劉樹元，林宏劍，劉文莉

以工程人才培養(yǎng)為目標的工程制圖課程教學(xué)改革實踐

劉樹元，林宏劍，劉文莉

（臺州學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江臺州318000）

針對《畫法幾何與工程制圖》的課程性質(zhì)、教學(xué)現(xiàn)狀。在工科專業(yè)的地位、作用以及社會對工程人才的需求，如何構(gòu)建新型課程體系和多層次教學(xué)平臺，改革課堂教學(xué)模式和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提出了作者的一些看法和采取的具體措施。實踐表明，以工程人才培養(yǎng)為目標的工程制圖課程教學(xué)改革有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力，可為國內(nèi)同類院?！懂嫹◣缀闻c工程制圖》及其相關(guān)課程教學(xué)提供參考。

工程制圖；工程人才；工程案例；教學(xué)模式

黨的十七大以來，黨中央、國務(wù)院作出了走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人才強國等一系列重大戰(zhàn)略部署，這對高等工程教育改革發(fā)展提出了迫切要求。走中國特色新型工業(yè)化道路迫切需要培養(yǎng)一大批能夠適應(yīng)和支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程人才；建設(shè)創(chuàng)新型國家，提升我國工程科技隊伍的創(chuàng)新能力，迫切需要培養(yǎng)一大批創(chuàng)新型工程人才；增強綜合國力，應(yīng)對經(jīng)濟全球化的挑戰(zhàn)，迫切需要培養(yǎng)一大批具有競爭力的工程人才。

《畫法幾何與工程制圖》（以下簡稱“工程制圖”）課程是給水排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是工科學(xué)生的“工程語言”，是培養(yǎng)給排水專業(yè)工程技術(shù)人才必需的重要基礎(chǔ)課程之一［1，2］。該課程的教學(xué)目的是要求學(xué)生掌握投影的基本理論和方法，培養(yǎng)其讀圖能力、圖示能力、空間想象和思維能力以及繪圖技能，借助圖形表達來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)［2］。

1　現(xiàn)有工程制圖教學(xué)中存在的問題

長期以來，涉及到工程制圖課程的教學(xué)改革較多，已經(jīng)取得了多項值得肯定的教學(xué)成果。但是，也應(yīng)該看到，現(xiàn)有的工程制圖課程教學(xué)還存在許多問題，主要有：

（1）教學(xué)方法落后于課程本身的發(fā)展趨勢。在各種繪圖軟件中，三維繪圖技術(shù)漸漸成為必備的組成模塊，對于點線面特別是工程形體的表達，三維技術(shù)有著無可替代的直觀優(yōu)勢［3］。但是，目前的工程制圖教學(xué)中依然依靠模型來演示空間幾何形體，對于三維繪圖技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用、對于學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)沒有引起足夠的重視。

（2）教學(xué)內(nèi)容專業(yè)本體色彩淡化，與后續(xù)專業(yè)知識疏離。工程制圖過度強化各個工科專業(yè)共性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而對于體現(xiàn)專業(yè)特色的專業(yè)制圖部分則過于弱化，缺乏對于專業(yè)工程圖樣各相互聯(lián)系部分的詳細分析和引導(dǎo)［4］，尤其對于將在今后專業(yè)課中能夠用到的有關(guān)知識語焉不詳，導(dǎo)致課程知識體系欠缺契合性、邏輯性和系統(tǒng)性，給教與學(xué)帶來一定困難。

（3）實踐教學(xué)忽視了學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前的實踐教學(xué)依然注重二維工程圖樣的描繪，學(xué)生只是學(xué)會了從紙質(zhì)版本到電子版本的轉(zhuǎn)變，缺少工程實例的觀察、接觸和繪圖表達［5］，欠缺工程素養(yǎng)的基本訓(xùn)練和積極主動的學(xué)習(xí)興趣的激勵，從而更加談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［6，7］。

因此，探索一套以創(chuàng)新思維與設(shè)計繪圖能力培養(yǎng)為核心、新型教育技術(shù)為手段、緊密結(jié)合專業(yè)特色培養(yǎng)要求，有利于培養(yǎng)和提高培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)及工程設(shè)計能力的行之有效的教學(xué)方法，對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的參考和借鑒作用［8］。

