工程制图教学新体系的探索与实践

李茶青

(浙江水利水电专科学校,浙江 杭州 310018)

当前工程制图课程除涵盖传统的画法几何与工程制图内容外,又包括了AUTOCAD绘图内容.传统的绘图与识图知识在现代AUTOCAD绘图技术的冲击下,正在不断丰富和发展.此外,在高等教育大众化的今天,高职院校工程制图课程的重心也在不断下移,突出识图能力与AUTOCAD操作技能的培养已成为课程改革的主要方向[1].尽管空间思维能力与空间想象能力的培养也应该是制图课程的重要内容,但在目前条件下,空间思维能力与空间想象能力的培养似乎已成为学生可持续发展潜在能力的组成部分.而AUTOCAD绘图能力已成为学生工程制图动手能力的重要标志,已逐步演变为职业资格考试乃至各类CAD技能比赛的热门话题,成为不少高职专业学生实践技能的重要支柱.在这样的客观形势下,如何针对高职高专学生的实际情况,开展工学结合、学训结合的课程改革;如何在培养绘图能力、识图能力以及空间思维与想象能力方面找到最佳平衡点,是摆在广大工程制图教师面前的一道多解题,也是一道常解常新的课题.

长期的教学实践,不断的探索思考,初步认识到构建全新的适合高职高专层次的工程制图课程教学体系是解决当前工程制图教学中现存矛盾的必由之路.建立完整的课程教学体系,谈何容易.但新的工程制图课程教学体系必须更加注重学生实践能力的培养已成为不争的事实.对工程制图与AUTOCAD教学内容进行优化组合,积极探索更好地将AUTOCAD内容融入工程制图课程教学各个环节的新思路;以现代教学方法和教学手段为支撑,以AUTOCAD绘图技能培养为突破口,促使工程制图教学内容与专业教育结合、与工作实际结合、与职业资格证书考试结合,全面提高工程制图课程教学的实践性操作水平,应该是工程制图课程教学新体系的初步轮廓.

1 工程制图教学中存在的问题

(1)教学时数少与教学内容多的矛盾更加突出

随着计算机的出现,现代设计与绘图技术的迅猛发展,学生要学的东西越来越新,越来越多.而按照教育部教学改革的总体要求,高职高专的实践性教学环节必须加强[2],其理论教学时数的不断减少就一定顺理成章.而从认知规律的角度来讲:理论指导实践.因此,必需的理论知识一定要讲,只是如何把握“够用为度”;实践环节必需加强,其指导力度与实训时数肯定增长.不少专业实行“2+1”人才模式,更是使的处于技术基础课地位工程制图课程受到不容忽视的排挤,教学时数少与教学内容多的矛盾更加突出,某种程度上影响了专业技能基础的构建.

(2)网络普及催生了学生思维惰性的增长

网络是把双刃剑,利用好增长知识;利用不好,荒废学业.网络的出现,使许多内容可以通过拷贝粘贴完成,学生对知识的思考少了,思考的习惯慢慢退化,思维惰性在逐渐增长.学生的感性思考因视频、动画、声音、色彩的刺激变得丰富多彩,而理性思考往往被降至较低水平.学生缺少思考复杂问题的信心和毅力,遇到难的空间想象问题往往就轻易放弃.学生的这些不良思维习惯很大程度上阻碍了工程制图课程空间想象能力的培养和提高上升空间.因为学生是受教育者,是接受知识的主体,教师只是主导因素.外因必须通过内因才起作用,这是最基本的哲学命题.

(3)独生教育与社会价值观念的多方诱因,使学生的求知与情感趋向浮躁

绝大多数独生子女的人生成长经历,缺少应有的艰苦与磨炼,其对待困难的耐心与毅力往往不足,遇事轻易放弃.而社会价值观念的多元和浮躁,使得学生的求知欲普遍下降.急功近利或盲从焦躁是当前不少大学生的心态写照.“书山有路勤为径”也许只是高考前的格言,“学而优则仕”不过是士大夫阶级的奢求.求知与情感的多元与浮躁趋向导致大多数学生难以做到“两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”.当然,读书与做人,相辅相长;换句话说,做人甚于读书.读书与报国,高度关联,学好真本领,方能为国分忧.但没多少学生能理解并恪守追求.基于此现象,工程制图课程的教学中,难免因受各方面的懈怠而出现知识传授方面的阻滞,很大程度上影响了教学质量和效果,也影响了人才培养质量.

