水工制圖課程教學(xué)模式創(chuàng)新初探

蔣水華 堯睿智 楊建華 姚池

摘要：傳統(tǒng)的水工制圖課程教學(xué)模式存在諸多不足，已經(jīng)難以滿足培養(yǎng)具有高水平識圖和制圖能力的水利人才的現(xiàn)實需求。文章探索性地思考和調(diào)整了水工制圖課程體系，從課程體系合理設(shè)計、課內(nèi)實踐深化理解、課外實踐鍛煉能力、認(rèn)識實習(xí)夯實基礎(chǔ)和課程考核轉(zhuǎn)變思維等五方面進(jìn)行了創(chuàng)新改革，提出一種新的水工制圖課程教學(xué)模式，并闡述了一系列具體實踐舉措。實踐中該教學(xué)模式能夠切實增強(qiáng)學(xué)生對水利工程圖樣的識讀和繪制能力。

關(guān)鍵詞：水利工程;工程制圖;教學(xué)模式;創(chuàng)新設(shè)計;實踐能力

中圖分類號：G6420;TV22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1005-2909（2018）06-0104-06

現(xiàn)代大學(xué)教育亟需將以往以書本知識為本，片面強(qiáng)調(diào)教師為主導(dǎo)作用的填鴨式教育觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主，突出學(xué)生在教育中主體地位的創(chuàng)新性教學(xué)理念，真正做到注重學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過增加一些實踐教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生成為課堂主體，教師成為引導(dǎo)者起輔助性作用，把學(xué)生從“被動接受知識的容器”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)的探索者”[1]。本文以水工制圖課程為例，闡述筆者在創(chuàng)新課程教學(xué)模式方面所做的思考和努力。

工程圖樣被稱為“工程界的技術(shù)語言”，每個水利工程技術(shù)人員都必須掌握這種語言，即具備閱讀和繪制工程圖樣的能力[2-3]。水工制圖是一門面向水利類、水電類專業(yè)本科生實踐性較強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，其結(jié)合了畫法幾何基本知識和水利工程專業(yè)知識背景，以二維圖和三維幾何形體為主要分析對象[4]。教學(xué)內(nèi)容多為水工制圖標(biāo)準(zhǔn)、水工圖分類及特點、水工圖表達(dá)方法、水工圖尺寸注法等，以基于圖線、二維圖形與三維模型的水利工程形體表達(dá)為主。教學(xué)目的是讓學(xué)生了解國家水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)，訓(xùn)練學(xué)生的空間想像能力，培養(yǎng)學(xué)生識讀和繪制水利工程圖樣的能力，使學(xué)生掌握閱讀和繪制工程圖樣的理論、方法和技巧。該基礎(chǔ)課程在整個水利水電工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的地位舉足輕重，該課程的學(xué)習(xí)有助于為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和工程實踐奠定堅實的理論基礎(chǔ)，養(yǎng)成良好的專業(yè)素養(yǎng)和實踐動手能力。為切實提高工程制圖教學(xué)效果，目前一些學(xué)者對工程制圖教學(xué)模式進(jìn)行了一些有益的探索。如李影對水工制圖課堂教學(xué)模式改革提出了一些切實可行的建議[4]。田文艷探究了如何提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性[5]。

王建超等論述了BIM技術(shù)在土木工程制圖、畢業(yè)設(shè)計等課程教學(xué)中的應(yīng)用[6]。宮晨介紹了因材施教方法在建筑制圖課程中的應(yīng)用，并指出：“現(xiàn)在的大學(xué)生培養(yǎng)，如果沒有創(chuàng)新性的知識體系和課堂教學(xué)模式是沒有辦法培養(yǎng)現(xiàn)代社會所需的高素質(zhì)水利人才。”[7]孫穎等深入探討了對分課堂在工程制圖中的應(yīng)用[8]。陳堅等介紹了“做中學(xué)”教學(xué)模式在建筑制圖課堂中的應(yīng)用[9]。王冰霞等探討了適合專業(yè)制圖課程的學(xué)習(xí)特點和教學(xué)方法[10]。

宋愛紅探究了如何在教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力[11]。王琴分析了新形勢下土木工程制圖課堂教學(xué)存在的一些問題，并且給出了一些建議[12]。

胡海軍等探討了土建專業(yè)畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)改革[13]。蘆曉峰等分析了水利工程制圖課程的教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)對象的層次結(jié)構(gòu)[14]。

