魯善文 王蘭美 殷昌貴

摘要：在分析工程圖學課程在學生培養(yǎng)體系中的功能基礎(chǔ)上，以保證課程對學生“兩種能力、一種素質(zhì)”的培養(yǎng)強化為目的，從構(gòu)建新的課程內(nèi)容體系入手，針對課程不同內(nèi)容設(shè)計不同的教學方法，運用現(xiàn)代信息技術(shù)升級教學手段，探索實踐了課程實驗內(nèi)容體系，構(gòu)建了新的課程考核評價方案。教學實踐表明，教學質(zhì)量得到一定的提高。

關(guān)鍵詞：工程圖學;課程群;教學研究;實踐

中圖分類號：TB 23 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0120-02

工程圖學是高等工科院校本科生必修的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，被稱為工程技術(shù)界的語言，其教學是以圖形為主，研究由空間抽象到平面，再由平面想象到空間的復(fù)雜轉(zhuǎn)化過程，最終目標是培養(yǎng)學生對三維空間幾何形體的想象和二維工程圖樣的繪制與閱讀能力，為空間構(gòu)思課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的職業(yè)能力奠定堅實的基礎(chǔ)。由于教學計劃的修訂和調(diào)整，新開課程的不斷增加，本課程學時數(shù)減少很多，因此，建立新的教學內(nèi)容體系勢在必行[1]。

一、工程圖學課程在學生培養(yǎng)體系中的功能分析

工程圖學課程教學的核心功能是培養(yǎng)學生繪制和閱讀工程圖樣的能力。工程圖樣的成圖方式有徒手成圖、儀器成圖、計算機成圖[2]，其核心課程是“畫法幾何及工程制圖”，它是學生接受工科高等教育以來接觸的第一門與工程有關(guān)的課程。其主要功能是培養(yǎng)工程設(shè)計表達能力，即讓學生通過課程學習，掌握工程界表達、交流技術(shù)思想的語言。用圖形語言描述工程設(shè)計，該功能是顯而易見的，也是圖學教育和工程界普遍認可和重視的，姑且稱其為顯性功能;它還具備培養(yǎng)學生空間思維能力、設(shè)計創(chuàng)新能力、工程實踐能力、工程綜合素質(zhì)等功能，這些常常被忽略的，被稱為隱性功能[3]。

其中空間思維能力培養(yǎng)是本課程特有的，它極大地影響著設(shè)計創(chuàng)新能力。我們把課程功能歸納為“兩種能力、一種素質(zhì)”的課程培養(yǎng)功能，即“工程設(shè)計表達能力（顯性功能）、工程思維創(chuàng)新實踐能力（隱性功能）和工程綜合素質(zhì)（隱性功能）”。

隱性功能不但影響著顯性功能的發(fā)揮，而且影響著學生的整體素質(zhì)和思維水平的提升，在學生培養(yǎng)中的作用和意義重大而深遠。

二、工程圖學課程群改革與實踐

以保證課程對學生“兩種能力、一種素質(zhì)”培養(yǎng)強化為目的，對課程內(nèi)容體系、教學方法、教學手段、實驗實踐項目及課程考核評價進行了研究、建設(shè)與實踐。

（一）內(nèi)容體系改革

以強化機械類人才能力培養(yǎng)為指導(dǎo)思想，重理論、強基礎(chǔ)，創(chuàng)建了“三基”（基本投影理論知識、基本圖示方法、基本繪圖技術(shù)）為主線、兼顧設(shè)計思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)及工程綜合素質(zhì)提高的畫法幾何及工程制圖課程內(nèi)容體系。

為了培養(yǎng)學生的設(shè)計表達能力，優(yōu)化課程傳統(tǒng)內(nèi)容，適當降低畫法幾何部分的知識深度，加強圖樣表達方案的教學與訓練;為了啟迪學生的設(shè)計思維，培養(yǎng)綜合素質(zhì)，課程中增設(shè)構(gòu)型設(shè)計的內(nèi)容。對于重視嚴謹訓練的工科學生來講，注入思維結(jié)果為多解式的教學內(nèi)容是非常必要的;在“零件圖”前增加“機械工程圖概述”內(nèi)容，介紹零件、機器、機械工程圖樣以及機械工程圖樣在機械產(chǎn)品中的作用，使得學生在學習零件圖、裝配圖時從整體上有一個了解，更容易學習和掌握工程圖樣;為強化徒手繪圖技術(shù)，分別在制圖的基本知識與技能、軸測投影、零件測繪、部件測繪多處設(shè)有徒手草圖內(nèi)容。