当然,教师在教学过程中也同样受到社会浮躁情绪的影响和冲击.能否安贫乐道,坚持操守,是对当前高职教师的严峻考验.无论时代如何变迁,传授知识、教书育人始终是绝大多数教师的一生不变的追求.在教学中,如何根据学生的实际情况,从教学主导者的角度出发,因材施教,尽其所能地引导学生学习知识,强化能力.这中间,不断改进教学方法与教学手段无疑是适应时代要求的并能收到明显成效的举措,也是普通教师唯一能做到的无愧时代与使命的工作要求.

2 教学内容的改革

教学内容的改革直接反映教育目的和培养目标的要求,是提高教学质量的关键环节之一.按照高职教育的教学指导思想,工程制图课程的教学必须以“必需、够用”为原则[3],以应用能力尤其是识图能力与CAD绘图能力为技能培养的重点.对此,在工程制图教学内容的课程改革中,我们进行了以下几方面的尝试.

(1)工程制图以画法几何为基础或先导,但画法几何涉及到的空间概念较多,数学知识较差的高职学生,难以理解和接受.为此,在教学中必须减少画法几何教学的内容,比如,舍弃换面等投影变换内容,以适应理论课时减少与学生层次降低的客观要求.但对点、线、面的空间投影规律必须反复讲解练习,作为重点知识传授.并以投影特征和投影作图的基本原则作为教学重点,以满足后续工程制图教学的需要.

(2)随着时代的发展,许多结构合理、表形表意、形意结合、漂亮雅致的建筑形体已构成了城市不可或缺的亮丽风景.但这些建筑形体多以曲线、曲面构成,而水利工程中的曲线、曲面建筑物除了美观要求之外,更有改善水力条件的功用.因此曲线、曲面部分的教学内容应根据不同专业进行取舍,并有针对性地以学生能看到的实际建筑物为原型进行讲解,以取得更为贴近实际的教学效果.

(3)从工程特点及工程制图教学的实际需要出发,在教学内容安排上,将投影规律与工程制图的基本原则相结合,把工程制图标准与行业制图习惯相结合.注重科学知识渗透,强调内容前后贯通,启发学生质疑创造.通过读图,促使学生了解典型建筑物的组成、构造以及各主要部分的作用,根据建筑物的作用特点分析建筑物的形体体征,并思考应该采用的表达形式.学有余力的学生,还可以进一步探索其设计的合理性,是否可以在几何形体上做一些有益的改进或创新.通过这样的引导训练,使学生充分认识到工程制图是工程设计有力助手.如果设计图样在视觉上有倾倒趋向或高宽比严重失调,很难想象这样的设计结果会满足稳定要求或强度要求.使学生认识到:任何工程设计都要借助工程制图来表达设计意图并付诸工程实践,强化学生学习的目的性,提高学习的主动性,增加学生的专业认知度.

(4)尺寸标注在工程制图中的内容主要有:平面图形尺寸注法、基本形体尺寸标注、截交体和相贯体的尺寸标注、组合体的尺寸标注、水利工程、建筑工程图样尺寸标注等.工程制图课程内容的尺寸标注都是按基本要求标注,不允许有多余尺寸,也不许有重复尺寸等.而实际工程图样的尺寸标注又往往需要遵照相应的行业制图标准,使得教学内容显得比较多,而且无必然的逻辑联系.如何引导学生既遵守尺寸标注的严谨性,又符合行业制图习惯,就成为教学中的重点.对此,在尺寸标注内容讲授时,应该提醒将着眼点放在工程图样标注形式和方法的理解上,由简到繁,庖丁解牛式地传授尺寸标注的方法和技巧,最终掌握图样尺寸标注的正确方法.

(5)轴测图是用单一投影面的投影表达空间形体的立体形状,对培养高职学生的读图能力有相当重要的作用.大多数制图教材中,轴测图都单列成章,并安排在组合体三视图后讲授.教学过程中发现,这样的教学内容安排不利于学生空间想象能力的培养和提升.为此,在教学中将轴测图内容适当提前,使学生在学习组合体视图之后,就能利用轴测图的绘制方法和技巧自己探索绘制平面视图的轴测图,通过读图想象出的空间形体,实现构思的空间形体的立体表达,为后续课程学习奠定了比较坚实的基础.

