“分解式作圖訓(xùn)練”在工程制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用

趙勝華 劉 晶 張 敏

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

0 引言

工程制圖課程是以幾何學(xué)為基礎(chǔ)，以投影法為方法，研究幾何形體的構(gòu)成、表達(dá)及工程圖樣繪制、閱讀基礎(chǔ)的工程基礎(chǔ)課，具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、教育功能豐富、授課專業(yè)多等特點(diǎn)。課程主要培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和空間想象能力，并訓(xùn)練其運(yùn)用有關(guān)的國家制圖標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，繪制工程圖的基本技能。隨著工程制圖課程的課時壓縮和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入，學(xué)生的手工繪圖訓(xùn)練時間越來越少，導(dǎo)致其手工繪圖能力越來越弱，這不僅不利于理論知識的掌握，更不利于“工匠精神”的培養(yǎng)。經(jīng)過不斷的探索和創(chuàng)新，本文針對工程制圖課程教學(xué)中遇到的問題，結(jié)合課程思政的要求，提出“分解式作圖訓(xùn)練”的繪圖訓(xùn)練方式，將傳統(tǒng)的手工繪圖方式進(jìn)行改進(jìn)，在不額外增加負(fù)擔(dān)的情況下，達(dá)到提高學(xué)生的手工繪圖能力和培養(yǎng)其工程素養(yǎng)的目的，從而提高教學(xué)效果。

1 工程制圖課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

工程制圖課程的授課專業(yè)大致可分為大學(xué)本科機(jī)械類、大學(xué)本科非機(jī)械工科類和大學(xué)本科非工科類三種類型，由于采用學(xué)分制的教學(xué)管理制度，各個高校的工程制圖課程授課學(xué)時受到了極大的壓縮。以桂林理工大學(xué)為例，本科非機(jī)械工科類和本科非工科類專業(yè)的工程制圖課程課時總量由原來的48～80 學(xué)時壓縮到了現(xiàn)在的32～64 學(xué)時，其中學(xué)生數(shù)較多的土木類、測繪類及環(huán)工類等專業(yè)均為32 學(xué)時。在課時總量普遍減少的基礎(chǔ)之上，如何提高工程制圖課程的課堂教學(xué)質(zhì)量是每位授課教師面臨的難題。

在此背景下，很多高校教師開展了相應(yīng)的教學(xué)改革并取得了豐富的教改成果，既構(gòu)建了很多有影響力的課程教學(xué)體系，也形成了一些有實(shí)操意義的教學(xué)方法。在教學(xué)體系的構(gòu)建方面，典型的做法是將工程制圖課程融入學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)的全過程當(dāng)中，加強(qiáng)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的聯(lián)系，避免單個課程的封閉式改革，提倡課程鏈的整體改革與優(yōu)化等。在教學(xué)方法的實(shí)踐方面，主要做法是將計(jì)算機(jī)繪圖、慕課、雨課堂和自建立體模型庫等教學(xué)工具和手段，引入傳統(tǒng)的課堂教學(xué)當(dāng)中，并形成一些有特色的混合式教學(xué)法。以上教改成果對提高工程制圖課程的教學(xué)質(zhì)量具有十分積極的意義。但是，對于大部分高校而言，工程制圖課程仍然是一門獨(dú)立的基礎(chǔ)課，與其他專業(yè)課的聯(lián)系并不緊密。而課程教學(xué)體系的改革涉及面廣，需要學(xué)校或?qū)W院從宏觀層面去協(xié)調(diào)資源的分配，對于普通授課教師來說不具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

此外，隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，各高校為授課教師提供了各種便利的條件，桂林理工大學(xué)也不例外。有了各種便利條件，線上線下等“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)方式得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。盡管教學(xué)手段多樣，但絕大部分工程制圖課程的課堂教學(xué)活動仍然遵循“理論知識講授—課堂練習(xí)—總結(jié)—課后練習(xí)—講評—新的理論知識講授”的過程。其中，工程制圖課程中的“理論知識”并不難理解，講授所需的時間也不多，而學(xué)生們在課堂練習(xí)和課后練習(xí)中需要花費(fèi)大量的時間和精力。因此，如何通過練習(xí)讓學(xué)生掌握繪圖規(guī)范和繪圖步驟才是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過多年的教學(xué)觀察，學(xué)生們在工程制圖課程作業(yè)的練習(xí)中存在以下一些問題。

