“一體兩翼”制圖課程體系的研究與實(shí)踐

駱華鋒

(青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266061)

“一體兩翼”制圖課程體系的研究與實(shí)踐

駱華鋒

(青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266061)

基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)代制圖課程體系是以理論指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中深化理論為指導(dǎo)思想而提出的。在借鑒國內(nèi)外制圖課程改革基礎(chǔ)上，提出制圖教學(xué)“一體兩翼”的構(gòu)思。即以理論學(xué)習(xí)為“體”，計(jì)算機(jī)虛擬模擬實(shí)踐和實(shí)地實(shí)踐為“兩翼”。以制圖課程“培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力”為教學(xué)改革目標(biāo)，提出新的教學(xué)體系。實(shí)踐證明，基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)代制圖課程體系既有效地鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和科研能力，又能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

現(xiàn)代制圖課程；課程體系；實(shí)踐能力；自主學(xué)習(xí)

從哲學(xué)角度解釋“實(shí)踐”即為“做”。人類活動分為認(rèn)識活動和實(shí)踐活動。認(rèn)識活動即“知”，是人們對事物的學(xué)習(xí)和了解過程；實(shí)踐活動即“做”，是人們對客觀世界改造的活動。

學(xué)習(xí)來源于實(shí)踐，而最終回歸于實(shí)踐?，F(xiàn)代教育家陶行知先生曾提出 “教學(xué)做合一”的基本原則，“教”是教師的實(shí)踐；“學(xué)”是學(xué)生的學(xué)習(xí)；“做”是學(xué)生的實(shí)踐[1-2]。耶魯大學(xué)校長雷文指出，通過基礎(chǔ)性的研究創(chuàng)造，絕不是大學(xué)為社會做出的唯一重要貢獻(xiàn)。通過對學(xué)生能力的培養(yǎng)使其將來更好地為社會服務(wù)是與學(xué)術(shù)研究同等重要的貢獻(xiàn)。高等教育應(yīng)積極引導(dǎo)每個(gè)受教者充分認(rèn)識到社會

實(shí)踐的重要性和必要性，且應(yīng)花大力氣在學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)[2]。制圖課作為工科類院校一門必修的技術(shù)性基礎(chǔ)課，一般在大學(xué)一、二年級開設(shè)。因此，該課程承擔(dān)著對大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重任。

1 國內(nèi)外制圖課程在實(shí)踐能力培養(yǎng)教研方面現(xiàn)況

工業(yè)發(fā)達(dá)國家的制圖課程加強(qiáng)了對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。課程設(shè)置減少了理論學(xué)時(shí)，增加了實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)。引導(dǎo)學(xué)生逐漸成為課堂的主體，鼓勵學(xué)生敢于提出問題，并且通過思考和實(shí)踐去解決問題[3-5]。例如，路易斯安那州立大學(xué)在制圖教學(xué)中引入角色扮演、腦力風(fēng)暴和問題解決方法學(xué)，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新產(chǎn)品的能力；在加州大學(xué)圣迭哥分校，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力和動手能力，實(shí)踐教學(xué)和課堂教學(xué)緊密結(jié)合，課堂教學(xué)內(nèi)容圍繞實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目逐步展開[6-7]。

國內(nèi)一些高校也在積極地開展將某些實(shí)踐環(huán)節(jié)引入制圖課程的研究和探索。清華大學(xué)運(yùn)用計(jì)算機(jī)構(gòu)形設(shè)計(jì)功能進(jìn)行虛擬實(shí)踐教學(xué)；江南大學(xué)提出的動態(tài)思維方法以培養(yǎng)學(xué)生空間構(gòu)思、工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。但就如何利用現(xiàn)有學(xué)校資源與專業(yè)順利接軌等還沒有一套綜合的設(shè)計(jì)方案和體系，有待于進(jìn)一步的探索。

2 “基于實(shí)踐能力培養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo)

2.1 我國學(xué)生現(xiàn)階段狀況

在各學(xué)習(xí)階段，理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)兩者相比，我國學(xué)生更重視的是理論的學(xué)習(xí)。在安排教學(xué)實(shí)踐時(shí)，其設(shè)置也往往是從課程知識掌握的訓(xùn)練為目的。教學(xué)實(shí)驗(yàn)僅局限于實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的掌握，缺乏對學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、觀察能力、分析與表達(dá)力及創(chuàng)新能力的綜合訓(xùn)練與培養(yǎng)[8]。所以，培養(yǎng)出來的大部分學(xué)生實(shí)踐能力比較差，而具有創(chuàng)新意識和能力的學(xué)生更是鳳毛麟角。