2　工程制圖教學(xué)改革的主要內(nèi)容及預(yù)期目標

由以上分析能夠看出，工程制圖教學(xué)在工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新方面的基礎(chǔ)作用還沒有得到足夠的重視，相應(yīng)的改革和研究還很滯后，尤其在教育部2010年提出“卓越工程師”培養(yǎng)計劃后，這種滯后現(xiàn)象越發(fā)顯著［7，8］。為了促進工程制圖課程在以工程素質(zhì)培養(yǎng)為目標的教學(xué)中的發(fā)展，促進改革教學(xué)的順利進行，我們有必要對本科院校工程制圖課程改革問題進行深入的思考和研究。

2.1主要教學(xué)改革內(nèi)容

主要教學(xué)改革內(nèi)容包括以下4個方面。

（1）構(gòu)建專業(yè)本色突出的新型工程制圖課程教學(xué)體系；

（2）探索適合工程素質(zhì)教育的開放式教學(xué)模式；

（3）構(gòu)建適合工程素質(zhì)教育的多層次教學(xué)平臺；

（4）以工程項目為引領(lǐng)、以工程意識、工程素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，改革實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.2預(yù)期教學(xué)改革目標

通過工程制圖課程教學(xué)改革的實施，期望達到以下兩個目標。

（1）建立以提高教學(xué)質(zhì)量為核心，以工程圖樣為載體、以創(chuàng)新思維與構(gòu)型能力培養(yǎng)為宗旨，以工程意識、工程素質(zhì)培養(yǎng)為關(guān)鍵的課程新體系；

（2）培育學(xué)生的工程意識和良好的工程素質(zhì)，強化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3　具體研究方法和操作措施

以臺州學(xué)院建筑工程學(xué)院2013級給排水科學(xué)與工程專業(yè)第二學(xué)期的《工程制圖及CAD》課程為教學(xué)改革實施對象，按照上述教學(xué)改革內(nèi)容，分別在“新型工程制圖課程教學(xué)體系構(gòu)建”、“開放式教學(xué)模式探索”、“多層次教學(xué)平臺”和“實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革”四個方面進行了教學(xué)改革實踐?，F(xiàn)分述如下。

3.1具體研究方法

主要采用理論分析、調(diào)查研究和實踐檢驗相結(jié)合的方法進行研究。首先，以給排水科學(xué)與工程專業(yè)工程制圖教學(xué)為研究對象，采用理論分析的方法，對工程制圖課程、專業(yè)培養(yǎng)計劃、專業(yè)教學(xué)大綱以及專業(yè)知識體系進行系統(tǒng)地分析和梳理，在掌握專業(yè)知識脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，尋找各個知識點的契合性，做好工程制圖知識點的定位、歸類和整合工作；其次，采用調(diào)查研究的方法，從近年來出版的文獻、書籍、網(wǎng)站中確定給排水科學(xué)與工程專業(yè)各個知識點中具有代表性和適用性的工程實例，并進行系統(tǒng)地歸納和整理，爭取與專業(yè)理論知識點耦合；最后，在上述工作的基礎(chǔ)上，擬定本課程理論和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。并堅持由淺入深，由表及里的過程，在理論教學(xué)和實踐教學(xué)中進行嘗試，同時構(gòu)建過程考核和監(jiān)督評價體系，隨時驗證教學(xué)效果，隨時總結(jié)經(jīng)驗和改正錯誤。

3.2具體操作措施及做法

在正確認識工程制圖課程的教學(xué)目標、任務(wù)及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對于工程制圖課程教學(xué)體系的主線、核心和支撐載體進行重新定位。努力建立既符合現(xiàn)代教學(xué)特征，又能體現(xiàn)傳統(tǒng)價值，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力的課程新體系。

新型課程教學(xué)體系的建設(shè)主要以教學(xué)大綱的修訂為抓手。修訂教學(xué)大綱的指導(dǎo)思想是適應(yīng)當前臺州學(xué)院地方性、應(yīng)用性的辦學(xué)定位，同時要契合給排水科學(xué)與工程專業(yè)，體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課的課程地位，另外，爭取做到與時俱進，體現(xiàn)知識的更新?lián)Q代?；谝陨现笇?dǎo)思想，在原有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，對于部分課程內(nèi)容和課時進行了調(diào)整。

在原有《工程制圖及CAD》教學(xué)大綱基礎(chǔ)上，主要突出了四個方面內(nèi)容。

（1）在“課程基本要求”中強調(diào)學(xué)生工程意識和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，注重提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力；