（二）教學方法研究

1.教學方法創(chuàng)新研究：以強化“兩種能力、一種素質(zhì)”培養(yǎng)為目的，教學中開展形式多樣化的創(chuàng)新活動，重點在于引導(dǎo)和啟發(fā)學生積極參與創(chuàng)新活動，增強學生對創(chuàng)新活動的興趣。要為學生創(chuàng)造一個寬松的環(huán)境，依據(jù)個人興趣，發(fā)揮和挖掘他們的潛能。如開展模型設(shè)計制作、三維設(shè)計大賽等活動。

2.思維訓練方法研究：例如畫法幾何綜合問題，都是綜合約束或多條件約束題目，分別可采取分解約束或逐個滿足約束的分析方法、軌跡法、逆推法，分析找出最多量解題思路，再比較分析優(yōu)選解題方法，培養(yǎng)梳理解決紛亂復(fù)雜問題的能力、優(yōu)選習慣與思維方法;利用組合體形體分析，培養(yǎng)學生把復(fù)雜問題分解為簡單問題的思維方法——“化整為零，積零為整”的分析解決問題方法;構(gòu)型設(shè)計給出“單面視圖”約束或多形體約束并重視答案的多量和特異，以激發(fā)想象，培養(yǎng)多向思維，啟發(fā)功能聯(lián)想，訓練培養(yǎng)工程創(chuàng)新思維等。再引申反證工程圖表達形體必須唯一確定，使學生高度認識工程圖樣100%絕對正確的重要性以培養(yǎng)工程素質(zhì)。

3.實驗實踐方法研究：以強化“兩種能力、一種素質(zhì)”培養(yǎng)為目的，針對中學時為應(yīng)試而學習的學生，在大學第一門與技術(shù)相關(guān)的課程中設(shè)計并設(shè)置實驗項目，可起到循序漸進地培養(yǎng)工程實踐能力的目的。在原來的測繪基礎(chǔ)上，設(shè)計了以“模？壙圖”多重循環(huán)為標志的實驗項目，包括模型速畫、模型制作、創(chuàng)新構(gòu)型設(shè)計與模型制作、機械拆裝、零件測繪、實戰(zhàn)CAD等。

（三）教學手段建設(shè)

以強化“兩種能力、一種素質(zhì)”培養(yǎng)為目的，結(jié)合課程內(nèi)容體系改革，將現(xiàn)代多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)運用到教學中，實現(xiàn)教學手段的提升。

1.CAI課件系統(tǒng)研發(fā)：以體現(xiàn)教育思想，使“空間？壙平面”思維過程可視化，實現(xiàn)教學經(jīng)驗的廣義積累與疊加為設(shè)計要求，設(shè)計了助教型、助學型、創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)型、測評型課件構(gòu)成的CAI輔助教學系統(tǒng)，并進行了研發(fā)。

2.網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)：作為信息交換巨大寶庫的互聯(lián)網(wǎng)，正日益成為人們學習新知識、獲取新技術(shù)和了解新情況的途徑。網(wǎng)絡(luò)具有信息量大、知識面廣、操作敏捷、資源共享等特點。目前課程建設(shè)的研究成果全部上傳畫法幾何及工程制圖國家精品網(wǎng)站，已經(jīng)實現(xiàn)學生網(wǎng)上訪問電子教案，重現(xiàn)教學過程，按個人需要靈活選學教學內(nèi)容。學生可以跟著教師在網(wǎng)上邊學邊進行同步操作，也可實現(xiàn)網(wǎng)上答疑和提供教學信息。網(wǎng)絡(luò)化教學將極大地提高學習的效率和效果。

（四）實驗實踐教學研究

1.實驗實踐項目設(shè)計：通過實踐獲得的知識是學生真正通過自己的體驗、思索獲得的，它具有更好的效果和持久性。但是，目前學生普遍缺乏實踐經(jīng)驗。解決方法包括以下幾個方面：（1）根據(jù)由實踐到理論的認知規(guī)律，新增加了如下實踐教學環(huán)節(jié)：“機械及產(chǎn)品認知”實驗、組合體徒手速畫訓練、“立體模型制作”實驗等。（2）把計算機繪圖的理論講授與上機實踐結(jié)合在一起進行。教師講完一部分內(nèi)容，學生接著進行練習，遇到問題及時解決，見效很快。最后進行零件圖和裝配圖的綜合上機實驗。（3）一周的集中測繪是學生所學理論知識在實踐中的綜合運用。此過程分小組進行，每位教師指導(dǎo)10～15名學生，教師經(jīng)常檢查學生的測繪情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時討論解決。學生們可以互相討論，培養(yǎng)了協(xié)同工作能力和團隊精神。這個環(huán)節(jié)中，學生的綜合能力得到鍛煉和提高，是一個讓學生收獲很大的教學環(huán)節(jié)。