2.2 “一體兩翼”的教學(xué)實(shí)踐改革目標(biāo)

基于我國傳統(tǒng)的教學(xué)理念導(dǎo)致的工程人才實(shí)踐能力比較缺乏的問題，借鑒美國工程教育廣受認(rèn)可的“回歸工程”，即在強(qiáng)調(diào)工程科學(xué)教育的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉培養(yǎng)[8]。本文提出了“一體兩翼”的教學(xué)改革目標(biāo)。即：以制圖課程傳統(tǒng)的基本理論為“體”，運(yùn)用強(qiáng)大功能的繪圖軟件和實(shí)訓(xùn)基地的參觀加強(qiáng)對“體”的認(rèn)識和掌握，以及運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件和實(shí)踐操作進(jìn)行“任務(wù)驅(qū)動”，以進(jìn)行實(shí)踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為“兩翼”。鼓勵和帶動學(xué)生參加各種相關(guān)專業(yè)的學(xué)術(shù)和科研活動，讓學(xué)生從進(jìn)入大學(xué)就對所學(xué)專業(yè)有所了解，并對未來的職業(yè)有所規(guī)劃，以便在以后的學(xué)習(xí)中更主動、有目標(biāo)地去學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識和解決實(shí)際問題的能力。

同時(shí)，為了適應(yīng)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)的改革舉措，還需要制定出一套與之相適應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方案、考核方案，編寫教材和教學(xué)課件以及對于教師相關(guān)能力的培養(yǎng)，協(xié)調(diào)相關(guān)實(shí)踐部分的計(jì)劃安排。

3 基于“一體兩翼”的教學(xué)改革實(shí)踐

3.1 教學(xué)改革體系構(gòu)建

“一體兩翼”現(xiàn)代制圖課程的宗旨是將實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)地融入到制圖的理論學(xué)習(xí)過程中，幫助學(xué)生增強(qiáng)空間構(gòu)思能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)參與意識和科研創(chuàng)新能力。而這些能力是分階段且遞進(jìn)形成的。在學(xué)習(xí)過程中，將會分階段進(jìn)行各種實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，如引入計(jì)算機(jī)繪圖和設(shè)計(jì)功能的學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地的觀摩和實(shí)踐、參與大學(xué)生創(chuàng)新比賽以及與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作進(jìn)行舊設(shè)備改造和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。以機(jī)械類學(xué)生為例，現(xiàn)代制圖課程新的教學(xué)體系構(gòu)建如圖1所示。

“一體兩翼”的現(xiàn)代制圖課程體系由制圖基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、通用形體練習(xí)以及專業(yè)應(yīng)用訓(xùn)練三大部分構(gòu)成，每一個(gè)部分又由若干個(gè)小的方面組成。制圖基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和通用形體練習(xí)這兩個(gè)部分的知識點(diǎn)對于所有開設(shè)本課程的工科類學(xué)生都是基本一致的，專業(yè)應(yīng)用訓(xùn)練部分的內(nèi)容需結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)來設(shè)計(jì)，這樣的安排針對性強(qiáng)，有助于學(xué)生在入學(xué)初期對所學(xué)專業(yè)有一個(gè)初步的認(rèn)識和了解。為了更好的將實(shí)踐運(yùn)用于制圖課程并節(jié)約學(xué)時(shí)，建議將認(rèn)識實(shí)習(xí)和制圖課穿插在一起安排。遞進(jìn)式的構(gòu)建模式符合學(xué)生學(xué)習(xí)知識的節(jié)奏，有助于學(xué)生對于所學(xué)知識的掌握。所以，在每個(gè)大的部分都安排有相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)(圖1中黑體字部分)，這樣，可以進(jìn)一步幫助學(xué)生去理解和運(yùn)用所學(xué)的知識。理論指導(dǎo)實(shí)踐，并通過實(shí)踐歸納出理論，兩者相互滲透，幫助學(xué)生在掌握理論知識的同時(shí)，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

圖1 “一體兩翼”的現(xiàn)代制圖課程的教學(xué)體系

3.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

目前，我校機(jī)械類學(xué)生制圖課程分別安排在大學(xué)一年級的上下兩個(gè)學(xué)期，共計(jì)112學(xué)時(shí)。上學(xué)期為56學(xué)時(shí)，包括制圖基礎(chǔ)知識和通用形體兩部分，以理論講授為主，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為輔。其中，計(jì)算機(jī)二維繪圖、三維實(shí)體造型和尺規(guī)繪制白圖3方面的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為18學(xué)時(shí)。下學(xué)期為56學(xué)時(shí)，講授專業(yè)應(yīng)用訓(xùn)練，以實(shí)踐實(shí)驗(yàn)為主，理論教學(xué)為輔。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)基地實(shí)踐、專業(yè)零部件設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練和尺規(guī)繪制白圖 5個(gè)方面的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為40學(xué)時(shí)。表1為兩個(gè)學(xué)期實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)計(jì)劃安排。