（2）在“課程基本內(nèi)容”中增加了應(yīng)用計算機輔助繪圖技術(shù)進行三維繪圖技能的課程，以此更新教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生快速建立三維構(gòu)型能力；

（3）在“實踐教學(xué)”環(huán)節(jié)強調(diào)工程引領(lǐng)作用，增加習(xí)題課的課時比重；

（4）在“評價與考核”環(huán)節(jié)注重過程考核、過程控制和過程監(jiān)督機制建設(shè)，增加平時成績的占比。

3.3開放式課堂教學(xué)模式探索

改變以教師為中心的填鴨式教學(xué)模式，變灌輸式教學(xué)為啟發(fā)式、互動式、討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自助學(xué)習(xí)的熱情，糾正學(xué)生不良的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)行為。

具體做法是：

（1）引入工程案例，擴大課堂外延。注重將學(xué)生周邊的工程實例引入課堂教學(xué)中，并集中帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)實際工程案例，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。如在講授工程形體章節(jié)時將校內(nèi)的各種建筑構(gòu)型引入，并與教材中的構(gòu)型進行橫向比對，建立教材知識與實際工程之間的紐帶；在講授本專業(yè)施工圖知識時，所列舉案例為學(xué)生公寓室內(nèi)給排水系統(tǒng)，方便學(xué)生隨時進行觀察和理解。這樣做的好處是擴大了課堂的外延，將課堂教學(xué)引向了課堂之外，幫助學(xué)生建立本課程與工程專業(yè)知識之間的聯(lián)系紐帶。

（2）分組學(xué)習(xí)，互促互進。在課程進行兩周后，按照平時成績高低將學(xué)生穿插組成每3人1組，3人的課堂成績、作業(yè)成績和習(xí)題課成績?nèi)∑骄禐?人的平時成績，激勵學(xué)生互幫互助、互相監(jiān)督，共同學(xué)習(xí)，共同進步，全班60名同學(xué)共分成了20組。

（3）隨堂練習(xí)，及時鞏固?！豆こ讨茍D》是一門邏輯性和實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，因此，為保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，檢驗教師的教學(xué)效果，在每2～3課時中專門開辟0.5～1課時的隨堂練習(xí)時間，在練習(xí)過程中，教師隨時答疑，學(xué)生隨時提問，并做當堂驗收。

（4）前排激勵，積極爭先。對于在一學(xué)期學(xué)習(xí)過程中一定比例課時均坐在前排的同學(xué)給予適當?shù)钠綍r成績分數(shù)獎勵，幫助和鼓勵學(xué)生建立長期的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，參與到課堂教學(xué)和討論中來，建立了長效的過程監(jiān)督機制。本學(xué)期的工程制圖教學(xué)中計有20名同學(xué)受到了獎勵。

3.4多層次教學(xué)平臺建設(shè)

開發(fā)集二維投影圖、三維模型及動畫于一體的多媒體系列課件，動態(tài)地演示和模擬空間幾何元素之間的相對位置，并展示從三維立體到平面圖形、從平面圖形到三維立體的表現(xiàn)過程與方法。同時充分利用語音聊天工具，與學(xué)生進行網(wǎng)絡(luò)互動和指導(dǎo)，形成一個多層次、多視角的立體學(xué)習(xí)平臺。

（1）教學(xué)場所。除傳統(tǒng)的教室、計算機房和繪圖教室外，因地制宜地建立工程實景課堂，主要指以校內(nèi)各類辦公樓和學(xué)生寢室為主的室內(nèi)給排水教學(xué)現(xiàn)場、各類校內(nèi)景觀用水區(qū)組成的室外給排水教學(xué)現(xiàn)場。

（2）多媒體。除傳統(tǒng)的講授二維投影多媒體教學(xué)課件外，按照工程制圖課程的最新發(fā)展，開發(fā)和制作了完整的講授三維投影知識的多媒體教學(xué)課件。三維多媒體課件的開發(fā)，既是工程制圖課程最新知識體系的要求，又對學(xué)生構(gòu)建立體思維和空間想象能力、輔助學(xué)習(xí)二維投影知識具有重要作用。

