應用型本科《畫法幾何與土木工程制圖》課程教學改革

(1.河南工程學院，河南鄭州 451191; 2.云南農(nóng)業(yè)大學，云南昆明 650224)

土木工程應用型本科是培養(yǎng)服務于一線生產(chǎn)需要的技術應用型人才，應用為綱，崗位為領[1]?！懂嫹◣缀闻c土木工程制圖》是土木工程本科專業(yè)一門必修基礎課，主要包括畫法幾何和土木工程制圖兩部分內(nèi)容。畫法幾何主要講解通過投影將三維立體用二維圖形表示出來的方法，核心是培養(yǎng)學生的空間想象能力。土木工程制圖主要講解制圖基本規(guī)則和房屋建筑、路橋隧制圖的基本方法。該課程學習難度較大，然而卻是土木工程專業(yè)本科生應熟練掌握的一項技術[2]，要求學生掌握投影的基本理論和工程繪圖的基本規(guī)則方法，提高空間想象能力。

關于《畫法幾何與土木工程制圖》課程的教學研究目前取得了一些成果，但大范圍應用效果尚不理想。以作業(yè)驅動為紐帶將CAD融入土木工程制圖教學[3]，實施效果有待進一步研究。基于項目教學法進行土木工程制圖課程講授[4]，實施起來難度較大。采用“學練評測”的課堂教學組織形式，在課堂教學中融入過程化考核[5]，在學時壓縮的情況下，課堂考核是否會影響課程教學尚不明確。課程考核增加過程性考核和對綜合解決問題能力的考核[6]，過程性考核的內(nèi)容尚需研究完善。應用型本科土木工程專業(yè)更強調培養(yǎng)學生的實際應用技能，對《畫法幾何與土木工程制圖》課程的掌握提出了更高的要求。在學生普遍反映該課程難學的情形下，有必要基于應用型本科培養(yǎng)模式對本課程教學內(nèi)容和教學方法進行探索改進。

河南工程學院土木工程專業(yè)《畫法幾何與土木工程制圖》課程開設在第1學期，目前包括64學時的理論課和1周的制圖實訓課程。分析本課程教學現(xiàn)狀及存在的問題，探索適合應用型本科現(xiàn)實情況的畫法幾何與土木工程制圖教學改革措施，對應用型本科院校土木工程專業(yè)建設具有重要意義。

1 課程教學現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 學生對畫法幾何學習興趣不高

大一新生剛上這門課時，認為本課程是學習繪制房屋、道路和橋梁等工程圖紙的，普遍興趣高漲。隨著課程講解深入，學生發(fā)現(xiàn)本課程是講解點、線、面和體等知識，與大型工程相去甚遠，而且發(fā)現(xiàn)課程學習難度較大，學習興趣逐漸跌落。畫法幾何越到后期，學習興趣越是低落。

1.2 部分大一新生學習進入困境

部分大一新生剛進入大學校門，第一次遠離父母，對大學生活不適應，尚未進入學習狀態(tài)。不像中學教師對一個知識點反復講解，大學教師授課方式改變，往往是講課進度偏快，部分學生出現(xiàn)聽不懂的情況。大一新生需要參加的學生會、社團和班級活動較多，課程也較多，導致部分同學在課后沒有及時做作業(yè)，在做作業(yè)時發(fā)現(xiàn)講過的內(nèi)容已部分忘記，聽課易懂，而做題不會。種種原因導致學生在本課程學習中走入困境。

1.3 學生的空間想象能力缺乏

本課程的核心是培養(yǎng)學生的空間想象能力，而空間想象能力的培養(yǎng)又非一朝一夕之功。空間想象能力強的同學能較好理解面的位置關系、截切相貫和組合體投影等知識，而空間想象能力弱的同學很難理解這些知識，或者教材例題能理解而做題不會。教材或習題集中舉例用的某些三維實體模型，學生在生活中沒見過，更難對著圖形想象出相互位置關系。

