工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式研究

張 軍

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214153）

工程圖樣作為工程與產(chǎn)品信息的載體，堪稱“工程界的語言”[1]。工程制圖研習(xí)工程圖樣繪制，根據(jù)投影原理要求學(xué)生讀圖后，對工程對象走向、形狀、大小甚至技術(shù)要求，形成正確的認(rèn)識。因此，該課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生能正確繪制，識讀工程圖紙，具備相應(yīng)專業(yè)的工程意識，養(yǎng)成一定的工程素質(zhì)。傳統(tǒng)工程制圖由畫法幾何與制圖兩部分組成，深奧的空間解析幾何內(nèi)容占多數(shù)比例，形象直觀的投影知識內(nèi)容相對缺乏[2]。高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，部分學(xué)生源自文科考生，空間想像能力差，不易掌握抽象的投影理論與枯燥的識圖知識[3]。工程制圖課時多，教師使用多媒體課件時，鼠標(biāo)輕擊一下圖像就自動顯示，弱化繪圖過程，便利的教學(xué)方式背后對基礎(chǔ)欠佳的高職學(xué)生而言是否速度過快？學(xué)生需接受相對抽象的內(nèi)容，若一味強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位思想，教學(xué)內(nèi)容過于理論化、復(fù)雜化，學(xué)生機(jī)械式地跟學(xué)實難消化所學(xué)內(nèi)容。學(xué)生越學(xué)越累，逐步脫節(jié)，如何與后期專業(yè)課的識圖以及工程實踐實現(xiàn)無縫對接，是高職工程制圖教學(xué)值得探討的現(xiàn)實問題。

一、工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式的提出

基于上述原因，提出工程制圖分階段梯進(jìn)協(xié)成式改革模式，提倡在讀圖和畫圖相互滲透、逐級遞進(jìn)的實踐過程中，使學(xué)生養(yǎng)成良好的圖感。所謂圖感，即對圖形的直覺思維與圖學(xué)思維方式。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，以實踐為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主制圖與識圖實踐，要求教師通過合理、分層次地科學(xué)選取與有效設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，從簡單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)、相輔相成地推進(jìn)教學(xué)，避免學(xué)生一開始接觸空間幾何就產(chǎn)生畏難情緒影響后期學(xué)習(xí)，不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)過程中的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，以達(dá)到真正提高學(xué)生工程圖學(xué)素質(zhì)的目的。該模式將傳統(tǒng)工程制圖教學(xué)過程分成基礎(chǔ)知識、形體與投影、識圖與實踐三個階段。為促進(jìn)各階段科學(xué)有效地實施教學(xué)，刪去繁雜的教學(xué)內(nèi)容，整合識圖內(nèi)容，各階段設(shè)置對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，提出層層提高的教學(xué)要求，合理甄選環(huán)環(huán)相扣、相輔相成的教學(xué)內(nèi)容。整體教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 “三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式整體思路

二、工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式的實踐運(yùn)用

工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)改革模式設(shè)有“3+4+3”教學(xué)模塊，一階段以傳統(tǒng)傳遞式教學(xué)為主，二階段強(qiáng)調(diào)體驗式教學(xué)，三階段分別以自主式、參與式、協(xié)作式為主。整個教學(xué)過程以圖感為支撐培養(yǎng)學(xué)生圖學(xué)素質(zhì)，借助各類豐富資源、計算機(jī)虛擬技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在多看多練的學(xué)習(xí)中逐漸建立圖感，從而實現(xiàn)工程制圖思維模式，并與對應(yīng)專業(yè)的識圖與制圖良好對接。各階段教學(xué)思路與目標(biāo)如表1所示。

（一）基礎(chǔ)知識

第一階段以夯實圖形理論知識、圖形表達(dá)知識和幾何思維知識三大基礎(chǔ)為原則，以培養(yǎng)學(xué)生手工繪圖、儀器繪圖和幾何思維的三種基本能力為目標(biāo)，分制圖基礎(chǔ)、幾何作圖與“點、線、面”微觀投影三個教學(xué)模塊，將以往過于復(fù)雜的內(nèi)容進(jìn)行簡化，刪去畫法幾何中應(yīng)用較少且深奧的“點、線、面”、空間解析內(nèi)容，并將“點、線、面”微觀投影模塊內(nèi)容與下階段宏觀形體投影模塊內(nèi)容相承接，實現(xiàn)良好的階段過渡。該階段強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)，以傳統(tǒng)傳遞式模式講授，采用“三練一看”的形式，練習(xí)儀器作圖，練習(xí)徒手繪圖，練習(xí)幾何作圖，看規(guī)范制圖要求與方法，在作圖中逐步融入規(guī)范作圖要求。在教學(xué)中注意選取習(xí)題中針對性較強(qiáng)的基本繪圖練習(xí)部分，培養(yǎng)學(xué)生掌握制圖的基本知識與幾何作圖能力，讓學(xué)生關(guān)注教師在黑板上的示范性作圖，傳遞幾何作圖過程。引入的微觀投影，將學(xué)生由二維空間逐漸引入三維空間，激發(fā)學(xué)生開啟三維識圖模式。