（3）網(wǎng)絡(luò)互動交流平臺。利用網(wǎng)絡(luò)的方便快捷，建立學(xué)習(xí)網(wǎng)站以及QQ群等互動交流平臺，將教學(xué)從傳統(tǒng)的課堂延伸到課堂之外的虛擬空間，大大拓展了教與學(xué)的自由度，提升了教師與學(xué)生的交流和互動效果，有助于學(xué)生快速解決學(xué)習(xí)本課程的難題，教師則可以對于學(xué)習(xí)中的難點問題隨時掌握并重點講解。

3.5實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是工程制圖課程特點的重要體現(xiàn)，也是學(xué)生實踐動手能力、圖示能力以及平面和空間轉(zhuǎn)化能力的重要培養(yǎng)途徑。因此，在實踐環(huán)節(jié)主要通過以下三種途徑進行嘗試和改革。

（1）重視和強調(diào)手工繪圖的重要性?；谑止だL圖是計算機輔助繪圖基礎(chǔ)的認識，將增加手工作業(yè)量和培養(yǎng)課時分別增加了原來的兩倍，培養(yǎng)對于圖紙的感性認識和讀圖繪圖技能，增強對于繪圖過程和程序的整體把握，為計算機輔助繪圖技能的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)；并且有針對性地增加具有專業(yè)傾向性的描圖訓(xùn)練，接觸、了解繼而掌握本專業(yè)圖樣的專業(yè)圖例、圖標和繪制方法，增強學(xué)生對于本專業(yè)知識的接觸和了解。專業(yè)圖樣描繪量較上一學(xué)年增加30%。

（2）增加工程實例的手工圖示訓(xùn)練。將全班學(xué)生分成20組，任務(wù)為將校園建筑內(nèi)的室內(nèi)給排水系統(tǒng)繪制成平面布置圖和系統(tǒng)圖，每組選擇一個建筑物，不允許重復(fù)。每組3人，其中2人負責(zé)測量，另外1人負責(zé)繪圖，但要求全程3人都要參與，做到分工明確，人人參與。目的是使學(xué)生將所學(xué)知識真正應(yīng)用到實際工程的觀察和理解中，對學(xué)生的專業(yè)設(shè)備認知能力和測繪能力進行實戰(zhàn)演練，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的專業(yè)圖紙認知和圖示能力、協(xié)調(diào)組織能力、團結(jié)協(xié)作能力和動手操作能力，激發(fā)積極性和創(chuàng)造性。

（3）增加專業(yè)施工圖的CAD圖示訓(xùn)練。按照新修訂的教學(xué)大綱要求，為了充分體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課的定位和作用，在CAD上機實驗過程中，在適度調(diào)整繪圖工作量的基礎(chǔ)上，增加了以給排水科學(xué)與工程專業(yè)的施工圖抄繪為主要內(nèi)容的綜合實驗供學(xué)生選做。實驗內(nèi)容基本涵蓋了本專業(yè)的建筑給水排水方向和室外給水排水方向。從實際運行效果看，92%的學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)合格地完成了要求的訓(xùn)練內(nèi)容。

4　研究成效

2012級和2013級給排水科學(xué)與工程專業(yè)期末所考的題目均由《工程制圖及CAD》題庫隨機抽取，試卷內(nèi)容涉及畫法幾何、工程制圖考核，CAD上機實驗單獨進行考核，題目難易程度與上年度相當，因此兩學(xué)年的考核成績具有可比性。

如表1所示，與未進行教學(xué)改革的2012級給排水科學(xué)與工程專業(yè)相比，2013級在最終期末考核的成績中不及格人數(shù)沒有改變，同樣都是7人。但是，在課程平均分數(shù)、優(yōu)良率（含期末考試和上機實驗）、專業(yè)知識掌握情況（以具體考核題目得分計）等方面均有所改善和提高。同時，表現(xiàn)較為突出的為學(xué)生的成績優(yōu)良率，2013級較2012級優(yōu)良率在理論考核和CAD上機實驗兩個方面分別提高了 441.94%和82.21%。

表1　2012級和2013級《工程制圖及CAD》課程考核成績對比

5　尚存在的問題

工程人才的培養(yǎng)，最重要的是相應(yīng)教學(xué)平臺的建立和完善。在為期1年的教學(xué)改革實踐中，取得了一定效果的同時，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要集中在教學(xué)平臺建設(shè)的軟硬件方面。