表1 制圖課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)計(jì)劃表

3.3 具體實(shí)施

機(jī)械類制圖課程在第一學(xué)期的學(xué)習(xí)任務(wù)是理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)和掌握，其實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排主要是為了培養(yǎng)學(xué)生空間構(gòu)思能力和創(chuàng)新意識，期末考核實(shí)踐成績占 20%。第二學(xué)期則是與實(shí)際緊密相連的理論知識的應(yīng)用，需結(jié)合所學(xué)專業(yè)，進(jìn)行相關(guān)專業(yè)知識的滲透，奠定一定的科研基礎(chǔ)。因此，實(shí)踐環(huán)節(jié)就顯得尤為重要，期末考核實(shí)踐成績占

60%。

考慮到上述原因，在實(shí)踐環(huán)節(jié)過程中，通常采用“項(xiàng)目驅(qū)動”的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行開展。具體實(shí)施方法如下：

(1) 根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，提出任務(wù)。教師根據(jù)所學(xué)章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)出具體的項(xiàng)目。先驗(yàn)證，再探索，后結(jié)論。首先實(shí)踐老師上課所講案例，驗(yàn)證所歸納的結(jié)論；然后有針對性地提出各種假設(shè)來改變已知條件，去探索各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果；最后有理有據(jù)地得出結(jié)論。例如在第一學(xué)期學(xué)習(xí)“平面立體截交線”時(shí)，老師會由淺入深地列舉一些常見的平面幾何體，如：六棱柱、三棱錐等被一個(gè)平面截切，然后逐漸被多個(gè)平面截切的實(shí)例，得出結(jié)論：平面立體的截交線為平面多邊形，多邊形的邊數(shù)取決與立體本身及截平面與立體的相對位置。實(shí)踐課上，老師提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)：①熟練SolidWorks實(shí)體建模；②完成上課案例；③自主設(shè)計(jì)條件，找出確定截交線邊數(shù)的規(guī)律。學(xué)生們在課上，充滿著對未知的好奇與熱情，積極主動地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)和嘗試(圖2為學(xué)生對六棱柱進(jìn)行切割的實(shí)驗(yàn)作品)。最后得出結(jié)論：截平面和幾個(gè)面相交，平面立體的截交線就是幾邊形，而且發(fā)現(xiàn)，游戲的同時(shí)完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，鍛煉了自主學(xué)習(xí)的能力，提高了空間構(gòu)思和想象力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研興趣。

(2) 指導(dǎo)學(xué)生，分組完成。當(dāng)涉及項(xiàng)目有些難度或比較復(fù)雜時(shí)，需分組完成。例如零件圖部分，需分解成實(shí)物模型建立、視圖的表達(dá)方案、尺寸標(biāo)注方案以及技術(shù)要求 4個(gè)小組，每個(gè)小組根據(jù)項(xiàng)目的需要進(jìn)行人數(shù)的確定，通常為 5人左右。在完成過程中遇到問題時(shí)，給予學(xué)生相應(yīng)地引導(dǎo)，實(shí)施方法的建議，而不要完全地解答。鼓勵學(xué)生利用學(xué)校圖書館、電子閱覽室、CAD中心等公共資源，去找出解決問題的方法，使學(xué)生在今后遇到問題時(shí)，懂得如何去解決。同時(shí)，這樣的實(shí)踐交點(diǎn)的來源為截平面與棱線、邊線的交點(diǎn)及相交截平面交線的端點(diǎn)。這樣的訓(xùn)練，讓學(xué)生在等同學(xué)習(xí)，也培養(yǎng)了學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)精神和合作意識。

圖2 六棱柱被不同位置平面截切截交線的形狀

(3) 小組討論，上交報(bào)告。小組的每個(gè)成員在完成相應(yīng)的工作后，還應(yīng)該進(jìn)行交叉學(xué)習(xí)，相互討論。最后總結(jié)個(gè)人和小組的項(xiàng)目“成果”與收獲，分別提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行項(xiàng)目答辯。期末考核時(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)的評分標(biāo)準(zhǔn)及所占比例如下：①項(xiàng)目完成過程中的表現(xiàn)(40%)，包括動手能力、自主解決問題的能力、合作能力；②上交報(bào)告的質(zhì)量(30%)，包括圖文質(zhì)量、項(xiàng)目總結(jié)；③答辯情況(30%)，包括PPT制作、內(nèi)容豐富、條理清晰、語言流暢。