(6)识图和绘图技能是学生上岗就业必备的专业能力之一,用人单位也往往要求或希望学生具有CAD绘图员职业资格证书.如何利用有限的课堂教学时间,充实教学内容并与职业资格考证接轨,是当前教学内容改革的又一重要举措.通过组织学生参加CAD职业资格证书考试,能使学生进一步认识到工程制图课程学习的重要性、必要性、迫切性以及与未来职业或就业之间的高度关联性,增加学习的热情和动力.当然,这样的教学内容调整会大量增加教师的教学工作量和备课负担,因为有些内容必须依靠课外辅导强化和补充.但能够将工程制图课程的教学内容逐步与CAD职业资格考试接轨,无疑是一项积极的有现实意义的教学探索.

3 教学方法和手段的改革

“工程制图”课程有其自身的特点和规律.因此,必须根据教学对象的特点,选择适宜的教学方法和手段,方能取得良好的教学效果.教学过程中,要积极探索理论知识与实践环节、想象能力与动手能力同步增长的教学方法和手段,实现知识与能力的互助提升.

(1)扬弃以教师为中心的满堂灌授课方式,倡导轻松活跃的互动课堂氛围.借鉴艺术类的教学方法,提倡学生课堂主动提问、主动思考.努力做到以学生为主体,教师为主导.通过列举示例,以视觉化的形象思维引导学生思考问题,留给学生足够大的想象空间.教学过程中,可以首先说明一个题目的目标要求,采取逆向思维方式,逐层剥笋,引导或诱导学生按图索骥,获取答案.教师给予的方向性和原则性的指导,有利于学生自行解决问题,并在解题的过程中产生一定的成就感,调动学习的兴趣和积极性.当然,多媒体课件的应用是实现这一教学目标的重要手段,具有不可替代的作用和效果.

(2)扬弃传统的手工图纸抄绘,鼓励并积极引导学生勤学苦练CAD绘图技能.随着计算机技术的发展与进步,AUTOCAD、CAXA等绘图软件以其强大应用功能得到了工程设计界的普通应用.

毋须讳言,传统的手工绘图技能已逐渐退出历史舞台.因此,工程制图教学中,必须尽早开展计算机绘图软件应用技巧与操作能力训练.自编的以训练CAD绘图命令为主要宗旨的工程制图习题集电子版的推广与应用,较好地解决了学生课后练习CAD缺少素材的问题.而开展的CAD绘图技能大赛,某种程度上将学生练习CAD绘图技能的热情推到了又一个新的高度.为期一周的工程制图综合实训,则是一次CAD绘图技能的实战模拟训练,要求学生必须在一周的时间内,完成某一水利工程或建筑工程的平、立、剖视图抄绘,并要求增加2个以上、能有效提高工程视图可读性的剖面.既训练读图与识图能力,又有效训练绘图能力,一举两得,收效明显.当然,作为制图教师,必须时刻清醒地意识到,AUTOCAD软件不应该是手绘视图的掘墓者,只是提高视图绘制速度和质量的工具而已.教学中还必须要求学生完成一定数量的手绘作业题.运用手工绘图完成作业依然是培养学生空间思维能力和想象能力的重要途径和手段.因为手绘工程图的过程中,学生的思维更加专注和活跃,尤其有利于把握工程设计图的总体与全貌,眼、手、脑并用效果优于CAD绘图过程.此外,要利用可能机会,鼓励学生快速绘制草图,以训练制图能力,并为最终实现从手工绘图向计算机绘图的飞跃创造条件.

(3)尝试工程制图与AutoCAD课堂教学一体化.为了更好地训练学生的CAD绘图技能,在工程制图课程的讲授过程中,充分利用CAD这个有力工具,并提醒学生课后注意复习CAD命令.比如,用CAD演示斜二测图的绘制方法,快速准确;用CAD介绍已知两视图补绘第三视图的操作,可以不用绘制45度线,有效利用对象捕捉与追踪功能,即可迅速完成操作.即实现工程制图与AutoCAD课堂教学的一体化.这样的教学方法改革,不仅使学生感受到CAD方便快捷的魅力,而且进一步激发和调动了学生学习AutoCAD的积极性.不少学生在课后完成工程制图作业时,遇到困难,还会主动利用CAD寻求解决途径或方法.自编的AutoCAD上机实训习题集是根据教学内容要求特意编写的CAD绘图命令练习册,训练内容有鲜明的针对性,可以较快地提高CAD绘图速度和技能,是一体化教学的得力助手.

