应用型本科《工程图学》教学改革的研究与实践

龚婵媛

(江苏科技大学张家港校区，江苏张家港 215600)

应用型本科教育是近年来快速发展的普通高等教育，其侧重培养高级应用型人才，注重实践教学，是目前很多地方高校都在积极探索的教育模式。这种教育模式顺应社会发展潮流，符号地方经济发展的需求。工程图学是高等工科院校一门重要的技术基础课，理论性和实践性均很强，尤其是机械类专业一些后续课程、课程设计、毕业设计以及将来工程设计的基础，是培养工程技术人员设计能力、实践能力和创新能力的重要途径。如何深化工程图学教育理论，优化工程图学教学内容，改革教学方法和手段，从而培养出符合社会需求的应用型高级人才，是值得认真研究的课题。

一 工程图学教学改革的现状

多少年来，工程图学教学改革从没停止过，广大图学教师以极大的热情对图学教学改革进行了探索，提出了各自的改革思路和方法，取得了良好的成果。

随着应用型本科教育在我国的蓬勃发展，很多地方院校也积极探索培养应用型本科人才的教学模式。图学教师也紧跟时代步伐，纷纷从课程体系、教学内容、教材建设、教学方法和手段等方面进行改革探索，各抒己见，形成了“百花齐放、百家争鸣”的良好学术氛围。纵观各高校的教学改革，发现大家对绝大多数问题已形成一定的共识，对个别问题仍存在一些争议。

1.加强实践教学环节。

大家一致认为应用型本科人才的培养途径在于理论与实践的紧密结合，需突破传统的学科知识型人才培养模式，重视和加强实践教学环节，强调培养解决实际工程问题的能力。

美国加州大学圣迭哥分校工程图学课程非常注重实践教学，要求学生参加至少每周3学时的实践活动，课程有专门的实验场所和多媒体计算机房。实践教学和课堂教学紧密结合，课堂教学内容围绕实践教学项目逐步展开。［1］

深圳大学对“工程项目引入法实践教学模式”进行了研究，从拓展个性化设计出发，来提高学生的创新思维和创新设计的能力，同时通过建立基于团队的工程项目小组，提高学生的综合素质。

有的学者提出通过校企合作的方式来提高学生的实践能力。有的提出要加强实践教学改革，必须建设实践环境，如建设开放式实验室等。

2.引入三维CAD建模。

三维几何模型是对设计表达的回归，三维设计技术将逐渐成为设计表达的主要手段。因此，将三维建模引入到工程图学课程是学科发展的必然趋势，这已在图学教育界形成了共识。但对于如何引入三维建模内容却存在着争议。目前，主要有两种主张:即融合式引入和分段式引入。前者将三维几何建模的原理、方法和技能融合、渗透到工程图学课程中，形成新的教学理论、内容和过程;［2］而后者则是设置另外的必修课或选修课，与工程图学一起构成新课程体系。

3.改革考核模式。

考试方法是教学方法的重要组成部分，是引导学生学习的一个指挥棒。考试方法改革能直接促进学生自主学习，有利于学生能力的培养。广大图学教师也对考试方法改革进行了探索，且取得了卓有成效的效果。

浙江大学在考试方法改革上实现了一次创举，将传统考试方式与新考试模式在多种形态下进行有机整合，包括传统的统一考试模式，基于平时成绩的面试免笔试模式，结构表达小设计和小论文的加分模式，“自主命题、自我测试、自我评价”三自模式等。该考试方法改革充分调动了学生学习的积极性、主动性和创造性，很新颖很特别。［3］

辽宁石油化工大学结合教学实践论证自主命题免考试模式的可行性，同时探索了免考试模式考核评价机制，并提出了完善机械制图自主研究型学习考试模式改革的建议和实施方法。［4］

有的高校将考试方法改为:笔试+机试+口试+作业成绩=总成绩，期末考试采用闭卷形式，考读装配图、拆画零件图;期末口试采用开卷形式，考读零件图;计算机绘图考试采用上机考试，作业成绩由习题集作业和制图大作业组成。