1.4 學生缺乏工程經(jīng)驗，很難理解工程圖紙

本課程的土木工程制圖部分主要講解房屋建筑和路橋隧工程圖的制圖規(guī)則和基本方法。線型和線寬的選擇均是基于該構件所在位置和視圖可見性確定的。大一新生沒有學習工程結構，對各構件沒有初步理解，幾乎看不懂教材例圖，對線型和線寬更是似懂非懂。在土木工程制圖部分授課結束時，部分學生純粹“抄圖”，對于某條線為什么不畫、某條線為什么是虛線，完全解釋不清。

1.5 教師學生缺乏交流，疑難問題累積

大學教師與學生接觸時間大多局限于課堂教學時間。課堂教學任務緊湊，空余時間往往只是課間十分鐘。個別學習態(tài)度積極的學生會在課間向教師請教疑難問題，但大部分學生和教師交流僅限于作業(yè)批改中。教師在作業(yè)中指出學生的錯誤，學生是否更正，更正后是否理解，教師不得而知。不和教師溝通請教的學生，疑難問題愈加累積，進而出現(xiàn)厭學本門課，逐漸退步。

1.6 本課程所學知識的后續(xù)應用較差

部分學生在本門課程結束后，教材束之高閣，知識拋之腦后，在后續(xù)專業(yè)課程學習和看工程圖紙后，不能重溫和應用本課程內(nèi)容。部分學生在畢業(yè)設計繪制工程圖紙時，對線型線寬的選擇，不甚清晰。極個別學生甚至整幅圖紙不論是否可見，全用實線繪制。本課程知識應是貫穿土木工程專業(yè)始終，應在專業(yè)知識積累的過程中更加鞏固和加深理解制圖知識，然而實際教學中往往沒有收到良好效果。

2 課程教學改革措施

2.1 授課內(nèi)容緊貼生活與工程實際，增強學習興趣

授課內(nèi)容結合生活實際，讓學生易于理解。比如講解相貫這個知識點時，向學生指出木桌的桌腿和桌面相榫接就是相貫，人的胳膊和上身連接也可稱為相貫。講解三視圖，就讓學生把教室的前墻、側墻和地面視為三個投影面，進而理解物體投影關系。

針對部分學生認為點、線、面的學習和繪制工程圖無關的想法，可以在這些基礎知識的講解中穿插其在工程中的應用。比如講解正垂線的投影特性，以橋梁鋼筋斷面圖為例，垂直于橫斷面的鋼筋在圖上表示為圓點，讓學生理解正垂線的正面投影具有積聚性在工程上的應用。筆者在教學中積累了部分畫法幾何知識講解可舉的生活與工程實例見表1。

表1 畫法幾何知識與生活實例對應

2.2 教師在講授專業(yè)知識的同時傳授學習方法

教師在講授課程內(nèi)容的同時，應針對大一新生初入大學校門的特點，進行學習方法的講授和輔導，讓學生認識到大學教師不會像中學教師一樣針對一個知識點反復講授。學生在課前應加強預習，甚至在本次課結束時，教師向學生明確下次課要講解的內(nèi)容，把預習作為一項作業(yè)來布置。在課外活動較多的情況下，學生也不能在本次課結束后不及時做作業(yè)，甚至幾天不碰書本，導致在做作業(yè)時發(fā)現(xiàn)，這次課所學知識已所剩無幾。教師向學生講解教育心理學和遺忘規(guī)律等相關知識，告訴學生在課后及時做作業(yè)，即便時間緊迫做不完，也要先做一部分，起到課堂所學知識的再鞏固。

2.3 結合日常所見講授，培養(yǎng)學生空間想象能力

教師向學生指出，空間想象能力的培養(yǎng)可在時時處處進行。一是善于觀察，比如國旗的基座就是組合體，電視臺的塔身就是幾個立體相貫。二是勤于思考，比如去教室走過臺階，就要想臺階這個組合體的三面投影是什么樣的。三是勤于動手，圓柱或圓錐截交線的形狀理解不透時，可以用橡皮和小刀，自己對照教材切一切加深理解。學生能在時時處處留意，關注三維和二維的相互轉化，空間想象能力自然逐步提高，對教材內(nèi)容理解逐步加深。