雖然上述研究對水工制圖課程教學(xué)改革提供了寶貴的建議和參考，但是目前水工制圖課程教學(xué)仍然存在著諸多問題：一是課程開設(shè)時間普遍偏早，學(xué)生缺乏基本專業(yè)理論知識，加上這門課的知識點本身較難，對學(xué)生空間想象能力要求較高，導(dǎo)致學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)積極性不高，興趣不濃;二是實踐性教學(xué)課時偏少，學(xué)生實踐動手環(huán)節(jié)不多，沒有較好地將制圖理論與認(rèn)識實習(xí)工程現(xiàn)場參觀有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生難以消化吸收課堂理論教學(xué)的知識點，學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力難以得到鍛煉;三是課程考核模式單一，一些教師不愿投入足夠多的時間設(shè)計課程考核環(huán)節(jié)，以致學(xué)生重理論輕實踐，考前突擊復(fù)習(xí)等不良現(xiàn)象較為普遍。針對以上問題，本文分析了當(dāng)前水工制圖課程教學(xué)存在的不足，并從課程體系合理設(shè)計、課內(nèi)實踐深化理解、課外實踐鍛煉能力、認(rèn)識實習(xí)夯實基礎(chǔ)和課程考核創(chuàng)新轉(zhuǎn)變等五方面，提出了一種新的水工制圖課程教學(xué)模式，并給出了一系列具體改革舉措。

一、當(dāng)前水工制圖課程教學(xué)存在的不足

（一）課程開設(shè)時間偏早

水工制圖課程作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課，大多水利類高校將其安排在大一上期或大一下期開設(shè)。這個階段的學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，對專業(yè)了解不深，對專業(yè)制圖表達(dá)方法缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識，并且此階段大部分學(xué)生的邏輯思辨能力和空間想象能力十分有限[15-16]，嚴(yán)重影響了課程學(xué)習(xí)效果。如果不采取有效措施及時調(diào)整，容易打擊剛剛步入大學(xué)校園學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

（二）教學(xué)手段單一

當(dāng)前水工制圖課程教學(xué)手法偏重板書與多媒體教學(xué)，基本教學(xué)模式仍是教師在課堂上通過板書繪圖、陳述理論知識點，或者通過多媒體講解一些工程圖片。學(xué)生雖然能夠獲得大量信息，但是由于學(xué)生尚處于被動接收理論知識的狀態(tài)，在教學(xué)過程中師生難以互動，不能最大程度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。這種填鴨式教學(xué)模式不僅教師教學(xué)很吃力，而且學(xué)生對知識也是一知半解，難以為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)與實踐奠定堅實的基礎(chǔ)。在實踐訓(xùn)練方面，主要安排學(xué)生臨摹一些簡單水工建筑物或水電站廠房設(shè)計圖。這種臨摹性實踐雖然在一定程度上可以提高學(xué)生制圖能力，規(guī)范學(xué)生制圖行為，但是學(xué)生按部就班地完成圖紙繪制，難以有效發(fā)揮他們的主觀能動性。

（三）對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力要求過高

主要表現(xiàn)在三個方面：一是大一新生專業(yè)理論知識匱乏，教師在課堂有限的時間內(nèi)不可能詳細(xì)講解相關(guān)的專業(yè)理論知識，這就要求學(xué)生課外自學(xué)一些水工專業(yè)知識，學(xué)生需有較強(qiáng)的自學(xué)能力，否則難以跟上教學(xué)進(jìn)度;二是在課堂有限的時間內(nèi)，教師一般只能講解重要的制圖方法與制圖規(guī)范，不能一應(yīng)俱全地詳細(xì)講解各種制圖方法，這也需要學(xué)生在課外自行拓寬與鞏固知識面，否則對知識點的掌握只能停留在表面上[2];三是雖然水工制圖是一門實踐性較強(qiáng)的課程，但是目前課程理論教學(xué)學(xué)時普遍偏多，課內(nèi)訓(xùn)練課時較少，學(xué)生只能在課堂上進(jìn)行一些簡單圖紙的繪制，這就要求學(xué)生在課外溫習(xí)所學(xué)的制圖技巧與方法[17]。

（四）課程考核方式陳舊

目前大多數(shù)課程考核包括水工制圖課程仍是以期末考試為主。水工制圖課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，期末考試只能考查學(xué)生對基本制圖理論的掌握程度，無法全面考查學(xué)生的制圖技巧等創(chuàng)新實踐能力。只采用期末考試考核這種形式，還會導(dǎo)致部分學(xué)生平時上課不注意聽講甚至缺課，臨考前才突擊復(fù)習(xí)獲得考試過關(guān)的不良學(xué)風(fēng)。

