《土木工程制圖》課程教學(xué)思路創(chuàng)新的分析與探討

李琦

摘 要：如何正確引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展空間思維訓(xùn)練，激發(fā)他們的專(zhuān)業(yè)興趣已經(jīng)引起教學(xué)實(shí)踐者的廣泛關(guān)注。本文基于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查，深入分析了土木制圖課程面臨的一些共性問(wèn)題，探討了課程教學(xué)的創(chuàng)新方法，重點(diǎn)闡釋了針對(duì)空間思維的創(chuàng)新教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：工程制圖;問(wèn)卷調(diào)查;空間思維;創(chuàng)新

一、引言

工程制圖是各類(lèi)高校工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課，通常是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。在土木工程專(zhuān)業(yè)中，主要涉及各種工程設(shè)施的建設(shè)，學(xué)生必須掌握制圖、讀圖、繪圖的基本知識(shí)，具備讀圖、寫(xiě)圖的能力?？臻g思維能力的需求量很大，土木工程制圖課程的重要性顯而易見(jiàn)。土建制圖課程一般包括繪圖幾何和建筑制圖兩個(gè)方面。將空間幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題，通過(guò)投影特征分析空間幾何元素的形狀尺寸和位置關(guān)系等實(shí)際問(wèn)題，它要求學(xué)生具有較高的空間想象力和邏輯思維能力;建筑制圖部分將畫(huà)法幾何中涉及到的一些原理融入到土木工程中，將三維的建筑形體或構(gòu)件轉(zhuǎn)化為平面形狀進(jìn)行研究，是以空間思維為基礎(chǔ)的，而空間思維又是學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重點(diǎn)。這兩部分內(nèi)容對(duì)于剛接觸土木工程的大一新生來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。如今，現(xiàn)代教學(xué)方法和學(xué)習(xí)媒體日新月異，如何在新形勢(shì)下引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生對(duì)土木工程的興趣，是一大挑戰(zhàn)。激發(fā)土木工程的興趣，提高課堂教學(xué)水平，應(yīng)該成為每個(gè)土木工程制圖課程教師的日常思考。

本文首先采取調(diào)查問(wèn)卷的方式深入了解學(xué)生對(duì)土木工程制圖課程的基本認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上分析總結(jié)出課程教學(xué)中普遍存在的常見(jiàn)問(wèn)題，并針對(duì)課程教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新提出一些可行的新思路，可以為土木工程制圖課程建設(shè)提供參考，為打造更加生動(dòng)、豐富、有趣的課堂提供幫助。

二、課程教學(xué)常見(jiàn)問(wèn)題的調(diào)查與分析

筆者在文獻(xiàn)研究、實(shí)踐總結(jié)和師生交流的基礎(chǔ)上，發(fā)起了一次借助網(wǎng)絡(luò)媒體對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐的電子問(wèn)卷調(diào)查設(shè)置的。

內(nèi)容包括空間思維對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)的重要性，本課程對(duì)提高教育質(zhì)量的重要性、本課程對(duì)提高教育質(zhì)量的重要性"?？臻g思維的幫助有多大？在已經(jīng)學(xué)過(guò)的大學(xué)課程中，這門(mén)課程的難度如何？高中立體幾何對(duì)這門(mén)課程的幫助有多大？幫助程度，繪圖的幾何部分與建筑制圖部分是否有脫節(jié)。

本次調(diào)查共收回80份問(wèn)卷，其中男生62份，女生18份。調(diào)查結(jié)果顯示，受訪者一致認(rèn)同空間思維能力對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重要性，認(rèn)為非常重要。"這反映了土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)空間思維重要性的一致認(rèn)同。當(dāng)被問(wèn)及本課程對(duì)提高空間思維能力有多大幫助時(shí)，68.75%的學(xué)生表示非常有幫助。27.5%的學(xué)生認(rèn)為有點(diǎn)幫助，只有3.75%的學(xué)生認(rèn)為"沒(méi)有幫助"，這反映出《土木工程制圖》課程對(duì)空間思維能力的培養(yǎng)具有重要作用。筆者還調(diào)查了學(xué)生對(duì)該課程在所學(xué)課程中的難度排序，結(jié)果顯示，認(rèn)為該課程"最難"或"難"的。的學(xué)生占60%，其中15%的學(xué)生認(rèn)為這門(mén)課程是"最難"的。以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土木工程專(zhuān)業(yè)為例，高等數(shù)學(xué)和大學(xué)化學(xué)與制圖課程同時(shí)開(kāi)設(shè)。是公認(rèn)的頭疼課程，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，所以土木工程制圖的學(xué)習(xí)對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)是有難度的。的。

具體教學(xué)內(nèi)容，調(diào)查結(jié)果反映出兩個(gè)比較突出的特點(diǎn)。第一，高中立體幾何知識(shí)在本課程的學(xué)習(xí)中起著重要作用。超過(guò)九成的被調(diào)查者認(rèn)為高中立體幾何知識(shí)對(duì)其本課程的學(xué)習(xí)有幫助，認(rèn)為對(duì)其本課程的學(xué)習(xí)非常有幫助的被調(diào)查者超過(guò)半數(shù)。在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)充分重視高中立體幾何及其與畫(huà)圖幾何的聯(lián)系，考慮到學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的個(gè)體差異。其二，畫(huà)法幾何與建筑制圖的脫節(jié)現(xiàn)象比較明顯，超過(guò)八成的受訪者的。

認(rèn)為這兩部分的教學(xué)內(nèi)容存在脫節(jié)問(wèn)題，甚至有10%的學(xué)生認(rèn)為脫節(jié)問(wèn)題很?chē)?yán)重。一方面應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到這是制圖課程的屬性所帶來(lái)的必然結(jié)果，另一方面也要正視二者的區(qū)別與聯(lián)系。