2.4 以學生周圍工程結構為案例，講解工程制圖

土木工程圖紙制圖規(guī)則和方法的講解，以校園里學生常見的工程結構為案例。河南工程學院校園里有一座兩跨簡支空心板橋，教師同樣以一座兩跨簡支空心板橋的橋型總體布置圖作為樣板講解。教師先讓學生課下到該橋位處認真觀察，了解其基本構造，拍出照片。教師再講解結構構造、線型選擇、線寬選擇等等，學生在課上可拿出照片對照理解。學生課下再到橋位處現(xiàn)場理解其三面投影圖。如此學生基本上能對簡支空心板橋的橋型總體布置圖理解透徹，進而理解工程制圖規(guī)則和方法。

2.5 課堂上講練結合，課后學習運用新型教學手段

教師在課堂上重視習題的講解，將理論融入到習題中。師生共同參與做習題，讓學生模仿學習教師做習題的方法。讓學生自己在課堂上做習題，學生之間互相對照，互相了解對方的對錯地方。教師抽查學生所做習題，了解學生對知識的掌握程度。教師在課堂上講解習題正確答案，并且提問學生對答案的理解程度。盡量讓學生把疑難問題在課堂上解決，不帶到課下。采用學生向老師請教問題，平時成績加分的方法，鼓勵學生有疑難問題向老師請教。

教師向學生介紹較好的微課和慕課，在傳統(tǒng)教學中引入微課源，讓學生充分利用互聯(lián)網(wǎng)時代下這種新型教學手段[7]，鞏固課堂學習知識，拓展學生視野。

2.6 后續(xù)課程教學滲透鞏固本課程知識

在后續(xù)的房屋建筑學、路基工程、橋梁工程和隧道工程的理論教學和課程設計實踐教學中，教師應加強指導學生讀圖、識圖。比如橋梁工程教師在講解單跨簡支T梁橋的施工圖時，向學生講解《鐵路工程制圖標準》(TB/T 10058-2015)中關于圖紙編排、圖框、圖線、字體、標注和符號等的要求。學生此時已有一部分專業(yè)知識，讀圖識圖能力和空間想象能力有所提高，在學習結構知識的同時，鞏固和加深理解土木工程制圖知識，使學生明白繪制施工圖需要一絲不茍、嚴謹細致的“工匠精神”。

土木工程CAD和畫法幾何與土木工程制圖課程同屬大學制圖課程體系，在第4學期開設。筆者在從事土木工程CAD課程教學中，注意引導學生回顧和深化畫法幾何與土木工程制圖課程知識。筆者講授圖框、圖層、標注和字體樣式時，引導學生回顧制圖規(guī)則的相關知識；講授道路橋梁等工程圖案例時，引導學生深化理解截切、相貫等知識。大二下學期的學生對工程知識已有初步了解，在土木工程CAD課程教學中，引導學生回顧以往知識，能有助于學生加深對工程圖學的理解。

2.7 組織制圖比賽，提高本課程的應用能力

組織學院級別的或學校級別的制圖比賽，參加省級或國家級的制圖比賽，學生在準備此類比賽中鞏固和深化所學知識，在比賽競爭中提高繪圖技能。學生通過比賽獲得的榮譽與獎學金、密切相關，學習畫法幾何與土木工程制圖的興趣得以激發(fā)，實踐能力也得到鍛煉和提高。

3 結 論

目前《畫法幾何與土木工程制圖》課程教學中存在學生學習興趣不高、部分學生學習進入困境、學生空間想象能力缺乏、學生缺乏工程經(jīng)驗、教師學生缺乏交流和所學知識后續(xù)應用較差等問題。

基于應用型本科注重所學知識的工程應用的要求，提出課程教學改革措施，包括：授課內(nèi)容應緊貼生活和工程實際；教師講授專業(yè)知識的同時要傳授學習方法，以解決部分大一新生學習進入困境的問題；結合日常所見講授，培養(yǎng)學生空間想象能力；以周圍工程結構為案例講解工程制圖，使學生易于理解；講練結合，運用微課和慕課等新型學習手段；在后續(xù)課程教學滲透鞏固本課程知識；組織制圖比賽，提高學生的知識應用能力。