工程制圖類(lèi)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

梁國(guó)星　黃永貴　董黎君　張滿(mǎn)棟

摘要：針對(duì)當(dāng)前工程制圖類(lèi)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，太原理工大學(xué)從課程內(nèi)容編排到教學(xué)方法，再到考核方式，進(jìn)行了全面的課程教學(xué)改革，使教學(xué)內(nèi)容緊跟業(yè)界前沿技術(shù)，并注重過(guò)程管理環(huán)節(jié)及學(xué)生主動(dòng)意識(shí)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工程制圖；課程改革；實(shí)踐

工程制圖類(lèi)課程是以工程與產(chǎn)品的圖樣或信息模型為研究對(duì)象，以培養(yǎng)工程專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的工程圖形表達(dá)能力、圖形形象思維能力以及工程圖樣繪制能力為主要任務(wù)，以最終實(shí)現(xiàn)工程與產(chǎn)品的技術(shù)信息交流為目標(biāo)的一類(lèi)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。

工程制圖類(lèi)課程于20世紀(jì)50年代承之于蘇聯(lián)，引入中國(guó)后，圖學(xué)工作者在課程內(nèi)容體系編排、教學(xué)方法以及考核方式方面先后經(jīng)歷了從學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、模仿日本、效法歐美，最終到探尋符合中國(guó)高等教育國(guó)情的工程圖學(xué)改革之路，確立了該類(lèi)課程完整的教學(xué)體系。然而，隨著我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展與改革的不斷深入，人才培養(yǎng)的主體目標(biāo)與方向逐步向提升創(chuàng)造力和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才轉(zhuǎn)變。新形勢(shì)下，該類(lèi)課程在教學(xué)方法上的欠缺日益突出，信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)紅利鮮見(jiàn)于圖學(xué)課堂內(nèi)外；課程內(nèi)容變化甚微，教學(xué)側(cè)重于理論知識(shí)而忽略工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，大量教材甚至在章節(jié)名稱(chēng)上都有相對(duì)固定的模式，明顯滯后于業(yè)界技術(shù)發(fā)展水平：在考核手段方面更是沿襲長(zhǎng)期以來(lái)的期末紙卷考試，雖然也伴隨著一些改革探索，但整體上依然難以突破形式上的障礙。諸如此類(lèi)方法手段嚴(yán)重阻礙著學(xué)生想象力、聯(lián)想力、變通力及觀察力的培養(yǎng)。

一、工程制圖類(lèi)課程現(xiàn)狀

1.課程內(nèi)容嚴(yán)重滯后于業(yè)界知識(shí)

隨著工業(yè)4.0革命和3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，工程圖形信息表達(dá)形式正在從二維平面圖向三維空間圖形轉(zhuǎn)變，信息的檢索也從原來(lái)的單一文字拓展到圖形信息的檢索。國(guó)內(nèi)圖學(xué)界對(duì)工程圖學(xué)引入三維幾何建模的討論總體上表現(xiàn)出了積極的態(tài)度。部分學(xué)者還進(jìn)行了以創(chuàng)新性三維構(gòu)型能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)改革研究，探索建立二三維同步教學(xué)體系，以培養(yǎng)創(chuàng)新性圖學(xué)思維及利用三維特征構(gòu)型進(jìn)行綜合分析的能力。

綜觀國(guó)內(nèi)工程圖學(xué)類(lèi)教材，雖有少部分引入了三維造型軟件，但其目的僅停留在對(duì)二維平面圖形信息的詮釋上，而且通常因限于課時(shí)要求而被忽略。因此，這類(lèi)改革依然停留在探索階段而鮮有付諸實(shí)踐，工程制圖類(lèi)人才培養(yǎng)與社會(huì)需求相脫離。