三、教學(xué)方法創(chuàng)新探討

針對(duì)土木工程制圖的課程特點(diǎn)及其存在的共性問(wèn)題，本部分將對(duì)土木工程制圖的創(chuàng)新教學(xué)方法進(jìn)行探討。

（1）借助立體幾何知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為高中立體幾何知識(shí)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)是有幫助的，在課堂上應(yīng)注意調(diào)用學(xué)生的高中知識(shí)基礎(chǔ)。剛進(jìn)入大學(xué)的一年級(jí)新生和剛剛結(jié)束高中學(xué)習(xí)的學(xué)生，一方面有扎實(shí)的立體幾何基礎(chǔ)，另一方面對(duì)大學(xué)充滿了好奇心，有的甚至?xí)械綗o(wú)所適從。在課堂上應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用立體幾何的知識(shí)，或用一兩道具體的高考題引出畫(huà)法幾何的知識(shí)，這樣更容易讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)產(chǎn)生共鳴，幫助他們把所學(xué)的知識(shí)和將要學(xué)習(xí)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，保持學(xué)習(xí)的連續(xù)性。同時(shí)，也要幫助學(xué)生樹(shù)立信心，快速進(jìn)入專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（2）正視畫(huà)圖幾何部分與建筑制圖部分的辯證關(guān)系。

一方面，要明確兩者的重要區(qū)別，畫(huà)法幾何對(duì)空間想象力和邏輯思維能力要求較高，而建筑制圖則更強(qiáng)調(diào)土木工程制圖知識(shí)?？梢圆捎媚K化教學(xué)法，為這兩個(gè)模塊分配固定的教學(xué)時(shí)數(shù)，每個(gè)模塊都有自己感興趣的領(lǐng)域。一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和專(zhuān)業(yè)繪圖能力。另一方面，也要加強(qiáng)二者之間的相互聯(lián)系，土木工程專(zhuān)業(yè)畫(huà)法既從屬于圖形幾何投影原理，又發(fā)展了許多土木工程學(xué)科特有的繪圖方法和規(guī)范;繪圖幾何是建筑制圖原理的內(nèi)在組成部分，而建筑制圖是繪圖的幾何部分，專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，二者是相互排斥的。在課堂教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)兩者的相互聯(lián)系，幫助學(xué)生掌握兩者的知識(shí)原理。

（3）基于動(dòng)態(tài)三維模型的創(chuàng)新教學(xué)方法

考慮到空間思維能力在本課程學(xué)習(xí)中的重要性，我專(zhuān)門(mén)調(diào)查了學(xué)生對(duì)幾種創(chuàng)新幾何三維模型的認(rèn)知情況教

學(xué)方法的認(rèn)可度，“教師展示幾何實(shí)體”、“學(xué)生制作幾何實(shí)體”、“教師構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維模型”和“學(xué)生操作空間想象游戲”這4種方法的認(rèn)可度均超過(guò)六成，其中“教師構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維模型”的認(rèn)可度更是超過(guò)了八成，這充分體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)于創(chuàng)新教學(xué)方法的渴求。筆者在教學(xué)實(shí)踐中借助商業(yè)軟件構(gòu)建了一些復(fù)雜形體的三維模型，這些三維模型的優(yōu)勢(shì)在于動(dòng)態(tài)演示，以及任意角度投影圖像的一鍵生成。學(xué)生在觀摩過(guò)程中可以直觀感受形體的空間特征以及投影的形成過(guò)程，靈活生動(dòng)，取得了良好的教學(xué)效果。在實(shí)踐中可以充分發(fā)揮三維軟件的建模優(yōu)勢(shì)，形成與課程內(nèi)容配套的動(dòng)態(tài)三維模型，隨課時(shí)推進(jìn)可以靈活調(diào)用模型庫(kù)。另外，在課程進(jìn)行到中后期，可嘗試結(jié)合“展開(kāi)圖”內(nèi)容實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，即布置學(xué)生分組開(kāi)展折紙建造復(fù)雜建筑形體的項(xiàng)目化實(shí)踐，完成二維圖紙到三維模型的轉(zhuǎn)換，這是投影的逆過(guò)程，對(duì)于鞏固投影知識(shí)、提升空間思維能力具有很大促進(jìn)作用，同時(shí)也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造思維。

四、結(jié)語(yǔ)

《土木工程制圖》是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，新形勢(shì)下的工程制圖課程對(duì)學(xué)生的空間思維能力與閱讀繪制圖紙技能提出了更高要求，如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)訓(xùn)練空間思維、激發(fā)他們的專(zhuān)業(yè)興趣應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。本文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)研，深入分析了土木制圖課程所面臨的一些共性基礎(chǔ)問(wèn)題，闡明了立體幾何知識(shí)在本課程學(xué)習(xí)中發(fā)揮的重要作用，以及畫(huà)法幾何與建筑制圖的辯證關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，對(duì)《土木工程制圖》課程教學(xué)的方法創(chuàng)新進(jìn)行了探討，并提出一些可行的新思路，重點(diǎn)針對(duì)空間思維的培養(yǎng)闡釋了幾種教學(xué)方法的創(chuàng)新舉措。本文可為土木工程制圖課程創(chuàng)新提供參考，為營(yíng)造更加生動(dòng)有趣的課堂氛圍提供幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚軍.畫(huà)法幾何與建筑制圖模塊化教學(xué)改革研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2016，（29）：205-206.

[2] 秦丙克，籍永華，范佳鑫，等《.工程制圖》課程的教學(xué)方法分析與探討[J].教育教學(xué)論壇，2014，26（6）：109-110.

[3] 李鳳蓮.以學(xué)生為中心的工程制圖教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2017，48（11）：182-183.