泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系改革探討

張滿棟， 梁國星， 楊勝強， 趙洪生

（太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系改革探討

張滿棟， 梁國星， 楊勝強， 趙洪生

（太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

在分析當前土木、水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了作者對實現(xiàn)泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系改革的設(shè)想和實現(xiàn)方式。具體舉措如下：（1）積極引入計算機二維和三維繪圖內(nèi)容，使學(xué)生盡早適應(yīng)當前工程制圖教學(xué)內(nèi)容發(fā)展；（2）整合傳統(tǒng)土木、水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容，提煉兩大類型的公共部分，兼顧兩大類型相異部分，齊頭并進，實現(xiàn)了泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容的有機融合；（3）以國家標準《技術(shù)制圖》術(shù)語為基礎(chǔ)，兼顧專業(yè)制圖傳統(tǒng)術(shù)語，妥善處理它們之間的差異。這不僅方便于教學(xué)安排，也有益于培養(yǎng)泛土木水利工科人才，擴大學(xué)生知識面，增強學(xué)生就業(yè)能力。

工程制圖；教學(xué)改革；教學(xué)體系；教材建設(shè)

土木工程、建筑學(xué)、城市規(guī)劃、給排水工程、環(huán)境工程、道路與橋梁、水利工程、農(nóng)業(yè)水工程等專業(yè)工程制圖的教學(xué)，在此簡稱為泛土木水利工程制圖教學(xué)，其教學(xué)體系內(nèi)容的改革面臨諸多挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年努力，《土木水利工程制圖及計算機繪圖》教材已經(jīng)面世[1]。作者試圖把泛土木水利工程制圖的教學(xué)體系內(nèi)容改革反映到教材建設(shè)中。由于不斷引入新課程，使得傳統(tǒng)課程的課時和內(nèi)容受到擠壓，我校的土木、水利工程制圖教學(xué)課時被壓縮到 88課時。與此同時，當前就業(yè)形勢嚴峻，迫切需要知識面既寬又相對專的土木、水利類人才。眾所周知，教學(xué)改革的重要組成部分是教學(xué)內(nèi)容體系的改革。這是教學(xué)任務(wù)能否順利完成的關(guān)鍵因素，也是確保人才培養(yǎng)質(zhì)量最重要的保障，與此同時，教學(xué)內(nèi)容的篩選對教學(xué)質(zhì)量的提高，具有十分重要的現(xiàn)實意義。在此，談?wù)劮和聊舅こ讨茍D教學(xué)內(nèi)容體系改革的設(shè)想與實現(xiàn)方式。

1 當前泛土木水利工程制圖教學(xué)現(xiàn)狀

教學(xué)內(nèi)容體系是教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。秉承吸取傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容之精華，結(jié)合當代教學(xué)需求，改革當前泛土木水利教材不合理的教學(xué)內(nèi)容體系是必須采取的對策。教學(xué)改革的目的是：既要摒棄傳統(tǒng)教學(xué)的不合時宜的教學(xué)內(nèi)容體系，又要吸取傳統(tǒng)教學(xué)注重對基本功和空間想象力的培養(yǎng)的精華，同時，還要結(jié)合當前現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展所帶來的新的要求，注重知識體系和內(nèi)容的更新。從近 60年來土木、水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系看，從仿效歐美并無統(tǒng)一教學(xué)大綱到學(xué)習前蘇聯(lián)制定我國統(tǒng)一的教學(xué)大綱，再到 1987年起制定教學(xué)基本要求，教學(xué)內(nèi)容體系也隨著時代的發(fā)展而逐步變化。

《畫法幾何及建筑制圖》是土木工程、建筑學(xué)、城市規(guī)劃、公路與橋梁、給排水工程、環(huán)境工程等土建類專業(yè)的必修課；而《畫法幾何及水工制圖》是水利工程、農(nóng)水工程、水文工程等水利類專業(yè)的必修課。我校這兩大類型工程制圖課程教學(xué)課時均為 88課時。多年來，由于采用的教材受編寫院校教學(xué)內(nèi)容體系的影響，以及內(nèi)容要求也不盡相同，致使對課程的教學(xué)、考核、評估均帶來許多不便，也對泛土木、水利工程人才的培養(yǎng)造成不利影響。盡管當前這兩大教學(xué)體系所列教材，也出現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的整合，但明顯是建筑類制圖偏重于建筑類，教材中的水工制圖部分過于簡單不能滿足水利類專業(yè)使用。而水利類制圖偏重于水工類，教材中的建筑制圖往往不能滿足建筑類專業(yè)使用。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是多方面的，但最主要是的受傳統(tǒng)教學(xué)方法和各專業(yè)對課程認識和要求不一所致，也是受前蘇聯(lián)專業(yè)劃分較細等因素影響[2-4]。