2.課程考核方式不合理

課程考核兼有考查學(xué)生知識(shí)掌握程度和檢驗(yàn)教師教學(xué)效果的作用。現(xiàn)階段，不同高等工科院校對(duì)工程圖學(xué)類(lèi)課程的考核方式不盡相同，但大體上主要采用閉卷筆試、上機(jī)考試和平時(shí)作業(yè)相結(jié)合的考核辦法，紙卷考試成績(jī)所占比重較大，一方面不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，致使學(xué)生忽視課堂教學(xué)過(guò)程的重要性，引發(fā)學(xué)生考前突擊的普遍現(xiàn)象，導(dǎo)致考核結(jié)束即遺忘知識(shí)，甚至最基本的理論方法也完全置若罔聞。另一方面，由于重視分?jǐn)?shù)而忽視上機(jī)實(shí)踐、課外繪圖等練習(xí)，導(dǎo)致考核結(jié)果單一片面。

3.教學(xué)以教師為中心

“以教師為中心的教學(xué)”是指在工程圖學(xué)類(lèi)課程教學(xué)過(guò)程中，教師是主體，學(xué)生成為自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品，使得部分學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程成為“不得己而為之”的一種窘迫現(xiàn)象，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到充分發(fā)揮，心智難以開(kāi)啟，背離了高等教育提升學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)的教育理念。

此外，在教學(xué)過(guò)程中存在的諸如課堂封閉、學(xué)生與老師脫離、課程與圖學(xué)學(xué)術(shù)脫鉤等問(wèn)題，都影響到高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。因此，對(duì)現(xiàn)階段工程圖學(xué)類(lèi)課程存在的問(wèn)題進(jìn)行改革并付諸實(shí)踐迫在眉睫。

二、工程制圖類(lèi)課程改革模式

目前，工程制圖類(lèi)課程改革的重點(diǎn)集中在課程內(nèi)容體系上。一是“基礎(chǔ)課程融合模式”，將制圖課程與相關(guān)專(zhuān)業(yè)原理、設(shè)計(jì)及CAD等課程整合，采用學(xué)科間橫向聯(lián)系和縱向貫通，重組教學(xué)內(nèi)容，并以“設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，能力為目標(biāo)”組織教學(xué)。二是“基礎(chǔ)課程分塊協(xié)調(diào)模式”，將專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程統(tǒng)一規(guī)劃，分成模塊，明確各自定位，在不同學(xué)期講授不同模塊。三是“基礎(chǔ)平臺(tái)與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合模式”，搭建一種不分專(zhuān)業(yè)、以培養(yǎng)“圖學(xué)素質(zhì)”為目標(biāo)的公共平臺(tái)，再根據(jù)專(zhuān)業(yè)需要，開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)制圖課程。四是以三維建模為主線(xiàn)模式，旨在將三維建模的原理、方法和技能融入滲透到工程圖學(xué)中，形成新的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，將“三維實(shí)體設(shè)計(jì)表達(dá)”貫穿于教學(xué)的各個(gè)階段。五是新老內(nèi)容調(diào)整整合模式，其一是“三合一”模式，將畫(huà)法幾何、工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖三部分內(nèi)容整合一體其二是“多合一”模式，在“三合一”模式基礎(chǔ)上并入三維建模與構(gòu)形設(shè)計(jì)等內(nèi)容，由此演化出各種新的體系與內(nèi)容安排。

三、工程制圖類(lèi)課程改革研究與實(shí)踐

“工程制圖類(lèi)課程改革研究與實(shí)踐”正是針對(duì)上述五種模式取其長(zhǎng)、避其短而提出的從工程制圖類(lèi)課程內(nèi)容編排到教學(xué)方法，再到考核方式的一種全面改革，期望能從根本上提升這類(lèi)課程的教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生受益、老師受益、學(xué)校受益、社會(huì)受益的現(xiàn)代教學(xué)理念。