二、水工制圖課程創(chuàng)新性教學(xué)模式

為切實提高水工制圖課程教學(xué)效果，提升課堂教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，筆者針對水工制圖課程教學(xué)過程中普遍存在的問題，從課程體系合理設(shè)計、課內(nèi)實踐深化理解、課外實踐提高能力、認(rèn)識實習(xí)夯實基礎(chǔ)和課程考核轉(zhuǎn)變思維等五方面，創(chuàng)新水工制圖課程教學(xué)模式（圖1）。

創(chuàng)新性教學(xué)模式

（一）課程體系合理設(shè)計

在課程知識體系設(shè)計方面，為了使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的畫法幾何、水工制圖的基本理論和工程實際緊密聯(lián)系起來，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，南昌大學(xué)水工制圖課程教學(xué)課題組通過研討，增加了一些課內(nèi)實踐學(xué)時，縮減課內(nèi)理論學(xué)時。目前總課時為32個課時，其中16個理論課時，16個課內(nèi)實踐課時。為保證加大課內(nèi)實踐學(xué)時后的教學(xué)效果，對原有課程體系進(jìn)行了調(diào)整。具體做法如下：一是為學(xué)生增補(bǔ)講解一些基本的水利工程專業(yè)知識，包括土石壩、重力壩、水閘、溢洪道和水工隧洞等基礎(chǔ)概論，也可選擇在水利工程概論課程和認(rèn)識實習(xí)環(huán)節(jié)之后開設(shè)水工制圖課程，讓學(xué)生對專業(yè)知識有一定的了解，能夠從專業(yè)的角度去理解工程圖樣所要表達(dá)的含義，提高水工制圖課程教學(xué)效果。二是在理論知識點和概念講解時，對學(xué)生強(qiáng)化“投影雖然是幾何圖形，但是它表達(dá)的實際形體才是最重要的”這一理念，使得學(xué)生能夠盡快從幾何圖形的概念向投影的思維過渡[11]。三是在講授特殊表達(dá)方式時創(chuàng)設(shè)一定的形象空間情景。比如講解拆卸畫法可以演示一個三維動畫，讓學(xué)生清晰了解是怎么拆除次要結(jié)構(gòu)和畫出主要結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的形象空間情景里去感悟和想象，就容易領(lǐng)悟水工建筑物形體結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。一旦學(xué)生明白了結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系，空間想象力自然會得到提高，對專業(yè)圖紙的識讀與繪制能力也就會有所增強(qiáng)。

（二）課內(nèi)實踐深化理解

合理安排課內(nèi)實踐內(nèi)容，將16個課內(nèi)實踐教學(xué)學(xué)時充分利用起來，對增強(qiáng)水工制圖課堂教學(xué)效果尤為關(guān)鍵。具體舉措如下：一是用6個學(xué)時，讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)臨摹2張簡單水工建筑圖紙，如水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、溢洪道平面圖和縱剖視圖，旨在讓學(xué)生深入了解制圖基本知識和制圖規(guī)范。二是用4個學(xué)時，讓學(xué)生按照設(shè)計要求補(bǔ)充繪制一張簡單的實際工程圖紙，如某重力壩非溢流壩段和溢流壩段斷面圖，水電站廠房橫剖面圖，發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層、蝸殼層平面圖等，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，充分發(fā)揮設(shè)計能力與空間想象能力，從而達(dá)到透徹理解工程圖紙的目的。三是用3個學(xué)時，讓學(xué)生互評圖紙，這樣不僅可以讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，而且還能認(rèn)識到自身的不足之處，從中模仿學(xué)習(xí)他人的創(chuàng)新性設(shè)計思維。四是用3個學(xué)時，組織一些小型研討會，爭取每位學(xué)生都有機(jī)會向老師和同學(xué)匯報自己的識圖和繪圖心得，教師也可從中知曉學(xué)生制圖過程中存在的問題，從而切實提出指導(dǎo)意見。

（三）課外實踐鍛煉能力

針對學(xué)生在課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)臨摹多思考少，往往

只知道模仿別人思路而缺乏自我創(chuàng)新意識的問題，為此采取的具體舉措：一是教師在課堂理論知識點講解過程中，通過多媒體教學(xué)適當(dāng)增加一些工程圖片的講解，或者增加由3D MAX、ABAQUS等軟件建立的3D動畫模型。工程圖片和3D動畫模型可以更形象地展現(xiàn)各種水工建筑物的形體結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生深刻

