如何提高工科大學(xué)生圖學(xué)素養(yǎng)的探討

[摘 要]圖學(xué)素養(yǎng)，是工程技術(shù)人員必備的專業(yè)技能和專業(yè)修養(yǎng)。機(jī)械制圖課程為培養(yǎng)工科大學(xué)生對圖形、形體的認(rèn)知、創(chuàng)新和表達(dá)能力，提高學(xué)生的圖學(xué)素養(yǎng)能力發(fā)揮著重要的作用。制圖課程不僅僅要求學(xué)生掌握精準(zhǔn)繪圖和快速閱讀圖樣的技能，更是要通過豐富的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生對形體構(gòu)型的敏感性和對工程圖樣的興趣，提高學(xué)生對自身所從事專業(yè)的熱愛，激發(fā)學(xué)生探索專業(yè)知識、提高自身專業(yè)技能的渴望。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械制圖；圖學(xué)素養(yǎng)；課程改革

[中圖分類號] G423 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0128-02

一、前言

任何的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新都離不開對機(jī)構(gòu)的構(gòu)型和表達(dá)。工程技術(shù)人員對所從事的工程領(lǐng)域中的機(jī)構(gòu)形體的構(gòu)型思考、圖形表述以及認(rèn)知的能力，是工程技術(shù)人員必備的專業(yè)技能和專業(yè)修養(yǎng)，即圖學(xué)素養(yǎng)。機(jī)械制圖是一門研究繪制和閱讀工程圖樣的一門學(xué)科[1]，是工程界的語言，是技術(shù)交流的重要工具，是培養(yǎng)大學(xué)生具備圖學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。本文針對機(jī)械制圖課程如何提高大學(xué)生的構(gòu)型/圖紙的認(rèn)知能力、空間想象能力和表達(dá)能力，探討制圖課程的課程改革模式，提出課程科學(xué)評價(jià)考核標(biāo)準(zhǔn)。

二、課程存在的問題

從目前我國的機(jī)械制圖課程教學(xué)來看，教學(xué)方式已經(jīng)由圖板加掛圖的傳統(tǒng)教學(xué)手段提升為多媒體教學(xué)的授課方式，教師在課堂中運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，能做到圖文并茂的講解知識。但是教學(xué)手段的改革并沒有帶來教學(xué)模式的改變，傳統(tǒng)的教學(xué)模式沿用至今，即教師課上講授知識，學(xué)生課下做作業(yè)的簡單方式?！皺C(jī)械地教與被動(dòng)地學(xué)”無法培養(yǎng)學(xué)生對圖學(xué)的興趣，很難在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)深入培養(yǎng)學(xué)生對圖形、形體的認(rèn)知、創(chuàng)新和表達(dá)能力，從而提高學(xué)生自身的圖學(xué)素養(yǎng)能力。

三、課程教學(xué)模式改革

機(jī)械制圖課程的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法的改革勢在必行，需要從課程的教學(xué)模式、豐富實(shí)踐環(huán)節(jié)和改變成績評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面著手進(jìn)行?？梢詫⒃姓n程的理論教學(xué)和知識訓(xùn)練“兩個(gè)模式”的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔鍌€(gè)模塊”的教學(xué)改革模式——理論基礎(chǔ)教學(xué)模塊、理論應(yīng)用訓(xùn)練模塊、CAD繪圖工具訓(xùn)練模塊、創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練模塊和實(shí)踐提升模塊?！拔鍌€(gè)模塊”的教學(xué)模式分別從基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)能力、理論應(yīng)用能力、CAD繪圖能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生的圖學(xué)素養(yǎng)，完成對學(xué)生全課程的圖學(xué)素養(yǎng)考核評價(jià)。

（一）理論基礎(chǔ)教學(xué)模塊

理論基礎(chǔ)教學(xué)模塊是課程基礎(chǔ)模塊，培養(yǎng)學(xué)生具備投影表達(dá)能力和空間想象能力。該模塊分為建立空間投影體系、掌握空間形體想象方法和形體的綜合應(yīng)用表達(dá)方法三個(gè)內(nèi)容，目的是開發(fā)拓展學(xué)生的空間想象力，培養(yǎng)學(xué)生對圖形和形體的認(rèn)知能力，提高學(xué)生形體表達(dá)水平。

第一，建立空間投影體系。通過建立三面投影體系，幫助學(xué)生在頭腦中建立三維空間立體框架，為提高學(xué)生的空間想象力打下基礎(chǔ)。

第二，掌握空間形體想象方法。形體的空間形狀不會在學(xué)生在的頭腦中憑空出現(xiàn)，需要學(xué)生在進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和分析的基礎(chǔ)上，逐步完成對形體的空間想象。點(diǎn)/線/面的三面投影、簡單立體的投影及表面取點(diǎn)、形體的截切和相貫、形體分析法、線面分析法等，都將成為提高學(xué)生空間想象力的理論支撐。