1.課程內(nèi)容體系重新設(shè)置與構(gòu)建的研究

這一研究主要針對(duì)“課程內(nèi)容滯后于業(yè)界知識(shí)”這一問(wèn)題提出，目的在于解決培養(yǎng)學(xué)生與專(zhuān)業(yè)需求和社會(huì)需求相脫節(jié)這一矛盾。對(duì)于工程制圖類(lèi)課程而言，業(yè)界前沿技術(shù)主要表現(xiàn)在各類(lèi)三維造型軟件上。圍繞不同專(zhuān)業(yè)進(jìn)行工程圖學(xué)類(lèi)課程基礎(chǔ)內(nèi)容、專(zhuān)業(yè)內(nèi)容的設(shè)置和課時(shí)分配，探索確立了適合于課堂且緊跟專(zhuān)業(yè)發(fā)展的前沿三維造型軟件教學(xué)內(nèi)容，并將其引入到教學(xué)活動(dòng)中，分專(zhuān)業(yè)構(gòu)建包含不同三維造型的制圖類(lèi)課程教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了工程形體的三維表達(dá)方法。

圖形理論基礎(chǔ)部分易于形成工程圖學(xué)自身體系，找出圖學(xué)規(guī)律，有利于發(fā)揮圖學(xué)在培養(yǎng)大學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和能力中獨(dú)特的、不可替代的作用。通過(guò)內(nèi)容的重新劃分整合，圖形理論基礎(chǔ)部分著重于素質(zhì)培養(yǎng)，包括工程素質(zhì)、圖形素質(zhì)、空間思維素質(zhì)等，專(zhuān)業(yè)制圖部分、工程應(yīng)用軟件和上機(jī)實(shí)驗(yàn)著重于專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)，包括分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、圖形表達(dá)能力、計(jì)算機(jī)軟件使用能力、工程概念與基本設(shè)計(jì)能力等。

制圖基礎(chǔ)部分通過(guò)“工程制圖基礎(chǔ)”教程加以實(shí)施，專(zhuān)業(yè)制圖部分根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)要求配置相應(yīng)專(zhuān)業(yè)背景的教師、選用不同的教材、進(jìn)行獨(dú)立的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)開(kāi)展不同的前沿造型軟件教學(xué)，實(shí)行軟件的開(kāi)放管理，做到與業(yè)界前沿緊密結(jié)合。上機(jī)指導(dǎo)資料等教學(xué)內(nèi)容公布在工程軟件平臺(tái)上，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施工程形體的三維表達(dá)。三維軟件實(shí)行動(dòng)態(tài)更新，實(shí)時(shí)捕捉業(yè)界前沿技術(shù)，避免教學(xué)內(nèi)容落后于業(yè)界知識(shí)的怪象。endprint

增設(shè)公共自學(xué)平臺(tái)是課程內(nèi)容體系重新構(gòu)建的一大亮點(diǎn)。2003年，我?！肮こ讨茍D”課程榮獲山西省首批精品建設(shè)課程，并于2013年成功進(jìn)行了該課程的轉(zhuǎn)型升級(jí)，榮獲山西省精品資源共享課，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了一個(gè)優(yōu)越的平臺(tái)。此外，我校還與全國(guó)30多所重點(diǎn)高校一起，參與了教育部重大項(xiàng)目“同時(shí)異地”網(wǎng)絡(luò)視頻公開(kāi)課的研究，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)支持“工程圖學(xué)”課程教學(xué)改革，通過(guò)協(xié)同教學(xué)信息化支撐平臺(tái)建設(shè)，發(fā)揮了優(yōu)質(zhì)資源輻射帶動(dòng)作用。