理解立體結(jié)構(gòu)，認(rèn)識到優(yōu)化設(shè)計理念的重要性。二是給學(xué)生布置課外實踐作業(yè)，4～5名學(xué)生成立一個小組，利用橡膠泥等材料制作水工建筑物實體模型，如某拱壩立體結(jié)構(gòu)模型。為完成實體模型制作，學(xué)生需要繪制平面圖，直觀感受物體平面化與平面圖形空間化，想象模型的空間結(jié)構(gòu)。這樣有助于鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新實踐能力、空間想象能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。實體模型制作環(huán)節(jié)還可在一定程度上激發(fā)學(xué)生對水工制圖課程的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。三是課堂上學(xué)生展示作品時，要求每組組長代表全組清晰講解本組模型設(shè)計思路和理念，其他小組的同學(xué)提出疑問，探討作品設(shè)計思路，最后教師總結(jié)點評作品，積極引導(dǎo)并指出存在的問題及改進(jìn)建議。這樣既體現(xiàn)了水工制圖課程教學(xué)中學(xué)生的主體地位，也增強(qiáng)了師生之間的互動。

（四）認(rèn)識實習(xí)夯實基礎(chǔ)

在大一學(xué)生的認(rèn)識實習(xí)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的制圖基礎(chǔ)理論與工程實際緊密結(jié)合起來，具體舉措：一是組織學(xué)生帶著課堂疑問和所掌握的基本制圖理論知識，到江西省峽江和浯溪口等重要水利樞紐工程工地現(xiàn)場參觀，認(rèn)真觀摩工程實物，客觀了解水工建筑物和水電站結(jié)構(gòu)。二是鼓勵學(xué)生將所學(xué)的理論知識與現(xiàn)場水工結(jié)構(gòu)實物進(jìn)行對照，將課內(nèi)實踐所臨摹的圖紙、課外實踐所制作的實體模型與工程實物進(jìn)行對比，找出課題圖紙設(shè)計與工程實物之間的差別。三是在工程現(xiàn)場認(rèn)識實習(xí)過程中，邀請專業(yè)技術(shù)人員向?qū)W生詳細(xì)講解樞紐主體工程設(shè)計、施工舉措，尤其是設(shè)計圖紙與施工方案沖突時的實際解決方案，讓學(xué)生了解水工結(jié)構(gòu)二維圖紙與三維形體之間的轉(zhuǎn)換，有助于學(xué)生在腦海中構(gòu)建基于工程實際的制圖知識體系。

（五）課程考核轉(zhuǎn)變思維

要全面真實地考查學(xué)生課程理論知識掌握情況和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)狀態(tài)，需要創(chuàng)新水工制圖課程考核方式，具體舉措：一是將單一的期末考試考核轉(zhuǎn)變?yōu)榉诌^程多項目考核，降低期末考試成績的考核權(quán)重，增強(qiáng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新實踐能力與創(chuàng)新設(shè)計理念等實踐環(huán)節(jié)的考核權(quán)重，具體的課程考核方式、考核內(nèi)容及成績權(quán)重如表1所示。二是調(diào)整考核內(nèi)容，除了期中開卷考試和期末閉卷考試考核學(xué)生對理論知識的掌握程度外，還要考核課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)平面圖繪制、課外實踐環(huán)節(jié)實體模型制作及課堂設(shè)計思路講解答疑情況。將理論知識考核與實踐環(huán)節(jié)評價有機(jī)結(jié)合，多項目多過程考核有機(jī)融合，避免學(xué)生對理論知識的死記硬背和傳統(tǒng)高分低能現(xiàn)象的發(fā)生，真正讓學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力得到鍛煉。

三、結(jié)語

水工制圖課程是一門面向水利類、水電類專業(yè)本科生實踐性較強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，該課程對學(xué)生整個職業(yè)生涯具有重要的影響。本文針對傳統(tǒng)課程教學(xué)模式存在的諸多不足，從課程體系合理設(shè)計、課內(nèi)實踐深化理解、課外實踐提高能力、認(rèn)識實習(xí)夯實理論和課程考核轉(zhuǎn)變思維等五方面，提出了一種新的水工制圖課程教學(xué)模式，并給出了一系列具體實踐舉措。該教學(xué)模式能夠充分利用各種教學(xué)方法的優(yōu)勢，加強(qiáng)師生間的互動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、空間想象能力、創(chuàng)新實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，切實提高學(xué)生的識圖和繪圖的專業(yè)技能。

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