創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班工程圖學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

單寶峰　馬寧　張彥富　孫巖

摘 要 工程圖學(xué)教育是對(duì)大學(xué)本科生進(jìn)行工程教育的支柱之一，其基本任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、空間構(gòu)型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質(zhì)等。在培養(yǎng)能力和工程素質(zhì)方面它是其它課程不可替代的。目前存在的主要問題是教學(xué)時(shí)數(shù)少，內(nèi)容多，要求高。本文論述了我校實(shí)驗(yàn)班幾年來關(guān)于工程圖學(xué)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 工程圖學(xué) 教學(xué)改革 能力

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.08.055

Abstract Engineering drawing education is one of the pillars to undergraduate students' engineering education and its basic task is training students' space thinking ability， space configuration capability， drawing reading ability and engineering quality. It is an alternative to other courses in terms of training ability and engineering quality. At present， the main problem is that there are few teaching hours， more content， and higher requirements. This paper discusses the teaching reform and practice of Engineering Graphics Course in our school for several years.

Key words engineering graphics； teaching reform； ability

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容體系

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班工程圖學(xué)課總學(xué)時(shí)僅為80學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容涵蓋了工程圖學(xué)的全部?jī)?nèi)容。而培養(yǎng)目標(biāo)卻絲毫沒有降低，與從前相比反而更高了。我們的教學(xué)任務(wù)是除了培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、空間構(gòu)型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質(zhì)等外，把培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為最高目標(biāo)。為保證和提高教學(xué)質(zhì)量，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系進(jìn)行了改革。我們的指導(dǎo)思想是不再單純追求工程圖學(xué)自身知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，而是強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)綜合性和整體性，從機(jī)械類課程體系的整體改革高度出發(fā)，將相關(guān)的學(xué)科知識(shí)重新整合、優(yōu)化，形成新的課程體系。

（1）重視點(diǎn)、線、面投影理論教學(xué)，合理刪減幾何元素間相對(duì)位置的圖解綜合題內(nèi)容。畫法幾何是研究圖示法與圖解法的學(xué)科，關(guān)于圖解法究竟對(duì)投影制圖有多么大的作用是值得商榷的，而點(diǎn)、線、面的投影理論作為重點(diǎn)研究，這部分投影理論能夠滿足空間物體在平面上圖示的要求。而對(duì)于幾何元素間相對(duì)位置關(guān)系內(nèi)容，也只介紹平面是特殊位置平面這種情況，刪掉求與一般位置平面之交點(diǎn)和交線這種情況。

（2）強(qiáng)化換面法解題，使得空間分析簡(jiǎn)單化。對(duì)于求解與一般位置平面的交點(diǎn)、交線以及幾何元素之間的距離、角度問題的綜合題，強(qiáng)化用換面法來分析與解決，使得空間分析簡(jiǎn)單化。學(xué)生易學(xué)易懂，作圖方便。

（3）合理刪減相貫線內(nèi)容，突出基本作圖方法和特殊相貫線作圖方法。眾所周知，在國家標(biāo)準(zhǔn)中，允許相貫線采用簡(jiǎn)化畫法，因此將相貫線的偏交和斜交內(nèi)容刪掉，突出基本作圖方法和特殊相貫線的作圖方法教學(xué)。

（4）把計(jì)算機(jī)繪圖（Auto CAD）內(nèi)容融合到工程圖學(xué)中。為了培養(yǎng)學(xué)生的繪圖讀圖能力，我們采用尺規(guī)繪圖、徒手繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖并行教學(xué)，即剖視圖、圖示表達(dá)采用尺規(guī)繪圖；箱體零件測(cè)繪、螺紋連接采用徒手繪制草圖；零件圖、裝配圖等采用計(jì)算機(jī)繪圖，同時(shí)對(duì)線型、字體等圖面質(zhì)量的要求適當(dāng)降低，圖面質(zhì)量由計(jì)算機(jī)繪圖來保證，以滿足對(duì)工科學(xué)生繪圖讀圖能力的培養(yǎng)和適應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的要求。

2 改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維

（1）推進(jìn)“啟發(fā)式”、“疑問式”、“討論式”、“探究式”、“競(jìng)賽式”等創(chuàng)新型教學(xué)方式，營造良好的教學(xué)氛圍，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。教學(xué)中，積極開展“啟發(fā)式”等教學(xué)方式，常提出問題以及解決所提出問題的實(shí)際意義，以喚起學(xué)生的求知欲望，使學(xué)生積極開展思維活動(dòng)。分析問題和解決問題的思路要清晰，語言要精練，始終抓住學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生思考，使學(xué)生精神飽滿。“提問式”是一種行之有效的啟發(fā)式教法。