2.針對(duì)制圖類(lèi)課程內(nèi)容考核方式的研究

針對(duì)現(xiàn)階段工程制圖類(lèi)課程考核方式單一、缺乏科學(xué)性這一問(wèn)題，我們分別從以下幾個(gè)方面展開(kāi)了研究：（1）探索并實(shí)施了合理的考教分離具體方案。為配合我校新立項(xiàng)“工程制圖”核心課程建設(shè)項(xiàng)目，推進(jìn)核心課程考試制度改革，在我校教務(wù)處積極倡導(dǎo)下，工程圖學(xué)教研室全體教師緊密?chē)@教學(xué)大綱要求，覆蓋全部知識(shí)點(diǎn)分類(lèi)確定試題類(lèi)型及數(shù)量，通過(guò)組織圖學(xué)專(zhuān)家評(píng)審，最終編制完善了多達(dá)2700道題的試題庫(kù)，既保障了各年度考試試題難度的均衡性，又有效避免了第三方命題出現(xiàn)的偏差。（2）確立基礎(chǔ)制圖、專(zhuān)業(yè)制圖作業(yè)成績(jī)、手工繪圖成績(jī)與試卷考試成績(jī)的合理比重，杜絕了一考定性的不合理考核方式。（3）確立了優(yōu)秀學(xué)生申請(qǐng)免考合理方案，建立了一套完整的免試學(xué)生準(zhǔn)入條件及評(píng)分制度。（4）廢除了部分少學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)學(xué)生“工程制圖”閉卷考試的考核方式，制定了更為合理的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系?？己朔桨敢赃^(guò)程評(píng)價(jià)和總結(jié)評(píng)價(jià)相結(jié)合，具體如下圖所示。

依照上圖進(jìn)行考核的同時(shí)，部分專(zhuān)業(yè)如服裝工藝、生物工程等專(zhuān)業(yè)可取消總結(jié)評(píng)價(jià)考核，采用撰寫(xiě)報(bào)告形式的考核方式。此外，為了杜絕學(xué)生白命題考試、免試中出現(xiàn)的不公平現(xiàn)象，設(shè)立完善舉報(bào)郵箱，一經(jīng)核實(shí)，取消自命題考試和免試資格。

3.“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)方法的研究

針對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)工程圖學(xué)類(lèi)課程教學(xué)中學(xué)生主體意識(shí)被忽略、教師把整個(gè)教學(xué)活動(dòng)封閉在自己的意識(shí)中這一現(xiàn)象，我們依據(jù)“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)理念，進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)方法和手段改革，有效引導(dǎo)學(xué)生從“不得不”到“自由自覺(jué)地活動(dòng)”的轉(zhuǎn)變，把學(xué)生的獨(dú)立思考變成教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分。

在教學(xué)過(guò)程中，我們從學(xué)生和老師的互動(dòng)做起，設(shè)置互動(dòng)教學(xué)內(nèi)容，建立互動(dòng)教學(xué)課堂；根據(jù)制圖課程的特殊性，在圖形構(gòu)型過(guò)程中，設(shè)置主動(dòng)參與教學(xué)內(nèi)容；習(xí)題課采取教師組織分組討論，學(xué)生講解，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)過(guò)程。通過(guò)教學(xué)內(nèi)容改革，課堂延伸到專(zhuān)業(yè)前沿，形成了開(kāi)放的課堂；課堂知識(shí)緊跟業(yè)界前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)需求的緊密結(jié)合；通過(guò)考核方式改革，加強(qiáng)過(guò)程管理環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了“考生”到“學(xué)生”的轉(zhuǎn)變；通過(guò)教學(xué)方法改革，增強(qiáng)了學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主動(dòng)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)了從“生產(chǎn)學(xué)生”到“學(xué)生生產(chǎn)”的轉(zhuǎn)變。

4.教材改革研究

近年來(lái)，我校先后主持編寫(xiě)了《畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖》《工程制圖》《工程制圖基礎(chǔ)》等教材及配套習(xí)題冊(cè)，并于2012年出版了《畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖及計(jì)算機(jī)繪圖》，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械專(zhuān)業(yè)和材料專(zhuān)業(yè)的整合。2014年編寫(xiě)出版的《土木水利工程制圖及計(jì)算機(jī)繪圖》（第二版），成功實(shí)現(xiàn)了土木、水利、建筑、給排水、環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)教材內(nèi)容的整合。2016年，在工程制圖類(lèi)課程教學(xué)內(nèi)容整合的基礎(chǔ)上，修訂了《工程制圖基礎(chǔ)》一書(shū)，補(bǔ)入了電氣制圖和化工制圖等內(nèi)容，為56學(xué)時(shí)制圖課程改革奠定了基礎(chǔ)。

[本文獲山西省高等學(xué)校教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（J2015014）資助]

[責(zé)任編輯：夏魯惠]endprint