基于工程教育理念的圖學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

牟柳晨

【摘要】針對(duì)通識(shí)教育模式下的大學(xué)教育必須結(jié)合工程教育理念的重要性，探討了工程制圖課程內(nèi)容構(gòu)成及培養(yǎng)目標(biāo)。以課堂教學(xué)實(shí)踐和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，圍繞工程制圖課程的教學(xué)內(nèi)容和方法，并結(jié)合以素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)工程制圖課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些思考和探索，旨在提出工程制圖課改的參考。

【關(guān)鍵詞】工程思維 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

【基金項(xiàng)目】四川大學(xué)未來(lái)教學(xué)研究項(xiàng)目“‘互聯(lián)網(wǎng)+視域下的課堂教學(xué)法研究”（SCU8J-XC03）。

【中圖分類號(hào)】G424 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）46-0225-01

一、大學(xué)教育中的工程素養(yǎng)及工程思維培養(yǎng)

關(guān)于大學(xué)教育與工程應(yīng)用之間，因宗旨和目標(biāo)差異而分歧爭(zhēng)議可以溯源到很久以前，教育界的主流思想傾向于給予學(xué)生理論知識(shí)和科學(xué)思維，而從實(shí)際的學(xué)科配置來(lái)看，我們常常耳聞“理工科”， “理工”又連稱， 這實(shí)際也強(qiáng)調(diào)了科學(xué)與工程、科學(xué)思維與工程思維之間的聯(lián)系。但是，早些年還是不免出現(xiàn)了大學(xué)中的“工程教育科學(xué)化”的取向。直到2010年國(guó)家出臺(tái) “卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，國(guó)內(nèi)高校開始重視工程教育并走上了“產(chǎn)學(xué)研”蓬勃發(fā)展的道路。在最近教育部提出的學(xué)科審核評(píng)估重點(diǎn)考察的“五個(gè)度”當(dāng)中，赫然有“學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)與國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的適應(yīng)度”，強(qiáng)調(diào)了高校為工程領(lǐng)域輸送人才的責(zé)任?？梢?jiàn)，國(guó)家已將大學(xué)教育中的工程素養(yǎng)及工程思維培養(yǎng)提到相當(dāng)高的地位。

美國(guó)麻省理工學(xué)院牽頭的研究創(chuàng)立了 CDIO工程教育理念。CDIO的內(nèi)涵包括：構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）。工程哲學(xué)以“我造物故我在” 的箴言張揚(yáng)了面向?qū)ο蟮脑煳锉厝幌扔性O(shè)計(jì)的工程思維。[1] 機(jī)械工程師都有體會(huì)：在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中， 往往借鑒設(shè)計(jì)居多并沒(méi)有新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。但是按照工程哲學(xué)觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)就是工程思維的內(nèi)核，借鑒基礎(chǔ)上也有改進(jìn)，加了“改”就有了“新”，離開了設(shè)計(jì)又怎能談創(chuàng)新？所以，工科的課程設(shè)置和教學(xué)設(shè)計(jì)就必須順應(yīng)工程思維的培養(yǎng)規(guī)律，面向問(wèn)題、面向“造物”。[2]

當(dāng)前，各高校在課堂教學(xué)中融入工程教育的探索和課程改革就其總體而言，正朝著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的理念和方向積極推進(jìn)，并取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。但是，由于教師對(duì)課程中工程理念的理解和實(shí)施需要相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)和能力，因此面向工程的課堂教學(xué)改革容易出現(xiàn)形式化的疏漏和不足。工程制圖是為工程設(shè)計(jì)“打前哨”的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此，筆者根據(jù)多年的教學(xué)體會(huì)和工程經(jīng)驗(yàn)針對(duì)該課程的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱、教材編寫以及課堂教學(xué)中的內(nèi)容把握，梳理了幾個(gè)值得商榷的問(wèn)題。

二、高校工程制圖課程的培養(yǎng)目標(biāo)及教材教學(xué)

1.工程制圖課程的培養(yǎng)目標(biāo)定位

長(zhǎng)期以來(lái)，由于課程側(cè)重在正投影教學(xué)，課本和習(xí)題中圖解空間幾何問(wèn)題的內(nèi)容就顯得過(guò)多了。盡管意在培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)，但是著眼點(diǎn)未能放“工程物體”構(gòu)圖的核心環(huán)節(jié)，致使教材和教學(xué)都有失偏頗。舉目各高校編寫的《機(jī)械制圖》教材，不難發(fā)現(xiàn)無(wú)論內(nèi)容還是章節(jié)編排都如出一轍，“二求三”構(gòu)圖分析環(huán)節(jié)偏少而圖例講解又過(guò)于緊湊，致使課堂教學(xué)難以達(dá)到預(yù)期效果。究其原因，其實(shí)與課程培養(yǎng)目標(biāo)的定位有關(guān)。按現(xiàn)有教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生“能閱讀和繪制工程圖樣”，那么，問(wèn)題來(lái)了。這樣高的要求恐怕只有合格工程師能做到。若能切入工程需要的思路，那么，個(gè)人認(rèn)為：對(duì)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生不應(yīng)該講授國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)而應(yīng)側(cè)重于培養(yǎng)分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力上，當(dāng)然也包括興趣培養(yǎng)，這也是企業(yè)和用人單位最看重的。他們需要大學(xué)畢業(yè)生“身體力行”而不是“眼高手低”。因此，工程制圖就應(yīng)該著力培養(yǎng)學(xué)生的空間形象思維和邏輯思維能力，重點(diǎn)關(guān)注實(shí)踐性課堂教學(xué)與制圖實(shí)踐之間的銜接。當(dāng)課程培養(yǎng)目標(biāo)確定以后，課程所用教材的編寫就有了指引并能做到重點(diǎn)突出而易于接受。如是，則學(xué)生的能力培養(yǎng)可期！