(4)实物模型与多媒体教学系统联合运作.利用AUTOCAD、3Dmax、FORshop、POWERPOINT 等多种软件,制作满足不同教学内容需要的多媒体课件.鉴于高职学生层次,课堂教学中要尽可能多地增加立体图演示,增强视觉效果.良好的多种软件制作的多媒体课件以及相应的对完成作业及课后复习有重要参考价值的电子挂图与电子模型库构成了内容丰富的虚拟制图实验室.而投入一定财力购置的小型制图模型(组合体、相贯体、截交体等)以及一些典型的水工建筑物、渠系建筑物、水电站建筑物以及房屋建筑、电梯、给排水构筑物等实物模型,在丰富水利仿真实验室的同时,也方便了学生随时观看学习和揣摩.虚拟模型室与真实模型室之间的有机结合,构成了工程制图教学方法与教学手段改革的主力.而CAD机房的便利实训条件又为学生随时练习CAD绘图能力提供了有利条件.实物模型与多媒体教学系统联合作业,多种教学方法与教学手段的有力配合,从视觉、听觉、感觉等诸多方面给学生足够多的信息和感受,使制图课程的教学由单一抽象的空间形体想象转变为可看可触摸的虚实模型辅助教学,丰富课堂教学内容的同时,也提高了课堂学习效率,活跃了课堂气氛.在总课时相对减少,而教学内容又不能大幅删减的情况下,有力地保障了工程制图课程的教学质量和教学效果.

(5)精心设计课堂教学过程,充分发挥教师主导作用.利用好课堂45 min,是提高教学质量和强化教学效果的重要举措.而引导学生紧跟教师思路,积极思考授课内容无疑又是教师驾驭课堂活动能力的重要表现.在初步讲解组合体及形体表达方法之后,教师不妨先给出空间形体,引导并鼓励学生用利用投影知识选择视图表达方式.也可先给出两视图或三视图,鼓励学生利用基本形体分析方法进行分析,构想空间几何形状.如果难以形成整体概念,不妨利用CAD绘图工具或手工绘制轴测图,也可以用橡皮泥制作空间模型,反复观看组合立体及其平面投影图形.双向思维、双向训练,动脑动手、其乐融融.既增添学习乐趣,又培养动手能力,效果自然不错.

(6)利用学生熟悉的建筑物组织教学活动.每一个城市、每一所学校都有一些特色鲜明的建筑物,其外观几何形体是开展制图教学的有利条件.要根据教学内容特点,选择适当方法,围绕学生身边熟悉的建筑实体,开展制图课程教学.引导学生分析这些建筑物的几何特征,运用所学制图表达方法,诱导学生通过切割、叠加、综合等方式理解其几何组成.由于有实物供借鉴,其教学内容也易于被学生理解和接受,也会在学生的学习生涯中留下难以磨灭的印记.教学方法的应用虽然简单,但具有四两拨千斤的教学效果.

4 结 语

众所周知,教与学相互促进,而因材施教又是最基本的教学原则.高职学生的层次特点与教育形势的不断变化从客观上要求工程制图教师必须积极投身课程改革,从教学内容、教学方法、教学手段等方面入手,大胆尝试,锐意改革.在教学实践逐步建立起工学结合、学训结合的课程教学体系,以培养学生的识图能力与CAD绘图能力为教学重点,无疑是一条正确的高职院校工程制图课程的改革之路.

[1]陈屋芳,刘洪涛.面向高职院校工程制图教学改革探新.中国校外教育,2007(2):19.

[2]吴碧金,胡志超,崔晓梅.“画法几何及工程制图”教学改革研究与实践[J].集美大学学报,2007,8(2):82-85.

[3]关天富.高职机械制图课程教学改革探讨[J].广东水利电力职业技术学院学报,2007,5(1):26-28.