《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》課程的現(xiàn)狀分析及發(fā)展探索

姚 爽 趙 亮

長(zhǎng)江師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院（408100）

1 背景

《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》課程是土木工程類(lèi)如建筑學(xué)、土木工程、城市規(guī)劃、給排水工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課[1]。 它貫穿于土木工程建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中，是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必須掌握的一門(mén)重要課程。其目的就是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于三維形體及其相關(guān)位置的空間邏輯思維能力及看圖和繪圖能力，并通過(guò)實(shí)訓(xùn)課程培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力，為后續(xù)的“房屋建筑學(xué)”、“CAD 繪圖”等課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》課程共安排了56個(gè)學(xué)時(shí)， 其中42 個(gè)學(xué)時(shí)為課堂教學(xué)、14 個(gè)學(xué)時(shí)為試驗(yàn)。 課堂教學(xué)主要以書(shū)本和PPT 為主，教授學(xué)生關(guān)于三面投影、剖面圖、建筑工程圖、結(jié)構(gòu)工程圖的基本知識(shí)；試驗(yàn)主要是繪制實(shí)際生活中的簡(jiǎn)單的三維立體，作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充和拓展，幫助同學(xué)們更好地理解立體、組合體的投影規(guī)律。

由于近幾年“新工科”的大力推廣，對(duì)傳統(tǒng)的工科專(zhuān)業(yè)也產(chǎn)生了極大的沖擊。在此背景下，《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》 作為建筑工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課，也有著迫切的改革需求。文章結(jié)合行業(yè)對(duì)于“新工科” 的要求及土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)自身的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式、教學(xué)實(shí)訓(xùn)等方面出發(fā)，提出課程教學(xué)改革的新思路和新方向。

2 課程簡(jiǎn)介

《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》作為土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課之一， 主要講授了三面投影體系、平面立體、剖面圖、斷面圖及建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)工程圖等方面的基礎(chǔ)入門(mén)知識(shí)。 根據(jù)以往的教學(xué)大綱，可以將本課程分為三大部分。第一部分包括制圖基本技能、投影基礎(chǔ)知識(shí)、投影變換。這部分的教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生理解三面投影體系；要求學(xué)生熟練掌握直線及平面的投影特性、直線與平面、平面與平面的相對(duì)位置的投影特點(diǎn)和制圖方法， 了解投影變換的相關(guān)內(nèi)容[2]。第二部分包括基本立體、組合體、軸側(cè)投影、形體的表達(dá)方法。這部分的教學(xué)重點(diǎn)在于基本立體及形體的表達(dá)方法； 要求學(xué)生熟練掌握平面立體表面的點(diǎn)、線的制圖方法，掌握剖面圖及斷面圖的形成，了解軸側(cè)投影的繪制方法、組合體的識(shí)圖和制圖方法。 第三部分包括標(biāo)高投影、建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖、設(shè)備施工圖。這部分的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握建筑平立剖面圖、結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖、基礎(chǔ)圖以及水暖電專(zhuān)業(yè)施工圖的圖示方法。

從第一部分到第三部分，可以說(shuō)是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，第一部分是本課程的重點(diǎn)及難點(diǎn)，尤其是點(diǎn)線面的投影方法，直線、平面的投影關(guān)系。 熟練掌握投影關(guān)系是學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)。 有了對(duì)點(diǎn)、線、面投影規(guī)律的基本認(rèn)知，才能較好地理解基本立體以及形體的表達(dá)方法；知道了平面上的點(diǎn)、線的投影規(guī)律，才能做出帶有曲面的三維立體的投影；有了對(duì)基本立體及形體平面、斷面、剖面圖的認(rèn)識(shí)，才能輕松地學(xué)習(xí)和掌握與建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備施工圖相關(guān)課程知識(shí)。

3 現(xiàn)狀教學(xué)形式及主要存在的問(wèn)題

《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》作為土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)每個(gè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，具有學(xué)分高、課程難的特點(diǎn)。 課程中有關(guān)三維物體投影的理論教學(xué)抽象、枯燥、對(duì)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力要求極高；對(duì)于僅有高中立體幾何知識(shí)的大一新生而言，是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。大一新生對(duì)新的學(xué)習(xí)環(huán)境、新的學(xué)習(xí)方法尚未適應(yīng)，在專(zhuān)業(yè)形體方面也沒(méi)有知識(shí)積累，所以會(huì)感到本課程的學(xué)習(xí)難度很大，尤其是難以理解畫(huà)法幾何中與點(diǎn)線面投影相關(guān)的一些難點(diǎn)，這對(duì)教師來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。如果這個(gè)章節(jié)的教學(xué)效果不理想，在后面的教學(xué)中就會(huì)出現(xiàn)“一步差，步步差”的現(xiàn)象。所以，培養(yǎng)大一新生基本的空間想象力和空間邏輯思維能力， 為課程教學(xué)打好基礎(chǔ)，是這門(mén)課程的教學(xué)改革方向。

可以從教學(xué)方式改革著手，調(diào)整教學(xué)方法和策略，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，讓學(xué)生參與到講授和問(wèn)答環(huán)節(jié)中， 將學(xué)到的知識(shí)迅速轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。 本課程知識(shí)呈遞進(jìn)關(guān)系，如果學(xué)生沒(méi)有充分理解和掌握點(diǎn)線面的投影規(guī)律及關(guān)系，就很難學(xué)好基本立體的投影、剖面和斷面圖等知識(shí)，甚至讀圖都會(huì)非常困難，所以怎樣提高“點(diǎn)線面”部分的教學(xué)質(zhì)量，是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