課堂上設(shè)置一題多種解法的例題，開展“討論式”教學(xué)。如：求一已知點(diǎn)到一定直線間的距離。要求學(xué)生分組討論，最后各組派代表匯報(bào)此題的空間分析以及各種解題思路。對(duì)于回答問題的學(xué)生，答對(duì)了加分，答錯(cuò)了不扣分。這種“討論式”教學(xué)方式，活躍了課堂氣氛，滿足了學(xué)生提高自我形象的需求，激發(fā)了學(xué)生發(fā)散思維能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生多向思維，提高對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

開展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)班中開展了實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，開闊了學(xué)生視野。如：在進(jìn)行零件測(cè)繪時(shí)，組織學(xué)生到“沈航——?？怂箍禍y(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”，進(jìn)行一次實(shí)訓(xùn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的“4.5.4 SF”等型號(hào)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x上完成“對(duì)殼體類零件進(jìn)行測(cè)量，利用一種繪圖軟件（不限定軟件）進(jìn)行零件的三維造型，繪制出零件圖，并對(duì)零件進(jìn)行幾何精度評(píng)價(jià)?！睂W(xué)生分組在不同的測(cè)量?jī)x上同時(shí)完成，學(xué)生對(duì)此很感興趣。他們接觸到目前最先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量設(shè)備，使學(xué)生大開眼界，增長(zhǎng)見識(shí)，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

（2）向?qū)W生傳授學(xué)習(xí)方法，啟迪學(xué)生智慧。眾所周知，“授人以魚”不如“授人以漁”，良好的教育不是傳授知識(shí)，而是傳授獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的方法。教育的最高境界就是啟迪學(xué)生智慧。

每一門課程會(huì)有這門課程的總的學(xué)習(xí)方法，而不同的教學(xué)內(nèi)容會(huì)有各自不同的學(xué)習(xí)方法。對(duì)于工程圖學(xué)這門課程來說，由“物→圖”、再由“圖→物”的兩個(gè)過程的反復(fù)實(shí)踐，是這門課程總的學(xué)習(xí)方法，只有這兩個(gè)過程的反復(fù)進(jìn)行，才能使得學(xué)生具有空間想象和空間分析能力、空間構(gòu)型能力以及繪制閱讀工程圖樣等能力。而對(duì)于每一部分的具體的教學(xué)內(nèi)容都會(huì)有各自的教學(xué)方法，比如組合體的繪圖讀圖是利用形體分析法，培養(yǎng)學(xué)生把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化的思維方法和分析問題解決問題的方法。再比如機(jī)械制圖部分的剖視原理內(nèi)容，無論是全剖、半剖、還是局部剖，都存在剖切平面的數(shù)量和界限的問題，要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定。剖切平面將機(jī)件全部剖開，剖切平面是無界限的，就得到了全剖視；當(dāng)機(jī)件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)都具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)，剖切平面的界限就縮小至對(duì)稱線位置，就形成了半剖視；當(dāng)機(jī)件上只有局部結(jié)構(gòu)未表達(dá)，此時(shí)的剖切平面界限繼續(xù)縮小至要表達(dá)的局部結(jié)構(gòu)處，就形成了局部剖視。每個(gè)學(xué)生都會(huì)采用不同的表達(dá)方法來表達(dá)零件，重視答案的多樣性和特異性，有利于激發(fā)學(xué)生多向思維，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。教師應(yīng)該把每一部分教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)方法傳授給學(xué)生，已達(dá)到啟迪學(xué)生智慧的目的。

（3）構(gòu)建自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的培養(yǎng)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性又是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為此，我們?cè)诮虒W(xué)中進(jìn)行了一系列的改革，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。

每名學(xué)生（4人一組）擔(dān)任一周課代表，除了收作業(yè)外，更重要的是課代表要負(fù)責(zé)批改本次全體學(xué)生的作業(yè)（點(diǎn)、線、面投影理論），并評(píng)定出成績(jī)。為了勝任這一工作，課代表要研究每個(gè)題目的各種解法和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。這種實(shí)踐，使得教師和學(xué)生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)換，學(xué)生非常感興趣，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生體驗(yàn)到了做一次老師的快樂。

教學(xué)中對(duì)于適合自學(xué)的內(nèi)容，教師將安排學(xué)生自學(xué)。如平面內(nèi)取點(diǎn)、取線的方法；軸測(cè)投影圖等內(nèi)容在課堂上安排學(xué)生自學(xué)，教師把問題提出來，學(xué)生帶著問題去主動(dòng)地探求有關(guān)知識(shí)和解決問題的方法，自學(xué)的效果將通過作業(yè)和創(chuàng)新大作業(yè)來檢驗(yàn)。