當前迫切需要同時滿足兩大類型專業(yè)的工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系的教材，該教材既能適應(yīng)當前壓縮的教學(xué)時數(shù)，又不偏頗于某一類型，同時滿足兩大類型的教學(xué)要求。

2 泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系的篩選

教學(xué)內(nèi)容力求處理好以下關(guān)系：（1）從一開始就將手工繪圖與計算機繪圖方式進行結(jié)合，便于學(xué)生盡早適應(yīng)當前發(fā)展要求；（2）既繼承傳統(tǒng)圖學(xué)理論知識又結(jié)合當前教學(xué)要求對傳統(tǒng)內(nèi)容進行提煉，去粗取精；（3）以《技術(shù)制圖》國家標準術(shù)語為基礎(chǔ)，兼顧專業(yè)制圖傳統(tǒng)術(shù)語，妥善處理它們之間的差異；（4）教材體系按照“制圖基本知識”→“計算機二維繪圖”→“畫法幾何投影理論”→“專業(yè)制圖基礎(chǔ)”→“專業(yè)制圖”循序漸進；（5）突出集合體與計算機三維實體建模之間的關(guān)系。

2.1 手工繪圖與計算機繪圖結(jié)合

計算機繪圖的出現(xiàn)，使工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)生了質(zhì)的飛躍，計算機繪圖工具以其快速、精確、易修改、易攜帶、易管理等特點是手工繪圖無法相比的[5]。隨著計算機繪圖技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機繪圖代替大部分手工繪圖是一個必然趨勢，手工繪圖所占比重將進一步減少，而計算機繪圖也由二維繪圖向三維造型、三維建模等方向過渡。但手工繪圖仍是創(chuàng)新思維的源泉，具有方便靈活、適應(yīng)性強的優(yōu)勢，其基礎(chǔ)地位是計算機繪圖無法取代的。為此，對手工儀器繪圖內(nèi)容進行了適當?shù)木?，刪掉了針管筆等工具使用的介紹，保留了常用繪圖工具的使用介紹，最基本的幾何作圖介紹，保留了手工繪制草圖等基本內(nèi)容，加強了平面圖形的幾何分析以適應(yīng)水工等專業(yè)的要求。

為適應(yīng)當前計算機繪圖技術(shù)的高速發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容體系處理上采取如下方式：（1）在介紹完制圖基本知識后，即刻引入計算機二維繪圖內(nèi)容緊隨其后，從一開始就強調(diào)計算機繪圖的重要性；（2）引入集合操作和集合體（傳統(tǒng)稱為組合體）概念，并將集合體與計算機三維繪圖放到一起，加強了兩者之間的聯(lián)系，使學(xué)生對集合體概念和集合體構(gòu)成過程形成深刻的認識，增強其空間想象能力的培養(yǎng)。在介紹集合體同時，學(xué)習計算機三維構(gòu)型以及集合操作，對學(xué)生掌握集合體的構(gòu)成過程大有益處，也使學(xué)生對計算機二維繪圖和三維繪圖有了系統(tǒng)的認識。

2.2 傳統(tǒng)畫法幾何內(nèi)容整合

傳統(tǒng)畫法幾何有其精華也有其過時的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)當前的學(xué)時數(shù)，進行合理整合。在畫法幾何作圖中，個別直線或平面上的點，有可能延伸畫到其它分角，通常學(xué)生對出現(xiàn)在其它分角的點或線感到很困惑，甚至難于理解。因此，在點的投影中，最小限度地保留了4個分角點的投影的介紹，完全摒棄了8個分角的介紹。考慮到土木、水利工程中，平面相對于水平面（H面）的最大斜度線即為平面的坡度線，仍保留了平面最大斜度線的介紹。對曲線部分內(nèi)容分別進行了調(diào)整，將平面曲線圓的投影緊隨在平面章節(jié)最大斜度線之后，保證了圓投影為橢圓時，長短軸的形成過程和計算方法，即長軸為平行于投影面的直徑，短軸為平行于最大斜度線的直徑投影形成。而將空間曲線螺旋線，放在了常用工程曲面中，與螺旋面、螺旋樓梯等一并介紹。