2.工程制圖教材構(gòu)成和課堂教學(xué)中幾個(gè)值得商榷的問(wèn)題

機(jī)械零件“抽殼”為幾何形體即組合體，組合體的投影制圖是機(jī)件表達(dá)的“前身”，為組合體的投影制圖打基礎(chǔ)的是確定面輪廓的一系列“求交”制圖：“面面交”“ 面體交（截交）”， “體體交（相貫）”。教學(xué)進(jìn)入組合體章節(jié)就到了“兩難”境地，卻又是最好的能力培養(yǎng)階段。一難是教學(xué)難：把形體分析結(jié)合線面分析方法授予學(xué)生以后，輔助實(shí)感三維模型動(dòng)畫加以啟發(fā)，然后老師往往也號(hào)召學(xué)生“發(fā)揮空間想象”。二難是學(xué)生掌握難：方法似懂，應(yīng)用卻難，糾結(jié)于形體實(shí)際形狀而又未能想象出，又要求解未知視圖，如之奈何？為此，筆者在教學(xué)中授予學(xué)生“組合體讀圖要訣”： 見(jiàn)線識(shí)面，見(jiàn)園看柱，線框是面，見(jiàn)交畫線，線對(duì)線框，線框?qū)€框，形體分析，從大到小，線面分析，截交相貫。這就串接了知識(shí)點(diǎn)，加強(qiáng)了邏輯思維能力訓(xùn)練，消除了學(xué)生的畏難情緒，有效激發(fā)了學(xué)生構(gòu)思解題的創(chuàng)新欲望。通過(guò)二十多年的教學(xué)實(shí)踐，作為課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)或建議，為了便于同行間交流，筆者將工程制圖教材構(gòu)成和課堂教學(xué)中幾個(gè)值得商榷的問(wèn)題梳理如下：

（1）面圍成體，面的邊界或輪廓是構(gòu)圖的關(guān)鍵，面輪廓即體輪廓。所以，講清楚面輪廓的投影制圖即“求交”很重要。

（2）線面相對(duì)位置中的垂直以及投影變換應(yīng)淡化或“砍掉”。

（3）半剖視圖教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)這種表達(dá)兼?zhèn)洹巴庑巍焙汀皟?nèi)形”的工程含義，肋板剖切畫法應(yīng)去掉，留給將來(lái)查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)。

（4）機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和常用件教學(xué)應(yīng)先講機(jī)器構(gòu)造的一般知識(shí)，教材應(yīng)先安排機(jī)器構(gòu)造簡(jiǎn)介的小節(jié)，齒輪和軸承部分應(yīng)去掉幾何參數(shù)計(jì)算，軸承畫法中應(yīng)添加軸向定位的設(shè)計(jì)和工藝知識(shí)，僅作為常識(shí)簡(jiǎn)介，便于提高學(xué)生繪制機(jī)器裝配圖的能力和水平。

（5）裝配圖教學(xué)及學(xué)生繪圖實(shí)踐教學(xué)周階段應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生準(zhǔn)確讀取零件圖信息的訓(xùn)練。工程上的企業(yè)新品開發(fā)往往先設(shè)計(jì)產(chǎn)品總圖即裝配圖再詳細(xì)設(shè)計(jì)零件圖，但二者經(jīng)常交互，例如裝配干涉時(shí)必然要修改零件圖等等?？偠灾?，讓學(xué)生畫出一張“地道”的裝配圖是我們制圖教師們共同努力的目標(biāo)！

以上“梳理”意在拋磚引玉，值得進(jìn)一步琢磨的地方還很多吧？

三、結(jié)束語(yǔ)

理工科技術(shù)基礎(chǔ)課的教學(xué)改革是一項(xiàng)不斷求真的復(fù)雜的系統(tǒng)工程。有道是“仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智”，但是，高校對(duì)課堂教學(xué)法的探索將是永無(wú)止境的。

如何通過(guò)必要的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)手段讓剛進(jìn)大學(xué)的學(xué)生接觸工程喜歡工程又學(xué)起來(lái)自信而有趣呢？這或許是最為切實(shí)可行的第一步。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷瑞鈺，汪應(yīng)洛，李伯聰.工程哲學(xué)[M].北京：高等教育出版社.

[2]工程思維的性質(zhì)和認(rèn)識(shí)史及其對(duì)工程教育改革的啟示

——工程教育哲學(xué)筆記之三[J].高等工程教育研究，2018（04）

[3]李凌樂(lè).應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)背景下的工程制圖教學(xué)，大學(xué)教育，2016，（04），167-168 .