3.4 教學(xué)效果對比

學(xué)生們認(rèn)為此教學(xué)模式讓他們對這門課程充滿了學(xué)習(xí)興趣，對新知識充滿了期待，每次實(shí)踐都可以去驗(yàn)證自己的構(gòu)思，得到很多靈感和新的構(gòu)思，空間構(gòu)思能力得到了很大地提高，完成習(xí)題作業(yè)較輕松。同時(shí)學(xué)會使用 SolidWorks和AutoCAD軟件，可以自己動手設(shè)計(jì)出個(gè)人作品。

同時(shí)，實(shí)訓(xùn)基地和工廠的參觀對所學(xué)專業(yè)有了一些了解，對大學(xué)今后的學(xué)習(xí)可提前進(jìn)行規(guī)劃。

院、校教學(xué)督導(dǎo)組等專家認(rèn)為這樣的課堂設(shè)計(jì)鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新意識。課堂氣氛活躍，學(xué)生參與意識強(qiáng)。和專業(yè)緊密相連，有助于學(xué)生今后的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

任課教師通過課堂出勤、課上表現(xiàn)、課后作業(yè)和期末考試等方面進(jìn)行橫向和縱向比較發(fā)現(xiàn)，基于“一體兩翼”的制圖課堂學(xué)生鮮有缺課、遲到早退、上課睡覺、玩手機(jī)等不良現(xiàn)象，學(xué)生回答問題積極主動，有自己的觀點(diǎn)和思路，這和未改革的課堂形成鮮明對比。98%以上的同學(xué)都能按時(shí)完成課后作業(yè)，并且完成的質(zhì)量良好。而未改革的班級作業(yè)上交率不足 85%，且錯誤率高，還有抄襲現(xiàn)象。期末時(shí)，對不同授課模式的班級采用同一套試卷進(jìn)行考試，改革班：平均成績?yōu)?86.4分，優(yōu)秀率為36.3%，不及格率為1.4%；非改革班：平均成績?yōu)?1.6分，優(yōu)秀率為7.5%，不及格率為18.1%。

4 總結(jié)和展望

采用以實(shí)踐能力培養(yǎng)為指導(dǎo)的新的教學(xué)方案對學(xué)生進(jìn)行制圖課程的講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和自主性明顯提高，課堂氣氛活躍，課后作業(yè)完成的質(zhì)量也很好。而且，學(xué)生在學(xué)習(xí)制圖課程的同時(shí)，還很好地掌握了AutoCAD和SolidWorks等繪圖和設(shè)計(jì)軟件。更重要地是學(xué)生可以學(xué)以致用，積極參與各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動，這為他們以后走向工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。

通過后續(xù)的追蹤，改革班的學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課時(shí)明顯優(yōu)于其他班的學(xué)生。他們普遍表現(xiàn)為實(shí)踐動手能力強(qiáng)、思維活躍、能自主學(xué)習(xí)。

為了讓大學(xué)生在一進(jìn)入大學(xué)就對自己所學(xué)專業(yè)有所了解，并為了能在大學(xué)期間有一個(gè)更系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí)，在以后的制圖課教學(xué)中，積極和專業(yè)課老師進(jìn)行“聯(lián)盟”，展開“項(xiàng)目驅(qū)動”，讓學(xué)生帶著課題去學(xué)。這樣，到畢業(yè)時(shí)，學(xué)生上交的就不是幾張粗糙的圖紙和不成熟的方案，而是可以運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐的真正的科研成果或?qū)＠?/p>

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Research and Practice of Cartography Curriculum Based on＂One Body with Wings＂

Luo Huafeng
(College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao Shandong 266061, China)

The curriculum system of modern cartography based on the practical ability raise is raised in order that the theory and practice are influenced by each other. The one body conceive with two wings is proposed on the base of the reform of cartography curriculum at home and abroad. The theoretical study is the one body, and computer virtual simulation and field practice are the two wings. The teaching practices have proved that modern cartography curriculum based on the practical ability not only trains students′ practical ability and scientific research ability, but also improves their ability of self-regulated learning and innovation.

modern cartography curriculum; curriculum system; practical ability; self-regulated learning

G 642

A

2095-302X(2015)04-0626-05

2014-09-10；定稿日期：2014-12-13

駱華鋒(1976–)，女，重慶人，講師，碩士。主要研究方向?yàn)楣こ虉D學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論等。E-mail：luohuaf@163.com