2.實驗實踐教學實施手段建設(shè)：通過教學實踐總結(jié)形成一套針對各實踐性教學項目的具體實施方法。實驗實踐手段建設(shè)采用自建和共享。（1）自建有計算機房、手工模型制作室（陶泥、泡沫）、機制模型實驗室（微型機床）。根據(jù)課程自身條件實施實驗項目：自備小型工具、微型機床完成手工模型制作;自備模型完成測繪實踐;專用機房完成計算機二維繪圖、三維建模。（2）共享有機械原理零件實驗室、學校實訓中心（機械廠）。充分利用學校教育資源，通過參觀零件實驗室、實習工廠完成機械認知實驗;借助實訓中心完成機制模型實驗和三維數(shù)字建模輸出。

（五）考核評價方法改革

課程傳統(tǒng)考核方式沿用初高中的考核方式，沒有在真正意義上實現(xiàn)對學生知識掌握和運用能力的評價。存在的弊端主要表現(xiàn)為考試方式的單一和不利于學生能力的培養(yǎng)[4]。本著以正確的導(dǎo)向來指導(dǎo)教師教學以及學生學習和發(fā)展的思想，對考試方式、方法進行了改革研究，設(shè)計實踐了課程考核評價方案。該方案改多年一貫的“一次性”考試評價為“過程性、結(jié)果性、能力性”三合一的評價。（1）過程性評價：針對專業(yè)圖部分的機械工程圖樣繪圖，采用開卷方式，隨學習過程進行，側(cè)重于對零件、機器或部件工作圖的全面認識、對國家標準的貫徹執(zhí)行及二維表達能力和繪圖技能的提高。（2）結(jié)果性學習評價：針對畫法幾何部分、專業(yè)圖部分的國家標準、繪圖和看圖基本方法，采用閉卷考試方式，盡量讓每題包含綜合、分析、比較、理解的過程，側(cè)重于對基本知識的掌握和運用，讓學生明白知識只有在運用中才能內(nèi)化為能力。（3）能力性評價：針對由裝配圖拆畫零件圖，采用開卷考試方式，側(cè)重于包含與工程實際相結(jié)合的意識與能力在內(nèi)的工程圖學知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)。設(shè)計開放式的、靈活的實踐評價軟試題，如一面視圖構(gòu)型設(shè)計、變位設(shè)計、仿型構(gòu)型設(shè)計、形體設(shè)想歸謬、模型創(chuàng)新設(shè)計、三維建模與實體造型設(shè)計等，以競賽形式組織，側(cè)重于圖學創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)評價，成績優(yōu)秀者可給予加分。

三、教學應(yīng)用情況與效果

在開展上述研究的基礎(chǔ)上，我們在教學中運用這些研究成果，激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的視野，豐富了學生的感性認識，提高了學生的動手能力，通過多方面、多渠道的訓練，通過對每一個教學環(huán)節(jié)，每一個教學細節(jié)的研究，最終達到了提高能力、培養(yǎng)綜合素質(zhì)的目的。據(jù)后繼課程的調(diào)查顯示，學生的讀圖能力、設(shè)計能力較往屆生大有提高;獲全國創(chuàng)新設(shè)計大賽等獎項較往屆生增多;求職面試中繪圖能力強，用人單位喜歡接收;四屆學生已獲得UG—CAD認證工程師3000多人，直接授聘UG—CAD認證培訓師3人。在每年一次的教學評價中，學生評價教師的優(yōu)秀率達100%，尤其對青年教師來說，這個比例在以前是不可能達到的。

參考文獻：

[1]馬亞麗.機械類本科專業(yè)“工程圖學”課程內(nèi)容體系與教學方法探討[J].吉林工程技術(shù)師范學院學報，2013，29（1）：66-67.

[2]郭幼丹.機械創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程圖學培養(yǎng)模式構(gòu)建[J].福建工程學院學報，2014，12（3）：302-306.

[3]殷昌貴，王蘭美.工程圖學課程群建設(shè)研究及教學改革實踐[J].圖學學報，2013增刊：74-78.

[4]丁頌.現(xiàn)代工程圖學考核方式改革初探[J].長春師范學院學報（自然科學版），2013，32（5）：154-156.