（二）形體與投影

第二階段以提升學(xué)生對各種形體的圖感與空間思維為目的，以培養(yǎng)學(xué)生由宏觀形體到投影，再由投影到宏觀形體的作圖能力為進(jìn)階目標(biāo)。設(shè)置的教學(xué)內(nèi)容包括以下四個模塊：基本體投影、組合體投影、剖切投影，軸測投影。該階段以實際應(yīng)用為原則，著重三視圖講解。組合體教學(xué)內(nèi)容中，剔除截交線和相貫線較難部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容?；倔w和組合體是建筑形體的基本組成部分，教學(xué)中采用“三看一練”的模式開展投影基礎(chǔ)教學(xué)，即看形體變換到三面投影，看三面投影到空間形體，看形體變換到軸測投影，在多看多思的過程中培養(yǎng)學(xué)生的圖感，在教師典型示范下練習(xí)投影與形體的基本繪制。注重對學(xué)生形體概念的培養(yǎng)，授課地點安排在實物模型室或計算機(jī)虛擬模型室，在不同形體的直觀視覺中，培養(yǎng)良好的圖感 （如圖2所示）。實物模型剖切部分的展示，可讓學(xué)生對剖切面有更好的直觀認(rèn)識，數(shù)字化技術(shù)形成的虛擬模型可輔助學(xué)生理解模型組合與切割的原理。在計算機(jī)虛擬模型室，學(xué)生可自行開展對模型進(jìn)行切割和組合工作，通過顏色渲染區(qū)分形體的不同部位，體驗多種樂趣與美感。憑借傳統(tǒng)模型與虛擬模型而創(chuàng)設(shè)的體驗式教學(xué)，提升教學(xué)的趣味性，幫助學(xué)生樹立正確的投影概念、形體概念,更好地掌握教學(xué)環(huán)節(jié)中的重點和難點知識。

表1 各階段教學(xué)思路與教學(xué)目標(biāo)

（三）識圖與實踐

第三階段注重梯進(jìn)過程中工程制圖與實踐應(yīng)用的最終結(jié)合，即識圖與實踐階段，以識圖與作圖為重點，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀形體過渡到建筑實體的識圖與作圖實踐能力。該階段包含三個模塊：模型實踐、識圖與抄繪、實測制圖。其中以識圖為重點，由識圖、建筑模型最終到建筑實體，采用“由看到練，邊看邊練”的形式，切實培養(yǎng)學(xué)生識圖與作圖能力。模型實踐模塊除準(zhǔn)備基本的建筑模型外，充分利用紙模型（也稱卡片模型）進(jìn)行教學(xué)，紙模型可由平面變換成各種立體模型，學(xué)生通過自主制作模型，體驗平面到空間的構(gòu)造形成過程，幫助其樹立建筑的空間概念。參照紙片模型，還可以練習(xí)平面圖到軸測圖的繪制。識圖與抄繪模塊以教師為主導(dǎo)，在講授各種形體三面投影與軸測投影的基礎(chǔ)上，由建筑各部分的識圖逐漸進(jìn)入整體平、立面施工圖的識讀；圖紙選擇時內(nèi)容不宜過多，并注意將平、立面與建筑體相對應(yīng)，以培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力與圖感（如圖3所示）。深入熟悉圖紙后，參照圖紙內(nèi)容與制圖規(guī)范指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行抄繪練習(xí)。

實測制圖模塊選擇簡單的實訓(xùn)場地，以建筑物為目標(biāo)，以前期所學(xué)為基礎(chǔ)，按照制圖規(guī)范，分小組進(jìn)行整套圖紙的協(xié)作式繪制。第三階段整體教學(xué)實施參見表2。