第三，綜合應(yīng)用，不斷提高能力。學(xué)生在建立了空間坐標(biāo)系，掌握了理論分析法的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行綜合分析訓(xùn)練，通過組合體的讀圖練習(xí)分析和想象復(fù)雜形體的空間形狀，以提高和強(qiáng)化自身的空間想象力。

制圖是一門有趣的課程，當(dāng)學(xué)生通過自己的學(xué)習(xí)努力，將抽象的點(diǎn)、線、面集合所對應(yīng)的空間立體形狀在頭腦中初步成形，逐漸清晰時(shí)，那種學(xué)習(xí)成就感和興趣將會油然而生。

（二）理論應(yīng)用訓(xùn)練模塊

理論應(yīng)用訓(xùn)練模塊能提高學(xué)生對理論知識的靈活應(yīng)用水平。學(xué)生掌握的理論基礎(chǔ)知識必定要服務(wù)于工程實(shí)踐，通過不斷的練習(xí)，最終要熟練掌握零件圖、裝配圖的讀圖和繪圖方法，掌握好工程界的這門技術(shù)語言。機(jī)械制圖課程要培養(yǎng)學(xué)生具備尺規(guī)常規(guī)繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖和徒手繪圖三個(gè)繪圖技能，其中的尺規(guī)常規(guī)繪圖技能是首先要熟練掌握的基本技能。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖被廣泛應(yīng)用，但是尺規(guī)繪圖始終與之并肩前行，并沒有被徹底替代，如同計(jì)算機(jī)打字無法取代手寫字一樣。因此，在課程教學(xué)安排中，尺規(guī)繪制零/部件的工程圖紙的教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少。應(yīng)當(dāng)指出，“徒手繪圖”是設(shè)計(jì)的源頭，是運(yùn)用制圖這門語言實(shí)現(xiàn)快速交流設(shè)計(jì)思想的基本功，在教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)給予高度重視。[2]

（三） CAD繪圖工具訓(xùn)練模塊

CAD繪圖工具訓(xùn)練模塊培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代化手段繪圖的能力，即計(jì)算機(jī)繪圖能力。Auto CAD是進(jìn)行機(jī)械制圖的很好的軟件平臺，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域。開展Auto CAD軟件的使用方法訓(xùn)練，使學(xué)生能夠熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制二維零件圖和裝配圖，并建立三維立體模型，提高繪圖質(zhì)量和精度，實(shí)現(xiàn)空間想象、圖紙表達(dá)和構(gòu)型再現(xiàn)三個(gè)環(huán)節(jié)相互補(bǔ)充相互驗(yàn)證，促進(jìn)學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)。對學(xué)生軟件的使用，不能僅僅要求達(dá)到會簡單的操作這個(gè)層面，必須要求學(xué)生將計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程實(shí)際結(jié)合起來，注重實(shí)戰(zhàn)鍛煉和繪圖技巧的積累，真正到達(dá)通過現(xiàn)代技術(shù)手段提高工程效益的目的。

（四）創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練模塊

創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練模塊培養(yǎng)學(xué)生具備一定的創(chuàng)新性思維和較強(qiáng)的工程素質(zhì)。在這個(gè)階段中，學(xué)生根據(jù)一定的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行有條件構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)。學(xué)生通過開拓思維，團(tuán)隊(duì)合作，得到合理設(shè)計(jì)方案，并通過繪制構(gòu)型零/部件的工作圖、軸測圖和三維造型圖，將設(shè)計(jì)構(gòu)型進(jìn)行表達(dá)，增強(qiáng)自身對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)表達(dá)方式的多樣性能力。這可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生對形體表達(dá)方法、軸測圖和計(jì)算機(jī)表達(dá)應(yīng)用能力。學(xué)生通過模擬工程設(shè)計(jì)過程，達(dá)到學(xué)以致用和自我檢驗(yàn)的目的，同時(shí)可以深刻體會“機(jī)械制圖是工程界的語言，是技術(shù)交流的重要工具”。