在習(xí)題課上，有選擇性地布置一題多解的題目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如：在組合體讀圖中，設(shè)置一個(gè)不定形的主視圖，讓學(xué)生盡量多地構(gòu)思形體，并繪制出其視圖，以激發(fā)學(xué)生空間想象能力。

3 建立自主學(xué)習(xí)的工程圖學(xué)綜合考核方法

在工程圖學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)的衡量學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)唯一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)就是期末“一次性”考試定結(jié)果。這種評(píng)價(jià)是片面的，不利于培養(yǎng)學(xué)生空間思維、實(shí)踐動(dòng)手能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等能力。為此我們進(jìn)行了改革、實(shí)踐，探索更有效、更全面、更準(zhǔn)確的考核方法，確保教育教學(xué)質(zhì)量。

（1）加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程監(jiān)控，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)。把學(xué)生完成作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量納入考核。一學(xué)期學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，超過總量1/3的作業(yè)未完成，將取消課程的成績(jī)?cè)u(píng)定資格。作業(yè)包括自學(xué)內(nèi)容的課后指定作業(yè)。對(duì)每一次完成的質(zhì)量都打出分?jǐn)?shù)，最后取平均值計(jì)入總成績(jī)，占期末總成績(jī)的10%。

進(jìn)行階段水平測(cè)試。一學(xué)期進(jìn)行兩次階段水平測(cè)試，一次是點(diǎn)、線、面投影，一次是立體的投影。取兩次成績(jī)的平均值計(jì)入總成績(jī)，占總成績(jī)的10%。進(jìn)行與課程進(jìn)度相適應(yīng)的階段測(cè)試，將考試融入了學(xué)習(xí)過程，以檢查學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果。

開展研討式教學(xué)。一學(xué)期進(jìn)行8學(xué)時(shí)的研討式教學(xué)，每次教師將拋出問題，提出要求，學(xué)生分組討論，討論后選代表向老師和同學(xué)匯報(bào)研討結(jié)果。答對(duì)了加分，答錯(cuò)了不得分也不扣分。占總成績(jī)的5%。

（2）舉行期末考試，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)。期末考試是統(tǒng)一的閉卷考試，要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。內(nèi)容涵蓋所學(xué)的全部?jī)?nèi)容，其中點(diǎn)、線、面部分占50%，立體部分占50%，兩個(gè)部分均有綜合題，考查學(xué)生綜合分析和應(yīng)用理論的能力。期末成績(jī)占總成績(jī)的60%。

（3）開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行能力結(jié)果評(píng)價(jià)。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)學(xué)生的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。在完成“組合體”的教學(xué)內(nèi)容后，留給學(xué)生一創(chuàng)新實(shí)踐大作業(yè)，每個(gè)學(xué)生“自主設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的組合體（同學(xué)間不得重復(fù)），在A3圖紙上繪制其三視圖和軸測(cè)圖（自學(xué)內(nèi)容），并制作出模型作品”。這個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐大作業(yè)側(cè)重考核學(xué)生空間想象能力；空間構(gòu)型能力；繪圖、讀圖能力；實(shí)踐動(dòng)手能力；自學(xué)能力；創(chuàng)新能力。此外，還考核學(xué)生的審美意識(shí)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。其中圖樣一個(gè)成績(jī)，模型作品一個(gè)成績(jī)，兩個(gè)成績(jī)的平均值作為這個(gè)大作業(yè)的成績(jī)，占總成績(jī)的15%。

4 結(jié)束語

我們的工程圖學(xué)教育對(duì)象是大學(xué)一年級(jí)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班學(xué)生，在工程圖學(xué)的教育教學(xué)中除了完成空間思維能力、空間構(gòu)型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質(zhì)等培養(yǎng)外，把培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為最高目標(biāo)。四年來，我們對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班四屆學(xué)生工程圖學(xué)教育教學(xué)不斷地進(jìn)行改革、實(shí)踐，并對(duì)工程圖學(xué)的教學(xué)改革方案實(shí)施情況、實(shí)施效果，在2014、2015級(jí)學(xué)生中進(jìn)行了問卷調(diào)查，結(jié)果表明，我們的改革深受學(xué)生的喜愛，也取得了一定的階段性成果，并得到了有關(guān)專家的認(rèn)可。我們還將不斷地進(jìn)行探索、改革、實(shí)踐，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才而努力。

本文為沈陽航空航天大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目“實(shí)驗(yàn)班工程圖學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐”（編號(hào)：02140108）的階段性研究成果

參考文獻(xiàn)

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