空間幾何問題的綜合作圖的圖解內(nèi)容作了大幅刪減，只保留了軌跡法綜合作圖問題的解題思路，以增強學(xué)生的空間思維能力培養(yǎng)。投影變換中的換面法內(nèi)容較完整，并保留經(jīng)典例題，如兩交叉直線的最短距離求法，料斗的二面角求法，以及只適合于用換面法求解的例題。投影變換中的旋轉(zhuǎn)法，由于學(xué)時數(shù)的壓縮只保留了最基本的核心內(nèi)容?？紤]到管道與立體相交的實際問題，以及相貫線求法中，棱線或素線與立體相交等情況，仍保留了直線與立體的相交內(nèi)容。兩立體相交（即相貫）部分以往習題非常多，學(xué)生往往做不完習題，為減輕學(xué)生做題壓力，都進行了適度刪減和篩選。在軸測投影內(nèi)容中去掉了正二測的畫法介紹，增加了水平斜軸測投影作圖介紹。

2.3 土木、水利工程制圖內(nèi)容整合

土木、水利工程制圖由于受歷史、部門、工程等客觀原因的影響，一直存在兩套制圖標準，但兩者之間又存在著千絲萬縷的聯(lián)系，妥善處理它們之間的關(guān)系，既可以減輕教學(xué)工作負擔，又可增加學(xué)生對其它制圖標準的了解。在工程形體的表達內(nèi)容中，以《技術(shù)制圖》國家標準術(shù)語為基礎(chǔ)，兼顧專業(yè)制圖傳統(tǒng)術(shù)語，妥善處理它們之間的差異。將建筑制圖傳統(tǒng)術(shù)語剖面圖、以及斷面圖標注方式都進行專門說明和注解，以適應(yīng)土木、水利兩大專業(yè)制圖標準，適應(yīng)本專業(yè)術(shù)語稱謂，也讓學(xué)生熟悉了兩大專業(yè)制圖標準的細微區(qū)別。

在工程中常用的曲面內(nèi)容介紹中，以工程形體實例為基礎(chǔ)，介紹常見的工程曲面，圖文并茂。除了上述工程中常用曲面外，對于在水利工程中另外一些常用曲面如扭面、蝸殼曲面、方圓過渡的組合面、尾水管等都安排到水工制圖中統(tǒng)一介紹，從而方便于教學(xué)的組織和安排。

為了便于水工等專業(yè)學(xué)習鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖的畫法，專門將鋼筋混凝土構(gòu)件詳圖整合，放在結(jié)構(gòu)施工圖的開始處，便于土木、水利兩大專業(yè)進行組織教學(xué)。為適應(yīng)當前知識體系的變化，增加了結(jié)構(gòu)施工圖平面整體設(shè)計方法簡介，保留了鋼結(jié)構(gòu)圖的介紹，去掉了較少使用的預(yù)應(yīng)力空心板、木結(jié)構(gòu)的介紹。

土木、水工專業(yè)制圖教學(xué)示范圖的選取上，既要把握一定的難度和深度，又要便于組織教學(xué)安排；既要來源于工程，又要抽象于工程，適合教學(xué)使用。權(quán)衡利弊，認真篩選，并且保證圖形清晰，滿足土木、水利兩大專業(yè)的教學(xué)需求。

在教學(xué)內(nèi)容中積極引入新國標的介紹，采用了 2010制定的最新的建筑制圖國家標準，也采用了 2006年水工專業(yè)的行業(yè)標準，以適應(yīng)新國標的變化，力爭把最新國標內(nèi)容介紹給學(xué)生[6-7]。

