基于專業(yè)特色的工程制圖課程改革的探索與實踐＊

方海燕

（巢湖學院 化學與材料工程學院，安徽 巢湖238000）

工程圖樣是世界范圍內通用的“工程技術語言”．能正確規(guī)范地繪制和閱讀工程圖樣是一名工程技術人員必備的基本素質．工程制圖是高等院校材料、建筑、機械等專業(yè)的專業(yè)基礎課，是材料科學與工程專業(yè)學生完成課程設計和畢業(yè)設計不可缺少的基礎．學好本門課程是進入工程設計領域的第一把鑰匙．

隨著科技的迅猛發(fā)展，課程教學發(fā)生了深刻的變革，為工程制圖教學的改革也提出了許多新的課題，原有的傳統(tǒng)的教材內容、教學體系及教學方法已不再適應新時代工程設計發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求．面對新時期的人才培養(yǎng)需求，筆者在對材料科學與工程專業(yè)學生工程制圖課程10多年的教學中，從專業(yè)特色和學生實際情況出發(fā)，結合學生就業(yè)單位實際需要，突破傳統(tǒng)教學內容、體系和教學方法以及考核方式的限制，將傳統(tǒng)教學內容和方法與計算機輔助教學相結合，突破傳統(tǒng)教材，使改革后的教學在內容、教學方法與手段、體系上符合21世紀應用型人才培養(yǎng)需求．

1 工程制圖課程培養(yǎng)目標確立

學習工程制圖的目的就是培養(yǎng)學生較高的工程文化素質、較強的閱讀和繪制工程圖樣的能力、豐富的空間想象能力，樹立創(chuàng)新意識，滿足專業(yè)工程技術人才素質需求，為后續(xù)的課程、設計和未來從事的工作打下良好的基礎［1］．

1．1 培養(yǎng)“至祥至悉，毫發(fā)不爽”的圖學精神

中國古代的工程圖學就有“卓識名理，獨見別裁”的圖學思想和“至詳至悉，毫發(fā)不爽”［2］的圖學理論．在教學過程中，首先培養(yǎng)學生嚴謹、細致、求實的繪圖精神和思維習慣，確立“嚴格遵守標準”的觀念，這是畫出別人能看懂的圖樣和看懂符合標準的圖樣的保障．同時也要培養(yǎng)學生養(yǎng)成高度認真負責的工作態(tài)度和細心、一絲不茍的學風及工作作風．

1．2 培養(yǎng)豐富的空間想象能力

設計結果需要通過圖紙展現(xiàn)出來，豐富的空間想象能力是工程技術人員創(chuàng)新設計的基礎．如何培養(yǎng)學生“由圖及形”、“由形及圖”的空間思維能力是學好本課程的基礎．在教學中可以借助多種手段進行，比如借助CAD技術，建立三維模型，對應給出三視圖使抽象的平面圖立體直觀化．鼓勵學生自行運用多種手段培養(yǎng)空間想象能力，比如采用橡皮泥、蘿卜等進行塑形和雕刻，還可以進行構型設計，同時提高學生的學習興趣．

1．3 培養(yǎng)綜合工程素質

將工程制圖理論教學與實踐教學相結合，多給學生一些創(chuàng)新性題目，讓學生在提出問題、分析問題、解決問題方面進行綜合訓練，培養(yǎng)學生敏捷的創(chuàng)新思維能力和獨立工作能力，培養(yǎng)學生的綜合工程素質，為以后的課程設計、畢業(yè)設計及以后的工作打下良好基礎．結合社會需求，培養(yǎng)高素質、高質量的創(chuàng)新人才．

2 工程制圖課程改革及建設研究

2．1 教學方法與手段改革

1）快樂教學

優(yōu)化教學內容，完善課程體系，改變傳統(tǒng)的教學方法．將傳統(tǒng)的“老師講，學生聽”的教學形式，轉變?yōu)椤皩W生在老師的指導下主動學習”的教學形式，根據(jù)教學目標，處理好傳授知識與培養(yǎng)能力這一教學方法改革上的基本關系，實現(xiàn)“知識”課堂到“能力”課堂的轉變，以教為主（老師滿堂灌）向以學為主轉變，以課堂為主（過分重課堂）向課內外結合轉變，在規(guī)定的教學時間內實現(xiàn)有效教學的最大化，加強課堂教學師生互動、生生互動，進行“快樂教學”．老師通過不斷學習，提高自身的素質，在課堂教學中做得“游刃有余”，在輕松快樂、活躍的課堂氣氛中教學，那么學生學起來興趣盎然，教師教起來輕松自如．注重教學意見反饋，通過各種方式與學生交流，建立師生教學座談會制度，傾聽學生建議與意見．

