土建類專業(yè)畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)改革探討

胡海軍+裴金萍+楊秀娟+張博+付國(guó)+劉滔

摘要：文章結(jié)合土建類專業(yè)畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)，總結(jié)了該課程教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)，指出了課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，闡述了教學(xué)改革的方法與措施，如引入了BOPPPS教學(xué)方法，應(yīng)用模型和多媒體技術(shù)展示空間形體和工程構(gòu)筑物，工程實(shí)例中正確做法與錯(cuò)誤做法均舉例，應(yīng)用SolidWork建立立體模型庫(kù)，另外對(duì)學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生和少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)。實(shí)踐表明，上述教學(xué)措施能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)課程的掌握程度。

關(guān)鍵詞：畫法幾何；工程制圖；教學(xué)改革；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2017）03-0066-03

畫法幾何與工程制圖課程是土建類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程需要培養(yǎng)學(xué)生利用投影原理在圖紙上準(zhǔn)確表達(dá)空間形體的能力，培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制工程圖紙的能力。掌握好該課程，便掌握了設(shè)計(jì)人員和施工人員溝通的語(yǔ)言。然而考試成績(jī)和調(diào)查結(jié)果表明，很多學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度不夠，特別是在復(fù)雜形體的想象表達(dá)、繪制方面還存在著很多問(wèn)題，給以后的工程設(shè)計(jì)與建設(shè)埋下了隱患。幫助學(xué)生學(xué)好該課程，提高其空間想象能力，培養(yǎng)其準(zhǔn)確識(shí)圖能力，為工程設(shè)計(jì)和建設(shè)輸送優(yōu)秀人才是該課程的重要任務(wù)。

一、課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

畫法幾何與工程制圖課程在西北農(nóng)林科技大學(xué)課時(shí)為64學(xué)時(shí)，與80年代原國(guó)家教委要求的教學(xué)參考學(xué)時(shí)相比減少了近一半 [1]，這就要求教師必須借助多媒體教學(xué)方式高效地開展教學(xué)[2]，但該課程具有聽課容易、習(xí)題難做的特點(diǎn)，課堂上的高效教學(xué)容易造成學(xué)生上課能聽懂、課下完成練習(xí)很困難的局面。另外，

由于大一學(xué)生缺乏建筑、水利等方面的基本知識(shí)，造成其對(duì)建筑物各部分形狀功能的圖形表達(dá)不理解、不明白，學(xué)完后記憶模糊等問(wèn)題。為此，對(duì)以學(xué)生為中心的教學(xué)改革的探索和實(shí)踐顯得尤為重要。

二、課程教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）在緒論中增加課程起源的介紹

畫法幾何與工程制圖課程為什么叫畫法幾何，與幾何有什么聯(lián)系，也許是大一學(xué)生首先想到的問(wèn)題。基于以學(xué)生為中心的引導(dǎo)思路，我們?cè)诮虒W(xué)中加入了“幾何之父”歐幾里得、“解析幾何之父”笛卡爾和“畫法幾何之父”蒙日的介紹，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生了解以前學(xué)習(xí)的知識(shí)與這門課程的聯(lián)系，增加對(duì)這門課程的興趣以及對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)。這一過(guò)程的講解，可以通過(guò)介紹公元前300年“幾何之父”歐幾里得所著的《幾何原本》中的勾股定理、正弦定理、多邊形相似等學(xué)生都已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容，使學(xué)生回憶過(guò)去所學(xué)的初等幾何的概念，再進(jìn)一步介紹17世紀(jì)“解析幾何之父”笛卡爾在病床上看到蜘蛛網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)幾何圖形是可以放入坐標(biāo)系中應(yīng)用數(shù)學(xué)方程表示，從而建立了解析幾何，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到解析幾何與初等幾何的區(qū)別和聯(lián)系。最后引入18世紀(jì)中期以前人們借助初等幾何和解析幾何知識(shí)來(lái)修建工程以及制造機(jī)械構(gòu)件的工作是非常繁雜的而且常常出現(xiàn)錯(cuò)誤，直到“畫法幾何之父”蒙日運(yùn)用二維的平面圖形來(lái)表示三維空間中的立體，形成了工程界通用的“語(yǔ)言”，推動(dòng)了各國(guó)機(jī)械工業(yè)和工程建設(shè)的發(fā)展，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到畫法幾何與初等幾何、解析幾何的區(qū)別，并且認(rèn)識(shí)到該課程的必要性和重要性。

（二）引入BOPPPS教學(xué)方法

BOPPPS教學(xué)方法為臺(tái)灣大學(xué)王秀槐教授多年研究的成果。王秀槐博士畢業(yè)于麻省理工大學(xué)，主攻教學(xué)方法，其提出的教學(xué)方法包括B（bridge in）引入、O（object）目標(biāo)、P（pretest）前測(cè)、P（process）過(guò)程、P（posttest）后測(cè)和S（summary）總結(jié)5個(gè)部分。我們通過(guò)王秀槐教學(xué)工作坊的培訓(xùn)，熟悉了5個(gè)部分的組成，并將該教學(xué)方法引入課堂教學(xué)。首先是對(duì)原有的課件進(jìn)行修改，使其體現(xiàn)這5個(gè)方面的內(nèi)容；其次在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)提問(wèn)進(jìn)行前測(cè)，以了解學(xué)生的現(xiàn)有基礎(chǔ)并引導(dǎo)其進(jìn)入將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容；然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果，安排重點(diǎn)講解和略講的課程內(nèi)容，在講完教學(xué)內(nèi)容之后，通過(guò)練習(xí)進(jìn)行后測(cè)，以了解學(xué)生掌握程度；最后進(jìn)行課程內(nèi)容總結(jié)。經(jīng)過(guò)該教學(xué)方法的引入，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度有所提高，并且課堂中疲勞、走神、注意力不集中等現(xiàn)象有所減少。

