《土木工程制圖》課程教學(xué)方法創(chuàng)新的分析與探討

王振波 吳麗麗 趙衛(wèi)平

摘要：新形勢(shì)下《土木工程制圖》課程對(duì)學(xué)生的空間思維與閱讀、繪制圖紙的能力提出了更高要求，如何正確引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展空間思維訓(xùn)練，激發(fā)他們的專業(yè)興趣已經(jīng)引起教學(xué)實(shí)踐者的廣泛關(guān)注。本文基于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查，深入分析了土木制圖課程面臨的一些共性問(wèn)題，探討了課程教學(xué)的創(chuàng)新方法，重點(diǎn)闡釋了針對(duì)空間思維的創(chuàng)新教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：工程制圖；問(wèn)卷調(diào)查；空間思維；創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）39-0111-02

一、引言

工程制圖是各類大專院校工程學(xué)科的必修課程，通常是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課。而以各類工程設(shè)施建造為主要研習(xí)內(nèi)容的土木工程專業(yè)，對(duì)學(xué)生的制圖基本知識(shí)、圖紙閱讀繪制、空間思維能力更是提出了高要求，土木工程制圖課程的重要性不言而喻。土木制圖課程一般涵蓋畫法幾何與建筑制圖兩個(gè)方面的內(nèi)容，畫法幾何部分主要通過(guò)投影方法將空間幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題，通過(guò)投影特征分析空間幾何元素的形狀大小、位置關(guān)系等實(shí)際問(wèn)題，其對(duì)空間想象和邏輯思維能力的要求較高；建筑制圖部分把畫法幾何中涉及的一些原理融入到土木工程專業(yè)，將三維建筑形體或構(gòu)件轉(zhuǎn)化成平面圖形進(jìn)行研究，這在空間思維的基礎(chǔ)上又對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)有所側(cè)重。這兩部分內(nèi)容對(duì)于剛剛接觸土木工程的大一新生而言，無(wú)疑都是很大的挑戰(zhàn)。如今，現(xiàn)代化教學(xué)手段與學(xué)習(xí)媒介日新月異，在新形勢(shì)下如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、激發(fā)他們對(duì)土木工程的興趣、提升課堂教學(xué)的效果，應(yīng)當(dāng)成為每一位土木制圖課程教師的日常思考題。

本文首先以調(diào)查問(wèn)卷的形式深入了解學(xué)生對(duì)土木工程制圖課程的基本認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上分析總結(jié)出課程教學(xué)中普遍存在的共性問(wèn)題，并針對(duì)課程教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新提出一些可行的新思路，可為土木工程制圖課程建設(shè)提供參考，為營(yíng)造更加生動(dòng)、豐富、有趣的課堂提供幫助。

二、課程教學(xué)共性問(wèn)題的調(diào)查分析

筆者在教學(xué)實(shí)踐中借助互聯(lián)網(wǎng)媒介向?qū)W生發(fā)起電子問(wèn)卷調(diào)查，基于文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)踐總結(jié)、師生交流設(shè)計(jì)了學(xué)生普遍關(guān)心的一些題目，內(nèi)容涵蓋“空間思維對(duì)土木工程專業(yè)的重要性”、“本課程對(duì)提升空間思維有多大幫助”、“本課程在大學(xué)已學(xué)課程中的難易程度”、“高中立體幾何對(duì)本課程的幫助程度”、“畫法幾何部分與建筑制圖部分是否脫節(jié)”等問(wèn)題。

本次調(diào)查共收回有效問(wèn)卷80份，其中男生62份，女生18份。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，受訪學(xué)生一致認(rèn)為空間思維能力對(duì)于土木工程專業(yè)是重要的，并且認(rèn)為“非常重要”的學(xué)生占比高達(dá)92.5%，這體現(xiàn)出土木專業(yè)學(xué)生對(duì)于空間思維重要性的一致認(rèn)同。當(dāng)被問(wèn)及“本課程對(duì)于提升空間思維的幫助有多大”時(shí)，68.75%的學(xué)生認(rèn)為“很有幫助”，27.5%的學(xué)生認(rèn)為“有些幫助”，僅有3.75%的學(xué)生認(rèn)為“沒(méi)有幫助”，這體現(xiàn)了土木工程制圖課程在培養(yǎng)空間思維能力方面所發(fā)揮的重要作用。筆者也調(diào)查了本課程在學(xué)生已學(xué)課程中的難易順位，結(jié)果顯示，認(rèn)為本課程“最難”或“很難”的學(xué)生占比為60%，其中認(rèn)為“最難”的學(xué)生占比達(dá)到了15%。以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）的土木工程專業(yè)為例，與制圖課程同期開(kāi)設(shè)的還包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等公認(rèn)的“頭痛課程”，可見(jiàn)，土木制圖的學(xué)習(xí)對(duì)于絕大部分學(xué)生而言還是比較吃力的。

針對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容，調(diào)查結(jié)果反映出兩個(gè)比較突出的特點(diǎn)。其一，高中立體幾何知識(shí)對(duì)于本課程學(xué)習(xí)發(fā)揮著重要作用。超過(guò)90%的受訪者認(rèn)為高中立體幾何知識(shí)對(duì)本課程學(xué)習(xí)有幫助，其中認(rèn)為“幫助很大”的學(xué)生超過(guò)了一半。在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)對(duì)高中立體幾何及其與畫法幾何的聯(lián)系給予充分關(guān)注，同時(shí)要考慮到學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)方面的個(gè)體差異。其二，畫法幾何與建筑制圖的脫節(jié)問(wèn)題比較明顯，超過(guò)80%的受訪者認(rèn)為這兩部分的教學(xué)內(nèi)容存在脫節(jié)問(wèn)題，甚至有10%的學(xué)生認(rèn)為脫節(jié)問(wèn)題很嚴(yán)重。一方面應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到這是制圖課程的屬性所帶來(lái)的必然結(jié)果，另一方面也要正視二者的區(qū)別與聯(lián)系。