（1）學(xué)生們的學(xué)習(xí)能力及動手能力有差異。學(xué)習(xí)主動性反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，而學(xué)習(xí)能力是客觀存在的事實(shí)。通過高考進(jìn)入高校的絕大部分學(xué)生都具有較好的學(xué)習(xí)能力，對工程制圖課程的理論知識點(diǎn)學(xué)習(xí)不會太大障礙。俗話說“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，有些同學(xué)理論學(xué)得很扎實(shí)，在做練習(xí)的時候卻不會或不敢動筆畫圖，或者是沒有按照規(guī)范去畫圖。

（2）部分學(xué)生的空間想象能力較差，在立體模型和平面圖形的相互轉(zhuǎn)換過程中很吃力，特別是在組合體的讀法、畫法和軸測圖的表達(dá)方面。還有些同學(xué)雖然理解立體模型，但是圖線表達(dá)得并不完整，比如很多同學(xué)會遺漏曲面組合體中的相貫線。對于此類情況，常規(guī)教學(xué)手段的教學(xué)效果并不明顯，因此，如何幫助碰到諸如此類情況的同學(xué)也能通過工程制圖練習(xí)提高繪圖能力，是值得思考的問題。

2 “分解式作圖訓(xùn)練” 的實(shí)施

2.1 “分解式作圖訓(xùn)練”的內(nèi)容

工程制圖課程的教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)出模塊化和循序漸進(jìn)的特點(diǎn)，模塊化是指知識點(diǎn)可以歸納為投影體現(xiàn)、點(diǎn)線面的投影、基本立體的投影、平面與立體相交、立體與立體相貫、組合體的畫法和讀法、軸測圖畫法和剖視圖畫法等主要內(nèi)容；而這些知識點(diǎn)又是環(huán)環(huán)相扣，互為基礎(chǔ)的，比如點(diǎn)線面的投影是立體投影的基礎(chǔ)，平面與立體相交等又是組合體畫法的基礎(chǔ)等，而要掌握這些知識點(diǎn)需要通過課堂練習(xí)來熟悉，課后練習(xí)來鞏固。因此，在整個的工程制圖課程學(xué)習(xí)過程中，同學(xué)們的整體感覺就是畫圖時間多。而針對練習(xí)中存在的各種問題，筆者嘗試了一種新的繪圖訓(xùn)練方法，并將其稱為“分解式作圖訓(xùn)練”。以圖1 所示組合體的三視圖畫法為例，該組合體可視作由三個簡單形體構(gòu)成：形體①為長方體底板，形體②為帶圓角和圓孔的長方體立板，形體③為切角梯形棱柱；圖2 為畫組合體三視圖的分解作圖步驟，第一步先畫形體①三視圖；第二步是從零開始畫好形體①三視圖后再畫形體②三視圖；第三步是從零開始依次畫好形體①、②三視圖后再畫形體③三視圖并整理、檢查、加深圖線。

圖1 組合體

圖2 畫組合體三視圖

2.2 “分解式作圖訓(xùn)練”的優(yōu)點(diǎn)

實(shí)際上，該繪圖步驟是教材上有關(guān)組合體三視圖繪圖步驟的分解說明，初學(xué)者看到該分解說明基本能理解，學(xué)習(xí)能力較好的同學(xué)能按照分解說明畫出組合體的三視圖，但實(shí)際情況是很多同學(xué)畫出的三視圖會存在不滿足“三等”關(guān)系、漏線甚至畫錯等問題。也就是說，雖然學(xué)生們看明白了怎么畫，但是繪圖時并未嚴(yán)格按照教材上所示的繪圖步驟來做，而工程繪圖就如建造樓房一般，先打好基礎(chǔ)才能修上部結(jié)構(gòu)，沒有循序漸進(jìn)的繪圖步驟就會出現(xiàn)各種問題，再多的練習(xí)也只是在重復(fù)之前的錯誤，練習(xí)的效果就會大打折扣。讓學(xué)生看明白繪圖步驟是一回事，將其轉(zhuǎn)化成自己的繪圖行為是另一回事，因此，“分解式作圖訓(xùn)練”的練習(xí)方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）能加深同學(xué)們對繪圖步驟的理解和記憶。分解式作圖訓(xùn)練的每一步驟都是從零開始繪制，并在前一部分內(nèi)容的基礎(chǔ)之上畫出下一部分，強(qiáng)化記憶了繪圖步驟，大量練習(xí)的目的就變成了繪圖步驟和方法的掌握，讓同學(xué)們做到“想明白”和“畫得對”之間的協(xié)同統(tǒng)一。