（五）實(shí)踐提升模塊

實(shí)踐提升模塊是學(xué)生對課程所學(xué)知識的系統(tǒng)總結(jié)和提升。任何的學(xué)習(xí)過程都離不開科學(xué)系統(tǒng)的總結(jié)，機(jī)械制圖課程最后要通過兩周的零部件測繪環(huán)節(jié)，對整個(gè)課程做系統(tǒng)有效的總結(jié)與實(shí)踐提升。測繪實(shí)踐環(huán)節(jié)安排學(xué)生分組對由幾十種零件組成的產(chǎn)品進(jìn)行測量和繪圖，了解部件工作原理、零件組成方式，繪制產(chǎn)品裝配示意圖，分解零件，查閱國家標(biāo)準(zhǔn)手冊，繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件的零件圖，根據(jù)零件圖和裝配示意圖完成產(chǎn)品裝配圖工作圖和計(jì)算機(jī)圖紙。也可以進(jìn)一步對學(xué)生提出更高的要求，即進(jìn)行產(chǎn)品三維造型建模和裝配訓(xùn)練。通過測繪環(huán)節(jié)，學(xué)生熟練掌握了零/部件的測量方法，了解了工程常用部件的工作原理和性能，練習(xí)了零/部件的表達(dá)方法，提高了CAD繪圖工具的應(yīng)用水平?？梢哉f，該環(huán)節(jié)是整個(gè)課程的全面再現(xiàn)和知識掌握的全面檢驗(yàn)。

通過機(jī)械制圖課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以最大限度提升自身的圖學(xué)素養(yǎng)。同時(shí)，在制圖課堂外，教師可開展豐富多彩的圍繞圖學(xué)學(xué)習(xí)的課外拓展活動(dòng)，比如積極創(chuàng)造條件鼓勵(lì)學(xué)生參加圖學(xué)競賽和CAD繪圖大賽等，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，同時(shí)提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

四、成績考核評價(jià)

評價(jià)體系是引導(dǎo)課程發(fā)展方向的指揮棒，無論是課程評價(jià)指標(biāo)還是學(xué)生的成績評價(jià)方式，都將決定著教師與學(xué)生的教與學(xué)。要培養(yǎng)出未來的卓越工程師，必須超越目前以掌握“知識點(diǎn)”為本的評價(jià)體系，形成以素質(zhì)提升為本的、適應(yīng)新時(shí)期社會需求的評價(jià)體系，并使之滲入整個(gè)培養(yǎng)過程。[3]當(dāng)“會答題”不再成為學(xué)生學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新能力和對知識綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)才能夠得到教師和學(xué)生的全面重視。制圖課程就要建立合理的課程成績評價(jià)考核標(biāo)準(zhǔn)，大膽改革，將學(xué)生的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)能力、理論應(yīng)用能力、CAD繪圖能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力作為綜合評價(jià)指標(biāo)納入學(xué)生考核體系中，設(shè)定合理的權(quán)重系數(shù)，將對學(xué)生的成績評判改為對學(xué)生的圖學(xué)素養(yǎng)評價(jià)?？己嗽u價(jià)的改變，將引導(dǎo)學(xué)生和教師從注重解題能力的訓(xùn)練，轉(zhuǎn)變?yōu)閷D學(xué)素養(yǎng)的全面培養(yǎng)。

五、結(jié)束語

學(xué)會一門課程，掌握一項(xiàng)技能，學(xué)好一門專業(yè)，必須是以喜愛為前提的。只有具備了興趣，才能激發(fā)學(xué)生掌握所學(xué)知識和專業(yè)的動(dòng)力。制圖課程不僅僅要求學(xué)生掌握精準(zhǔn)繪圖和快速閱讀圖樣的技能，更是要通過豐富的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生對形體構(gòu)型的敏感性和對工程圖樣的興趣，提高學(xué)生對自身所從事專業(yè)的熱愛，進(jìn)而激發(fā)探索專業(yè)知識提高自身專業(yè)技能的渴望。為此，機(jī)械制圖課程在教學(xué)改革中還要不斷的探索和發(fā)展。教師作為課程改革的“主導(dǎo)者”，在教學(xué)改革中應(yīng)始終貫徹“三個(gè)結(jié)合”[4]，即理論與實(shí)踐相結(jié)合、繼承與創(chuàng)新相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的自覺能動(dòng)性，全面提高工科大學(xué)生的圖學(xué)素養(yǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 楊素君，等.工程制圖[M].天津：天津大學(xué)出版社，2010.

[2] 江洪，張培耘，吳巨龍. 美國工程圖學(xué)教材對我國圖學(xué)教育改革和精品課程建設(shè)的啟示[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2006（6）：145-151.

[3] 龔克.關(guān)于“卓越工程師”培養(yǎng)的思考與探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（8）：4-5.

[4] 李斌，徐蔚. 面向卓越工程師培養(yǎng)的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革探討[J].大學(xué)教育，2013（13）：127-128.

[責(zé)任編輯：陳 明]