三、教學(xué)方法創(chuàng)新探討

針對(duì)土木工程制圖的課程特點(diǎn)及其存在的共性問(wèn)題，本部分將對(duì)土木工程制圖的創(chuàng)新教學(xué)方法進(jìn)行探討。

（一）借助立體幾何知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，絕大部分學(xué)生認(rèn)為高中立體幾何知識(shí)對(duì)于本課程學(xué)習(xí)是有幫助的，在課堂教學(xué)中應(yīng)注意調(diào)用學(xué)生的高中知識(shí)儲(chǔ)備。一年級(jí)新生初入大學(xué)，又剛剛結(jié)束高中生活，他們一方面具備堅(jiān)實(shí)的立體幾何基礎(chǔ)，另一方面又對(duì)大學(xué)的學(xué)習(xí)充滿好奇，有的甚至?xí)械綗o(wú)從下手。在課堂上應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用立體幾何知識(shí)，或者具體的一兩道高考題目，引出畫法幾何的知識(shí)點(diǎn)，這樣比較容易引發(fā)學(xué)生的共鳴，幫助他們建立起已學(xué)與將學(xué)知識(shí)的聯(lián)系，保持學(xué)習(xí)的接續(xù)性。同時(shí)，這對(duì)于幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)信心、迅速進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)情境也具有重要意義。

（二）正視畫法幾何部分與建筑制圖部分的辯證關(guān)系

一方面要明確二者之間存在的重要區(qū)別，畫法幾何對(duì)空間想象和邏輯思維能力有較高要求，而建筑制圖對(duì)土木專業(yè)制圖知識(shí)更加注重。借鑒模塊化教學(xué)方法，可為兩個(gè)模塊分配固定的教學(xué)課時(shí)，在每個(gè)模塊當(dāng)中各有側(cè)重，分別著力培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和專業(yè)制圖技能。另一方面也要加強(qiáng)二者之間的相互聯(lián)系，土木專業(yè)制圖方法既從屬于畫法幾何投影原理，又發(fā)展出眾多土木專業(yè)領(lǐng)域特有的制圖方法和規(guī)范；畫法幾何是建筑制圖部分的內(nèi)在原理，建筑制圖是畫法幾何部分的高度專業(yè)化呈現(xiàn)，二者互為表里。在課堂教學(xué)當(dāng)中應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)它們的相互聯(lián)系，幫助學(xué)生掌握其中的知識(shí)原理。

（三）基于動(dòng)態(tài)三維模型的創(chuàng)新教學(xué)方法

考慮到空間思維能力在本課程學(xué)習(xí)中的重要性，筆者專門調(diào)研了學(xué)生對(duì)幾種創(chuàng)新型幾何三維模型教學(xué)方法的認(rèn)可度，“教師展示幾何實(shí)體”、“學(xué)生制作幾何實(shí)體”、“教師構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維模型”和“學(xué)生操作空間想象游戲”這4種方法的認(rèn)可度均超過(guò)六成，其中“教師構(gòu)建動(dòng)態(tài)三維模型”的認(rèn)可度更是超過(guò)了八成，這充分體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)于創(chuàng)新教學(xué)方法的渴求。筆者在教學(xué)實(shí)踐中借助商業(yè)軟件構(gòu)建了一些復(fù)雜形體的三維模型，這些三維模型的優(yōu)勢(shì)在于動(dòng)態(tài)演示，以及任意角度投影圖像的一鍵生成。學(xué)生在觀摩過(guò)程中可以直觀感受形體的空間特征以及投影的形成過(guò)程，靈活生動(dòng)，取得了良好的教學(xué)效果。在實(shí)踐中可以充分發(fā)揮三維軟件的建模優(yōu)勢(shì)，形成與課程內(nèi)容配套的動(dòng)態(tài)三維模型，隨課時(shí)推進(jìn)可以靈活調(diào)用模型庫(kù)。另外，在課程進(jìn)行到中后期，可嘗試結(jié)合“展開(kāi)圖”內(nèi)容實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，即布置學(xué)生分組開(kāi)展折紙建造復(fù)雜建筑形體的項(xiàng)目化實(shí)踐，完成二維圖紙到三維模型的轉(zhuǎn)換，這是投影的逆過(guò)程，對(duì)于鞏固投影知識(shí)、提升空間思維能力具有很大促進(jìn)作用，同時(shí)也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造思維。

四、結(jié)語(yǔ)

《土木工程制圖》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，新形勢(shì)下的工程制圖課程對(duì)學(xué)生的空間思維能力與閱讀繪制圖紙技能提出了更高要求，如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)訓(xùn)練空間思維、激發(fā)他們的專業(yè)興趣應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。本文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)研，深入分析了土木制圖課程所面臨的一些共性基礎(chǔ)問(wèn)題，闡明了立體幾何知識(shí)在本課程學(xué)習(xí)中發(fā)揮的重要作用，以及畫法幾何與建筑制圖的辯證關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，對(duì)《土木工程制圖》課程教學(xué)的方法創(chuàng)新進(jìn)行了探討，并提出一些可行的新思路，重點(diǎn)針對(duì)空間思維的培養(yǎng)闡釋了幾種教學(xué)方法的創(chuàng)新舉措。本文可為土木工程制圖課程創(chuàng)新提供參考，為營(yíng)造更加生動(dòng)有趣的課堂氛圍提供幫助。

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