（2）能嚴(yán)格約束同學(xué)們按繪圖步驟作圖。這里的“約束”包括兩個方面，一方面大部分同學(xué)能通過該訓(xùn)練方式更深刻地理解繪圖步驟；另一方面所有同學(xué)采用該訓(xùn)練方式通過完成課后作業(yè)，杜絕了部分同學(xué)因偷懶等原因?qū)φ沾鸢刚粘摹盁o用練習(xí)”。長此以往，從而達(dá)到通過課堂及課后練習(xí)鞏固繪圖步驟的作用。

（3）能培養(yǎng)同學(xué)們嚴(yán)格按步驟做事的工程素質(zhì)。俗話說“不積跬步，無以至千里”，無論是畫組合體的三視圖還是繪制工程圖樣，都是畫完一個部分再畫另一個部分，具體到工程施工也是如此。通過分解式作圖訓(xùn)練，能讓同學(xué)們明白再難的工作都可以分解成多個簡單工作后依次完成，培養(yǎng)他們良好的工程素質(zhì)。

2.3 “分解式作圖訓(xùn)練”的不足及對策

雖然“分解式作圖訓(xùn)練”的訓(xùn)練方式具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是每一步驟都從零開始繪制的作圖過程會大大增加同學(xué)們的繪圖工作量，教師在教學(xué)過程中通過以下措施來進(jìn)行彌補(bǔ)。

（1）選取有代表性的練習(xí)題采用“分解式作圖訓(xùn)練”練習(xí)。如平面與曲面立體相交后求三視圖中，選取截交線類型為曲線的這類立體練習(xí)；組合體的三視圖畫法中，選取一兩個疊加構(gòu)成形式和切割構(gòu)成形式的立體練習(xí)；諸如此類，越是畫圖步驟多，構(gòu)型復(fù)雜的組合體可采用該訓(xùn)練方式，同時，可以適當(dāng)減少單次練習(xí)題目的數(shù)量。通過此類練習(xí)，結(jié)合教師的反復(fù)提醒和指導(dǎo)，經(jīng)過一個學(xué)期的訓(xùn)練，同學(xué)們基本養(yǎng)成了按照繪圖步驟畫圖的習(xí)慣，提高了繪圖能力。

（2）可以適當(dāng)采用軟件繪圖替代手工畫圖。相比手工畫圖，計(jì)算機(jī)繪圖更加的快速，畫出的效果也更好，工程制圖與AutoCAD 的融合等教學(xué)方式也是提高教學(xué)效果的一種思路。現(xiàn)在的大學(xué)生接觸電腦機(jī)會多，教師可以通過課外時間教授他們操作AutoCAD 繪圖軟件，或提供學(xué)習(xí)資料，讓同學(xué)們初步掌握計(jì)算機(jī)繪圖技能，從而提高繪圖效率。該方式只能適合部分有條件的同學(xué)，并適當(dāng)引導(dǎo)，教學(xué)過程中主要還是要求以手工畫圖為主。

2.4 “分解式作圖訓(xùn)練”的教學(xué)效果

筆者于2021 年春季學(xué)期，在土木專業(yè)2020 級A班的工程制圖課程教學(xué)過程中采用了“分解式作圖訓(xùn)練”訓(xùn)練方式，同時選取B 班作為對照班級，兩個班級的生情、學(xué)生數(shù)量相當(dāng)，教學(xué)進(jìn)度相同。從平時的作圖練習(xí)來看，A 班的同學(xué)們表現(xiàn)更好。通過兩個班級在學(xué)期末的綜合成績對比可以看出：A 班的不及格率及合格率更低，而中等偏上的成績比率更高，兩個教學(xué)班中良好及優(yōu)秀的比例相當(dāng)，說明“分解式作圖訓(xùn)練”訓(xùn)練方式對提高及格率，拔高平均成績起到一定的作用。

3 結(jié)語

在縮減課時的大背景下，提高工程制圖課程的教學(xué)質(zhì)量，特別是提高學(xué)生的手工作圖能力是每個工程圖學(xué)教師面臨的挑戰(zhàn)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的各種教學(xué)方式和方法給老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了極大的便利，起到積極的作用，但是所有的理論學(xué)習(xí)終究還是需要通過大量的手工作圖練習(xí)來檢驗(yàn)和鞏固。本文基于日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，嘗試采用了“分解式作圖訓(xùn)練”的訓(xùn)練方式，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，驗(yàn)證了其在教學(xué)中的效果，為提高工程制圖課程的教學(xué)效果提供了參考方法。