4 教學(xué)內(nèi)容改革策略

《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握閱讀和繪制工程圖紙的理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和繪制工程圖紙的技能，為后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)、專(zhuān)業(yè)技能的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)[3]。

如今，BIM、CAD 等制圖軟件已得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)手工制圖已完全退出舞臺(tái)。 教學(xué)過(guò)程中，可以相對(duì)弱化手工繪圖部分，如第六章“組合體”中組合體試圖的畫(huà)法、第八章“形體”中圖樣表達(dá)方法的畫(huà)法舉例；重點(diǎn)加強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的讀圖部分，如第六章“組合體”中組合體試圖的讀圖、第八章“形體”中圖樣表達(dá)方法的畫(huà)法舉例。 由于新版BIM、CAD 軟件中已經(jīng)可以將平面圖轉(zhuǎn)為軸側(cè)投影圖，故第7 章“軸側(cè)投影”中針對(duì)軸側(cè)投影的手工繪制方法也可轉(zhuǎn)變?yōu)榱私鈨?nèi)容。

對(duì)于第三章“投影轉(zhuǎn)換”及第四章“曲線曲面的投影”也可以由掌握內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)槭煜?nèi)容。 因?yàn)樵诮虒W(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，僅僅是第二章的點(diǎn)線面及點(diǎn)線面的關(guān)系，學(xué)生學(xué)到后期就已經(jīng)有些疲乏，第三章和第四章在整體難度上會(huì)更大一些，故這兩章內(nèi)容可轉(zhuǎn)為熟悉內(nèi)容， 讓學(xué)生在上課過(guò)程中有一定的緩沖，為第五章的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

5 教學(xué)方法改革策略

2019 年6 月頒布的《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見(jiàn)》要求 “強(qiáng)化課堂主陣地作用， 切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量”。 可以將這條意見(jiàn)應(yīng)用于《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》課程的教學(xué)中。

5.1 優(yōu)化教學(xué)方式

教師在課前要指導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)，尤其是第二章的點(diǎn)線面部分，要讓同學(xué)們提前看書(shū)。 上課時(shí)要講清重點(diǎn)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考；下課前要留出5 min 時(shí)間， 為學(xué)生勾畫(huà)出下節(jié)課的重點(diǎn)段落和重點(diǎn)內(nèi)容，讓同學(xué)們有針對(duì)性地預(yù)習(xí)定義、定理及例題?？梢远嘧龅谰?。 道具要做得直觀、顏色鮮艷，一方面可以吸引學(xué)生的注意力， 一方面可以方便學(xué)生理解。 在第二章的教學(xué)過(guò)程中，每節(jié)課的前5 min 用于為同學(xué)們總結(jié)上節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，讓學(xué)生們盡快進(jìn)入上課的狀態(tài)；已經(jīng)進(jìn)入狀態(tài)的學(xué)生可以復(fù)習(xí)上節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，這樣有助于課堂教學(xué)。

5.2 加強(qiáng)教學(xué)管理

乘著“新工科”這艘快船，順應(yīng)新形勢(shì)，制訂新計(jì)劃，優(yōu)化教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)，加強(qiáng)課程日常監(jiān)督。 教師要提前10 min 到達(dá)教室，學(xué)生要簽到。 在比較枯燥的定義部分的教學(xué)中，可以隨機(jī)抽點(diǎn)學(xué)生給大家讀定義，既可以活躍課堂氣氛，又可以加深同學(xué)們對(duì)定義的理解。

5.3 加強(qiáng)作業(yè)輔導(dǎo)

課堂練習(xí)與課后作業(yè)相結(jié)合，及時(shí)鞏固學(xué)到的知識(shí)。 教師要根據(jù)課堂練習(xí)及課后作業(yè)的情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行差異化輔導(dǎo)；探索彈性作業(yè)和發(fā)散思維型作業(yè)，不斷提高作業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。 建立學(xué)生幫扶制度，杜絕“一人寫(xiě)，眾人抄”的現(xiàn)象，為學(xué)有余力的學(xué)生拓展學(xué)習(xí)空間。 讓同學(xué)上臺(tái)參與講解，更深刻地掌握知識(shí)點(diǎn)。 教師還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行差異化教學(xué)和個(gè)別化指導(dǎo)，也可以組織同學(xué)們開(kāi)展課堂討論活動(dòng)。

5.4 積極應(yīng)用新技術(shù)

推進(jìn)“雨課堂”及“學(xué)習(xí)通”教學(xué)軟件的應(yīng)用，建立《畫(huà)法幾何與土木工程制圖》課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。此類(lèi)軟件平臺(tái)具有簽到和隨機(jī)點(diǎn)名功能，有助于教學(xué)管理；學(xué)生還可以隨時(shí)發(fā)布彈幕、匿名提問(wèn)，極大地增強(qiáng)了課堂教學(xué)的互動(dòng)性、趣味性，有助于活躍課堂氣氛，消除學(xué)生對(duì)本課程枯燥、難懂的印象。 同時(shí)，教學(xué)軟件的匿名功能也很好地解決了學(xué)生“想問(wèn)又不敢舉手”的問(wèn)題。