5.1缺少實體工程案例教學(xué)實踐場所

教授實體工程案例的場所要滿足三方面的要求，一是要求具有實際工程樣板，滿足基本的工程要素，規(guī)范客觀地反應(yīng)工程實際要求。二是應(yīng)該滿足一定的教學(xué)要求，盡量不能將工程遮擋隱蔽起來，以便學(xué)生觀察；三是要滿足基本的安全防護要求。

此類場所的基本上有兩種獲得途徑。一種途徑是依靠與施工企業(yè)合作和協(xié)商解決，但是可能存在兩個的困難，一個是企業(yè)的意愿，另一個是場所是否滿足教學(xué)要求的問題，如施工進度過早和過遲均對學(xué)生的學(xué)習(xí)存在影響；另一種途徑是自己建設(shè)實體工程案例，專門用于教學(xué)，這需要一定的資金投入?；趯嶓w工程案例課堂使用的長期穩(wěn)定性的考慮，認為后一種途徑較為合理。

5.2缺乏實踐教學(xué)的過程監(jiān)督管理

以工程人才培養(yǎng)為目標的教學(xué)改革，需要建立與之適應(yīng)的過程監(jiān)督與考核機制。

在教學(xué)改革實踐中發(fā)現(xiàn)，無論是CAD上機實驗還是工程實例的手繪練習(xí)，怎樣保證學(xué)生能夠獨立完成學(xué)習(xí)任務(wù)，保證學(xué)生在上機過程中認真完成操作，防止學(xué)生之間的抄襲一直是亟待解決的問題。

教學(xué)過程中的實踐技能的考核由兩方面組成，一是平時成績，二是期末考核成績。平時成績的考核包括出勤、操作、態(tài)度、實驗報告、作業(yè)等，其中操作和態(tài)度是較為抽象的評價指標，只能依靠教師個人進行定性的評價，對于實際情況的反映難免出現(xiàn)偏差。

因此，加強實踐教學(xué)的過程監(jiān)督管理手段和量化方法的建設(shè)，是以實踐性為主要特征的工程引領(lǐng)教學(xué)需要解決的基本問題。

6　未來研究方向

針對在教學(xué)改革實踐中發(fā)現(xiàn)的上述問題，認為應(yīng)該在如下方面繼續(xù)進行研究和實踐。

（1）實體工程案例課堂的建設(shè)。為突出實體工程課堂的“實體”屬性，應(yīng)該積極主動地和給排水專業(yè)施工企業(yè)溝通，并在實踐教學(xué)中不斷完善和修正實體工程課堂教學(xué)。在條件成熟后，為保證實體課堂使用的長期性和穩(wěn)定性，應(yīng)推進模擬實體工程課堂建設(shè)，并在教學(xué)中積極進行完善。

（2）實踐教學(xué)的過程監(jiān)督管理機制建設(shè)。過程監(jiān)督是教學(xué)改革中一直推崇和提倡的教學(xué)手段，其重點和難點是如何建立有效的監(jiān)督和考核手段，矯正學(xué)生的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)行為，保證其能夠獨立完成任務(wù)、共同參與到實踐教學(xué)活動中。同時，還要求適應(yīng)工程人才培養(yǎng)目標的變化，制定相應(yīng)的監(jiān)督管理機制，從而真正起到加強學(xué)生工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力培育的作用。

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（責(zé)任編輯：耿繼祥）

Reformation and Practice of Engineering Draw ing Teaching M ode Aim ing at Engineering Personnel Training

LIU Shuyuan，LIN Hongjian，LIU Wenli
（School of Civil Engineering and Architecture，Taizhou University，Taizhou 318000，China）

Aimed at the properties"descriptive geometry and engineering draw ing"course， current teaching situation，professional status and role，in the engineering and social dem ands for engineering talents，som e view s and conc rete m easu res w ere put forw ard for how to build the new course system and multi-level teaching p latform，reform classroom teaching mode and practice teaching link.Practice show s that aim ing at engineering personnel training of engineering draw ing course teaching reform helps to cultivate the students'engineering quality and engineering innovation ability， w hich provide the reference for the sim ilar domestic colleges and universities"descriptive geometry and engineering draw ing"and its related courses teaching.

engineering draw ing；engineering talent；engineering case；teaching mode

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2015.03.017

2014-12-22；

2015-05-06

劉樹元（1971-），男，吉林農(nóng)安人，講師，博士，主要從事水環(huán)境污染與防治研究。