繪圖軟件不斷推出、版本不斷更新，它們?cè)谟?jì)算機(jī)制圖、圖像處理和立體建模等方面各有所長(zhǎng)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)繪圖的主要工具。計(jì)算機(jī)繪圖訓(xùn)練學(xué)生將計(jì)算機(jī)圖形軟件應(yīng)用與工程圖樣表達(dá)理論融為一體。此類實(shí)驗(yàn)可設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)型或綜合型項(xiàng)目，也允許學(xué)生利用其他繪圖軟件，做探索性實(shí)踐項(xiàng)目。

一個(gè)工科大學(xué)生至少應(yīng)熟練掌握1～3個(gè)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，否則不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

（三）徒手畫圖

工作中如不需要準(zhǔn)確作圖，或復(fù)雜工程形體的視圖表達(dá)，可先徒手畫出方案設(shè)計(jì)的初稿用于研討。徒手草圖，圖形雖不準(zhǔn)確，但出圖快，受繪圖地點(diǎn)、繪圖條件的限制因素少。徒手繪制草圖需要目測(cè)工程實(shí)體或想象實(shí)體的各部分大小、位置關(guān)系，在草稿紙上估計(jì)各部分尺寸比例，徒手繪出視圖和標(biāo)明必要的尺寸，訓(xùn)練學(xué)生敏銳的尺寸比例目估能力和敏捷的形象思維表達(dá)能力。教師將這類主題設(shè)計(jì)成綜合型或基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

設(shè)計(jì)的表達(dá)能力和空間形體的想象力是工科學(xué)生的基礎(chǔ)能力，徒手繪草圖能力是表達(dá)能力的一種，是計(jì)算機(jī)圖學(xué)的基礎(chǔ)。

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

李懷健，等工程圖學(xué)課程教學(xué)思考

（四）構(gòu)型設(shè)計(jì)

構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生根據(jù)給定對(duì)象的功能性主題，把握構(gòu)型整體要求，構(gòu)思想象，并逐層細(xì)化功能，形成方案并包含1～2個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，制作實(shí)體模型或計(jì)算機(jī)虛擬模型，進(jìn)行可行性分析、交流、展示，最終用計(jì)算機(jī)或尺規(guī)畫出該模型的工程圖樣或徒手草圖。教師將這類主題設(shè)計(jì)成綜合型、探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，訓(xùn)練學(xué)生對(duì)對(duì)象的分析、分解、再整合的能力，形象思維與邏輯思維的交叉綜合能力，以及應(yīng)用已有的知識(shí)構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐形成創(chuàng)新點(diǎn)的能力?？臻g思維依賴感性積累，學(xué)生構(gòu)造空間形體的空間想象能力、圖形表達(dá)能力、形體優(yōu)化能力這3種能力都可以通過構(gòu)型設(shè)計(jì)過程得到鍛煉和提升。

構(gòu)型是各種幾何體的形體組合、大小對(duì)比、風(fēng)格和功能協(xié)調(diào)等的設(shè)計(jì)，是一個(gè)形狀分析與藝術(shù)綜合的演繹進(jìn)程。同時(shí)，體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的探索。

（五）測(cè)繪

測(cè)與繪將具體的工程實(shí)體與工程圖樣緊密地聯(lián)系在一起。學(xué)生在測(cè)繪過程中，通過感性認(rèn)知工程形象，再經(jīng)過形象思維，調(diào)用工程圖學(xué)投影理論、投影圖例、國(guó)標(biāo)規(guī)范的知識(shí)儲(chǔ)備，由此及彼，形成合理遷移。通過標(biāo)注尺寸，不僅可使學(xué)生全面地了解工程結(jié)構(gòu)各組成部分的有關(guān)知識(shí)，還能幫助理解工程結(jié)構(gòu)與尺寸的作用，并強(qiáng)化工程化思想。訓(xùn)練學(xué)生對(duì)工程實(shí)體從結(jié)構(gòu)、表象作圖樣概括、提煉的能力，畫出圖樣和尺寸，工程意識(shí)與繪圖能力在實(shí)踐中得到培養(yǎng)與提高。教師將這類主題設(shè)計(jì)成綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

在測(cè)繪制圖內(nèi)容中，不斷融入工程、設(shè)計(jì)、建造以及工程全生命周期關(guān)注，深化對(duì)工程結(jié)構(gòu)與功能以及工程圖形表達(dá)等全方位理解。

三、教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施

在圖2中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該開放設(shè)計(jì)指教學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、形式、結(jié)果是開放的。開放式教學(xué)的核心是以學(xué)生的自我發(fā)展為本。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生潛能發(fā)揮是開放的，針對(duì)學(xué)生提出的各種問題，教師可以運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)開放性引導(dǎo)學(xué)生。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生積極參與，主動(dòng)思考，加深印象，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，全面提高各方面素質(zhì)高。應(yīng)對(duì)和解決學(xué)生提出的各種問題，這也會(huì)促進(jìn)教師提高教學(xué)業(yè)務(wù)水平。

圖2教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施流程圖圖3、4摘錄了某班3組課程實(shí)驗(yàn)的部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的插圖。

圖3選自某班構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐作業(yè)：1～3位學(xué)生自由組隊(duì)，每人構(gòu)思公交候車站，通過相互溝通，推選本組代表“構(gòu)思”一個(gè)，要求制作成模型，材料任意，尺寸為A4紙大小。徒手畫出它的正投影三視圖和加正投影陰影圖，或透視圖和正投影三視圖，要求圖形正確、圖線美觀、圖面布置勻稱。文字說明要求重點(diǎn)對(duì)靈感、色彩、大小、材質(zhì)、力學(xué)性能、形狀、寓意等中的一個(gè)方面進(jìn)行敘說。

圖4選自某班徒手畫圖實(shí)踐作業(yè)：在A4紙上徒手畫出身邊熟知的實(shí)體對(duì)象從某一角度觀測(cè)的正投影三視圖，或加正投影陰影圖，或透視圖，要求圖形正確、圖線美觀、圖面布置勻稱。文字說明要求重點(diǎn)對(duì)畫圖過程中的感想和反思進(jìn)行敘說。

圖3公交侯車站構(gòu)思與模型表達(dá)

圖4徒手畫圖教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，全方位地提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)：加強(qiáng)了工程意識(shí)，提高了動(dòng)手能力，鍛煉了交流、表達(dá)能力，熟悉了工程設(shè)計(jì)、施工方法，熟悉了工程軟件應(yīng)用，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，提高了組織能力。學(xué)生在工程制圖開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)的一系列活動(dòng)中拓展了視野，鍛煉了解決問題能力，加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，同時(shí)增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。

四、結(jié)語(yǔ)

開展工程圖學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使原本較枯燥、乏味的課程變成興趣驅(qū)動(dòng)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生圖樣表達(dá)能力、溝通能力、合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)的意識(shí)。通過考試成績(jī)、理論教學(xué)的課后作業(yè)完成情況和多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果評(píng)定，對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況和能力培養(yǎng)情況作總的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)，真正達(dá)到培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國(guó)高等教育法［EB/OL］.（1998-08-29）［2012-03-15］.http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_619/200407/1311.html.

［2］教高［2001］4號(hào).關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教育質(zhì)量的若干意見［EB/OL］.（2001-08-28）［2012-03-11］.http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_1623/201006/88633.html.

［3］廖宗廷，徐沁，張勤.興趣驅(qū)動(dòng)，重在過程，自主管理——淺談同濟(jì)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新俱樂部管理模式［J］.高等工程教育研究，2011（1）：33-36.

編輯 詹燕平