2）計算機輔助教學

將計算機作為輔助教學的有效工具引入制圖教學．利用現(xiàn)代多媒體技術，改革工程制圖教學方法．在教學中通過虛擬模型啟發(fā)和引導學生積極、主動地進行形象思維，培養(yǎng)學生的空間想象能力．例如：相交立體投影，如圖1所示．配合虛擬立體模型圖，由實體模型得出三視圖，由三視圖想象實體結構，并且結合動畫繪圖，提高學生的興趣，培養(yǎng)學生空間想象能力．在整個教學中，充分利用計算機，建立電子立體模型庫，提高教學效率．

圖1 相交立體三視圖與實體模型圖

用多媒體教學等現(xiàn)代化教學手段服務于教學，但多媒體教學中要避免過多的“讀課件”等一些弊端．一堂課的質量，不在于教師做得課件是否優(yōu)秀，而在于教師能否發(fā)揮他的主導性．CAD繪圖與工程制圖兩門課程同步開設，將計算機繪圖作為一種技能貫穿于制圖的整個過程，真正實現(xiàn)計算機與制圖的完美結合．

2．2 專業(yè)特色的教材與教學計劃建設

為適應新世紀人才培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展的需要，適應社會及現(xiàn)代技術發(fā)展的需要，根據(jù)專業(yè)特點與社會需求不斷調整和更新教學內容，多與企業(yè)交流，在教學內容上注重理論教學與實踐相結合．

根據(jù)材料科學與工程專業(yè)特色和專業(yè)方向，在教學中滲入專業(yè)設備及專業(yè)圖樣（如廠區(qū)分布圖、車間設備布置圖等圖樣）的相關畫法及閱讀，使學生在畢業(yè)設計以及以后的工作中具有一定繪制與閱讀專業(yè)圖紙的能力．機械圖樣教授中以材料生產設備、零件為例講解裝配圖與零件圖的繪制與閱讀，將專業(yè)生產知識與工程圖樣繪制相結合．

針對材料科學與工程專業(yè)特色制定教學計劃，體現(xiàn)專業(yè)特征，實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標．目前開設工程制圖、計算機輔助制圖、機械設計、課程設計等系列課程．加強學科聯(lián)系，如在教學中與化學、材料工藝學、機械設備、工廠工藝設計等各學科的相關知識相結合，激發(fā)學習興趣．這就要求教師不僅要精通自己所教的工程制圖，而且要涉獵眾多學科，了解多學科領域的相關知識，在課堂上才能得心應手地舉例、聯(lián)系．

在材料科學與工程專業(yè)工程制圖教學改革中，從課程目標和專業(yè)培養(yǎng)目標出發(fā)，制定了“一個規(guī)范——兩個目標——三個技能”的制圖能力培養(yǎng)方法框架［3］，即以技術制圖和機械制圖國家標準為標準，以機械圖樣繪制與識讀和專業(yè)圖樣繪制與識讀為目標，通過徒手繪圖、尺規(guī)繪圖和計算機繪圖技能的訓練，對學生的工程制圖能力進行培養(yǎng)．能力培養(yǎng)方法如圖2所示．

圖2 制圖能力培養(yǎng)方法

主要技能訓練內容，如圖3所示．教學中注重基本繪圖能力的訓練，基本繪圖技能是課程的基礎，機械圖樣繪制與識讀是課程的提升部分，而專業(yè)圖樣繪制與識讀是課程的延伸，在教學中對學生能力的培養(yǎng)逐級提高．

圖3 工程制圖能力培養(yǎng)教學知識點框架

2．3 課程考核評價體系改革

課程考核評價體系是對教師教學目標和學生學習目標是否實現(xiàn)以及實現(xiàn)程度的價值判斷．工程制圖是一門實踐性很強的課程，對學生成績考核應該以能力為核心，建立符合專業(yè)要求，知識、能力、素質相結合的新課程考核評價體系［4，5］．考核方式可以有三種方式．

1）過程性評價 學生平時的考勤、上課討論情況、學習態(tài)度，完成作業(yè)的質量情況，等等．

2）結果性評價 課程的考試可以采用開卷或閉卷的形式，試題類型可以多樣化，側重基本知識與技能的掌握．

3）實踐性評價 設計多樣化的實踐內容和評價指標，如CAD繪圖競賽、創(chuàng)新構型設計、工廠設計圖樣繪制等，進行綜合能力和素質考核．

以上三種考核評價方式相結合，可全面衡量學生的知識、能力和素質．

3 工程制圖課程改革的初步實踐及效果

在現(xiàn)代教育思想和教學理論的指導下，理論和實踐相結合，以本院的無機非金屬材料工程特色專業(yè)為依托，以2011級材料科學與工程專業(yè)1班學生為試點，將以上的課程改革理論進行初步實踐，取得了一定的成效．