3 結(jié) 束 語

采用新的教學(xué)內(nèi)容體系實施教學(xué)后，任課老師普遍反映：原來舊的教學(xué)內(nèi)容體系大家忙得團團轉(zhuǎn)，而現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容體系思路清晰、重點突出、取舍分明、摒棄了題海戰(zhàn)術(shù)，學(xué)生能按時完成作業(yè)，教師也能完成教學(xué)任務(wù)，通過以往同樣的考核手段，都取得了較好的教學(xué)效果。但我們應(yīng)當清醒的認識到：泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系的改革是一個循序漸進的過程，不可能一步到位。利用各種先進的教學(xué)手段，創(chuàng)建配套的電子教學(xué)資源，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，需要我們繼續(xù)努力。

通過教學(xué)內(nèi)容體系的改革實踐，帶動了青年教師的迅速成長。青年教師思維活躍，但教學(xué)經(jīng)驗缺乏，對知識體系的認識不足。通過和他們的溝通和交流，使這些年輕教師迅速領(lǐng)悟教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和改革要求，不僅完成了教改任務(wù)，同時也使其教學(xué)水平都有了很大提高，使教研室新老交替，知識傳承，后繼有人。

國家的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的振興，科學(xué)技術(shù)的振興離不開人才的培養(yǎng)。高校作為人才培養(yǎng)的重要基地，擔負著時代的重任。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展所取得成果，教學(xué)方法、教學(xué)手段也將有很大的提高。如何利用先進的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)手段，多媒體教學(xué)手段改造傳統(tǒng)的教學(xué)方法，成為我校教學(xué)工作者非常迫切的任務(wù)。通過積極吸收國內(nèi)外先進的教學(xué)方法和教學(xué)成果，創(chuàng)建和優(yōu)化泛土木水利工程制圖教學(xué)平臺，實現(xiàn)教師授課，學(xué)生學(xué)習信息化。

[1]張滿棟, 楊勝強. 土木水利工程制圖及計算機繪圖[M].北京：機械工業(yè)出版社, 2011.

[2]焦永和. 我國高校圖學(xué)教育現(xiàn)狀的調(diào)查與研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報, 2002, 23(5)：160-165.

[3]丁宇明, 黃水生主編. 土建工程制圖[M]. 北京：高等教育出版社, 2004.

[4]朱育萬主編. 畫法幾何及土木工程制圖[M]. 北京：高等教育出版社, 2001.

[5]童秉樞, 易素君, 徐曉慧. 工程圖學(xué)中引入三維幾何建模的情況綜述與思考[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報, 2005,26(4)：130-135.

[6]國家建設(shè)部等. 房屋建筑制圖統(tǒng)一標準(GB/T 50001-2010)[M]. 北京：中國計劃出版社, 2011.

[7]國家發(fā)改委. 水電水利工程基礎(chǔ)制圖標準(DL/T 5347-2006)[M]. 北京：中國電力出版社, 2007.

The Study on Teaching Content System Reform of Civil and Hydraulic Engineering Drawing

Zhang Mandong, Liang Guoxing, Yang Shengqiang, Zhao Hongsheng
( College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan Shanxi 030024, China )

Based on the analysis of the teaching characteristics and situation of “Civil and Hydraulic Engineering Drawing”, the authors have expatiated the ideas and implementations of teaching content system reform on “Civil and Hydraulic Engineering Drawing”. Measures taken are such that：(1) actively introducing the computer aided drawing about 2D and 3D to suit for current teaching development; (2) conformity of traditional civil and hydraulic engineering drawing of teaching contents, finding the common portions as well as considering difference,implementations of two types of contents amalgamation; (3) based on “Technology Drawing”State Standard terms, giving attention to traditional professional terms, correctly dealing with both relationships. This is convenient for teaching arrangements, and is beneficial to the training engineering talents, and to the enhancement of students’ knowledge and their working abilities.

engineering drawing; teaching reformation; teaching system; textbook building

G 642.0

A

2095-302X (2013)04-0132-03

2012-04-24；定稿日期：2012-07-02

山西省高等教育教學(xué)改革研究項目（J2011117）

張滿棟（1963-），男，山西陽泉人，副教授，工學(xué)博士，主要研究方向為工程圖學(xué)及計算機圖學(xué)、CAD/CAM等。E-mail：zmandong@126.com