圖2 不同模型圖示

圖3 建筑平面立圖對應(yīng)建筑體識圖（由單體到組合）

表2 識圖與實踐階段教學(xué)實施

三、工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式實踐效果

為檢驗該教學(xué)模式的實施效果，對無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系建筑工程專業(yè)三個平行班的工程制圖考核成績結(jié)果進(jìn)行對比分析。調(diào)查中統(tǒng)計了制圖基礎(chǔ)知識、畫法幾何部分等知識點的得分率與各分值段所占的人數(shù)比，統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。圖4中傳統(tǒng)模式1、傳統(tǒng)模式2，分別為采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的1班與2班；梯進(jìn)模式為采用“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式的班級。

圖4 傳統(tǒng)模式與梯進(jìn)模式考核成績對比情況

統(tǒng)計結(jié)果顯示，制圖基礎(chǔ)知識與畫法幾何部分得分率，梯進(jìn)模式相比傳統(tǒng)模式未顯出明顯優(yōu)勢，可能與其學(xué)時安排相關(guān)。傳統(tǒng)模式對這兩部分內(nèi)容安排學(xué)時較多，尤其著重畫法幾何的系統(tǒng)性講解，而梯進(jìn)模式更注重圖感思維與識圖能力的培養(yǎng)，因此在立體與投影、工程識圖環(huán)節(jié)的得分率體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。各分值段的人數(shù)比，梯進(jìn)模式及格率比傳統(tǒng)教學(xué)模式略有提高，結(jié)合平時對學(xué)生的考察，實施體驗式教學(xué)對積極性不高的學(xué)生有較好的促進(jìn)作用；梯進(jìn)模式下考核成績良好率的人數(shù)具有明顯優(yōu)勢，說明以圖感為支撐，分階段梯進(jìn)協(xié)成式的教學(xué)，實現(xiàn)工程制圖思維與專業(yè)識圖相并軌的教學(xué)思路是可行的。從造價、施工等專業(yè)課中識圖的評價看，教師認(rèn)為學(xué)生的識圖能力相比之前的模式，普遍有所提高，可見梯進(jìn)模式的教學(xué)效果達(dá)到了預(yù)期。由上述調(diào)查可知，工程制圖梯進(jìn)模式符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，利于投影理論與識圖實踐的有效結(jié)合，圖感訓(xùn)練提升了學(xué)生構(gòu)圖思維和構(gòu)想復(fù)雜空間形體的能力；“三階梯進(jìn)”設(shè)置將抽象的畫法幾何原理在制圖實踐中得到強(qiáng)化，為提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)奠定良好基礎(chǔ)。

四、結(jié)論與建議

本文提出工程制圖“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式，并在無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系建筑工程專業(yè)試點應(yīng)用。經(jīng)過與傳統(tǒng)模式授課班級對比，該教學(xué)模式在強(qiáng)化學(xué)生識圖能力和圖感訓(xùn)練，提高學(xué)生自助學(xué)習(xí)積極性方面達(dá)到了預(yù)期效果。圖感訓(xùn)練提升了學(xué)生構(gòu)圖思維和構(gòu)想復(fù)雜空間形體的能力。

“三階梯進(jìn)協(xié)成式”教學(xué)模式，要求教、學(xué)、做一體化教學(xué)設(shè)計，分階段、按步驟、有目的地實施，具體操作時應(yīng)注意四個方面：（1）各階段目標(biāo)呈梯進(jìn)形式，相輔相成，階段內(nèi)學(xué)習(xí)模塊應(yīng)以階段能力為核心，設(shè)立對應(yīng)的分項目標(biāo)，根據(jù)分項目標(biāo)科學(xué)甄選教學(xué)內(nèi)容；（2）淡化知識模塊間的獨立性，強(qiáng)化教學(xué)模塊間相互滲透性，各模塊教學(xué)內(nèi)容不是完全封閉的，而是相對開放、環(huán)環(huán)相扣、相互融合的，學(xué)習(xí)難度呈層層遞進(jìn)，過渡性強(qiáng)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律；（3）各階段應(yīng)制定相應(yīng)的評估標(biāo)準(zhǔn)，洞悉學(xué)生各階段對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，并建立對應(yīng)的評價方法，以實施分階段、多元化評價體制；（4）制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案時需安排相應(yīng)的工程測量課程，以配套第三階段實測練習(xí)。

[1]胡宜鳴，孟淑華，王丹虹.機(jī)械制圖課程內(nèi)容、體系改革的研究與實踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報，2003（1）：123-127.

[2]肖昕迪，吳燕.畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)改革研究與實踐[J].赤峰學(xué)院學(xué)報，2013（4）：226-227.

[3]丁江，李婧瑜，李瑞雪，等.工程制圖課程模塊教學(xué)的改革與實踐[J].課程教育研究，2016（4）：229-231.