1）教學內容及教材建設與改革效果

確定教學目標，修訂完成適合培養(yǎng)目標和教學目標的教學大綱，建設完成既提高教學效果又符合專業(yè)特色、滿足人才培養(yǎng)目標和模式要求的教案及多媒體課件．進行“立體化教材”建設，建設與主教材配套的電子教案、電子習題答案庫、電子模型庫等，進一步完善課程學習系統(tǒng)，通過網絡等隨時對學生輔導和溝通，對教學內容實現(xiàn)與學生網絡共享．編寫適合本專業(yè)特色、包含專業(yè)圖樣繪制方法的教材，并應用于教學當中，實用性強，學生反應良好．

2）教學方法和手段改革效果

在知識教學中，圍繞“長對正、高平齊、寬相等”的投影規(guī)律，反復練習三視圖投影，使學生對基本投影法熟練掌握．同時打破籠統(tǒng)的機械制圖的教學內容，機械制圖與專業(yè)圖樣相互結合，注重三種繪圖能力、空間想象能力、創(chuàng)新能力、分析和解決問題能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生的工程素質．教學中采用多樣化教學手段，除了充分利用多媒體、計算機教學，還鼓勵學生利用橡皮泥、蘿卜、石膏模型等親手塑造立體結構，提高學生學習興趣，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計意識，收到良好的教學效果．

3）實踐實驗環(huán)節(jié)改革效果

在實踐實驗環(huán)節(jié)，將班級分成若干個小組，每一個小組對某一設備、流程、車間等進行設計，分工合作，整體交流，既培養(yǎng)了學生的設計繪圖能力，又培養(yǎng)其團隊合作意識，提高學生的學習興趣，為后續(xù)的課程設計、畢業(yè)設計打下良好的基礎．

4）學生學習成績提高

期末考試與其他非實驗班采用相同的試卷，統(tǒng)一流水閱卷，考試成績優(yōu)秀率比普通班高出5個百分點，而不及格率低于普通班8個百分點．在后面的課程設計中，實驗班優(yōu)秀率為15%，合格率為98%，而普通班優(yōu)秀率為8%，合格率為94%．在畢業(yè)設計中，實驗班的學生繪制的設計圖紙，嚴格按照工程圖樣標準進行繪制，符合相關規(guī)范，并且設計符合工藝標準，設計質量明顯高于非實驗班學生．

4 結論

在教學改革中，教師是主導，學生是根本，課程體系是靈魂［4］．不同的專業(yè)繪制的工程圖樣內容和要求不同，但工程制圖的基本標準規(guī)范是統(tǒng)一的．在工程制圖教學中，既要讓學生掌握工程圖樣繪制的基本標準規(guī)范，具備基本的繪制和識讀工程圖樣的能力，又要滿足不同專業(yè)的要求．本文主要針對基于材料專業(yè)特色的工程制圖課程建設及教學改革進行研究，就一些改革內容和初步實踐效果進行總結，與同行們進行探討．通過這些教學改革有效解決了目前工程制圖教學內容單一的現(xiàn)狀，使工程制圖更貼合專業(yè)特點，適應專業(yè)人才培養(yǎng)的需要．隨著社會發(fā)展和對人才需求的不斷提高，工程制圖的課程教學中將面臨新的挑戰(zhàn)．作為主導作用的教師，筆者將與時俱進，不斷充實自己，進一步完善課程體系，優(yōu)化教學內容，貼合專業(yè)特色，把工程制圖的教學工作進一步提高．

［1］姜立軍．高校工科制圖課程體系改革思路探索［J］．工程圖學學報，2001（3）：120－125．

［2］高紅英．現(xiàn)代工程制圖課程建設及改革的探索與實踐［J］．陜西工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2008，3（3）：67－69．

［3］張淑敏，陳樹彬，陳罡．工程制圖技能訓練方案探索與實踐［J］．工程圖學學報，2011（1）：129－133．

［4］陳國棟，譚建榮，張樹有，等．工程制圖課程體系改革研究與初步實踐［J］．工程圖學學報，1999（4）：92－97．

［5］劉靜華，吳瑞祥，黃毓瑜，等．現(xiàn)代工程工程設計圖學教學改革的研究與實踐［J］．工程圖學學報，1999（4）：98－102．