（三）應(yīng)用實(shí)體模型、多媒體技術(shù)展示空間形體和工程構(gòu)筑物

展示于課件中的立體模型，通常只能呈現(xiàn)一個(gè)角度，不容易從各個(gè)方向觀察。對(duì)于大一學(xué)生而言，他們?nèi)狈λ⑼聊竟こ虡?gòu)筑物方面的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，因此通過(guò)對(duì)縮尺模型各個(gè)角度及方向的觀察和認(rèn)知，可以讓其充分理解立體或工程構(gòu)筑物的構(gòu)成及多面投影的意義。

畫法幾何部分的實(shí)體模型展示能夠增加學(xué)生的空間想象能力[3]，但實(shí)物展示也存在缺陷，特別是在60多名學(xué)生共同上課的課堂上，學(xué)生的視角不同，加之實(shí)體模型通常較小，學(xué)生觀察不清晰。這時(shí)可以引入先進(jìn)的多媒體技術(shù)，利用三維軟件，生成所需的各種模型。這些模型圖像逼真，尺寸較大，并且可連續(xù)地上下、左右、前后旋轉(zhuǎn)展示，學(xué)生能夠更加清楚和細(xì)致地觀察模型，展示效果得以提升。

（四）增加正確做法與錯(cuò)誤做法的舉例

學(xué)生作圖的過(guò)程通常具有一定的習(xí)慣和自己的認(rèn)識(shí)，做出一道題通常也付出不少辛苦，但當(dāng)做錯(cuò)時(shí)，如果不對(duì)其指出錯(cuò)誤原因而只講解正確做法，學(xué)生通常不能深刻認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤的原因，從而改正自己固有的認(rèn)識(shí)和習(xí)慣。在課堂教學(xué)特別是講解習(xí)題作業(yè)時(shí)，對(duì)正確做法與錯(cuò)誤做法均舉例，提高學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度。比如在講解貫穿點(diǎn)投影時(shí)，給出圖1（a）已知投影，求直線與圓柱體的貫穿點(diǎn)投影。根據(jù)直線與圓柱體在正面和水平投影上有4個(gè)交點(diǎn)，可根據(jù)學(xué)生習(xí)慣思維假定1、2是空間實(shí)際貫穿點(diǎn)的投影，得到錯(cuò)誤做法，如圖1（b），再詢問(wèn)學(xué)生是否正確，檢驗(yàn)出2是2與圓柱面在水平面的重影點(diǎn)而非貫穿點(diǎn)，然后得到正確做法，如圖1（c）。這種教學(xué)措施通過(guò)先不給學(xué)生正確答案，引導(dǎo)其思考和判斷，可以達(dá)到糾正其錯(cuò)誤習(xí)慣和認(rèn)識(shí)的目的。

（五）應(yīng)用Soilidwork建立立體模型庫(kù)

在講授建筑形體表示方法中的剖面、剖視圖時(shí)，課堂所用課件中的立體模型有三維視圖，而作業(yè)中還沒有構(gòu)建立體圖。通過(guò)Solidwork軟件制作這些立體模型并進(jìn)行剖切后截面的展示，一是可以提高學(xué)生作剖面圖和剖視圖的能力；二是學(xué)生在學(xué)習(xí)繪制剖面、剖視圖時(shí)，立體模型能輔助其進(jìn)行空間想象和分析[4]；三是教師在作業(yè)講解時(shí)，能夠使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己空間想象立體與實(shí)際立體的差別，從而達(dá)到矯正的作用。

（六）作業(yè)及時(shí)修改，對(duì)學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生和少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生單獨(dú)輔導(dǎo)

在批改習(xí)題作業(yè)時(shí)做到每題批改和及時(shí)批改，讓學(xué)生能夠及時(shí)知道自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。共性問(wèn)題在課堂講授，個(gè)性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)批注或提供的答案進(jìn)行比對(duì)改正。對(duì)學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生和少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生，因其學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，需要對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)，通過(guò)講解作業(yè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，使其達(dá)到提升掌握該課程水平的目的。

三、結(jié)語(yǔ)

文章結(jié)合土建類專業(yè)畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)進(jìn)行改革和實(shí)踐，在一定程度上提升了教學(xué)效果，提高了學(xué)生掌握該課程的程度。值得展望的是西北農(nóng)林科技大學(xué)工程制圖課組正在嘗試將微課引入該課程。微課程將課程知識(shí)點(diǎn)分解，支持課下學(xué)習(xí)，這樣就將學(xué)習(xí)時(shí)間最大可能地還給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。微課更加注重在課堂中進(jìn)行實(shí)踐與練習(xí)，更適應(yīng)將來(lái)工程教育的方向[5]，相信會(huì)進(jìn)一步提升該課程教學(xué)效果。

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