二 工程图学教学改革的趋势

工程图学教育是工程教育的基础，尤其在数字化设计与制造、土木工程、建筑工程等行业中具有重要的地位和作用。随之社会对高层次应用型人才的需求，以及CAD/CAE/CAM的广泛应用，图学教育受到了冲击和挑战，各种教学方法、手段及考核方法的改革令人耳目一新。图学课程的教改不会停止，但总体的发展趋势是一致的，改革的目标就是要培养服务地方经济需求，有较强动手实践能力、创新能力的高级应用型人才。

1.三维建模技术。

将三维建模引入图学课程已是教学内容改革的大趋势，从图学课程的教学实践及三维设计技术的发展现状来看，传统的图学内容目前仍然存在继续改革发展的需要，三维造型工具并不会短时间内完全取代二维绘图。因此，未来的教改方向不是引入三维建模内容来完全取代二维，而是强调三维造型能力与二维绘图能力并重。将三维造型技术与传统的课程内容相融合，构成新的内容体系。

2.实践教学环节。

在实践教学环节，工程图学课程将会与国际教学接轨，借鉴国外的实践教学方法，即将每次的实践课以项目设计的形式展开，学生围绕项目任务书，进行合作分工，然后完成任务。这样同时培养了学生的绘图能力、创新能力和团队合作能力。同时，在实践教学过程中，徒手绘图能力的培养将会受到越来越多的重视。因为徒手绘图快捷、灵活、不受工具限制，对培养形象思维、空间思维和创造性思维很有益处。［5］

三 工程图学教学改革的实践探索

1.教学内容的优化和调整 。

目前，图学课程依然是沿袭传统的教学模式，将图学课程分为两部分:画法几何和机械制图，分别在两学期完成。画法几何部分内容仍占很大比重，截交线和相贯线还是作为重点讲解。因此应适当精简画法几何部分的内容，弱化截交线和相贯线的求解难度。

虽然将计算机绘图引入到课程中，但也仅仅是讲解AutoCAD二维绘图，对CAD三维建模很少涉及。而三维设计是现代设计生产模式的主流，因此当前的教学远远不能满足市场对人才的需求。在我们学生的课程设计和毕业设计中已经开始广泛使用UG、Pro/E、Inventor等三维造型工具，通过三维实体建模来表达设计对象。因此，图学课程教学应引入三维建模的内容。

以本人所在校区工程图学课程教学现状为例，课程总学时为96学时，其中实践课18学时，只占了不到20%，而应用型本科教育着重培养学生的动手实践能力，且在国外高校的图学课程中，理论课学与实践课学时之比都达到了1:1。因此，在课程的学时上应作调整，增加实践环节的课时量。只在量的方面保证实践环节还不够，还须改革实践的内容。目前，校区工程图学实践课依然是传统的教学内容，就是安排学生完成规定的几何作图练习及单一零件的测绘和装配图大作业等。这种模式容易教条化，不利于培养学生的创新能力、动手能力和团队精神。因此，我们需重新探索更加合理完善的实践教学模式，让图学教育与工程实际接轨，培养自主创新的高级应用型人才。

经过以上的分析和研究，我们对教学内容进行了优化重组，充分注重传统内容与现代图学技术的融会贯通，各知识模块理论与实践相结合，以机械类课程为例，优化后的《工程图学》课程内容体系结构如图1所示。

图1 《工程图学》课程内容体系结构

课程总学时96学时，主要面向机制、机电、热动等专业开设，分为工程图学1和工程图学2两部分，由两学期完成。教学内容由理论教学和实践教学模块构成，其中理论教学学时为70学时，实践环节学时提高至26学时。理论教学内容主要包括制图基本知识、投影基础、机件的表达方法、工程图样、计算机绘图等五个部分，其学时分配如表1所示。

表1 理论教学内容及学时分配

制图基本知识部分介绍国家标准的有关规定和简单几何图形的作图方法;投影基础部分介绍正投影法和轴测投影法，且大大降低了求解截交线和相贯线的难度，重点放在组合体的形体表达;机件的表达方法部分通过各种图样画法来表达不同结构形状的工程形体;工程图样部分主要培养绘制和阅读工程图样的能力;计算机绘图部分介绍二维绘图的基本命令和三维建模的基本思想。实践教学方面，探索以创新实践能力培养贯穿教学全过程的教学体系。目前开设的实验如表2所示。

表2 实践教学内容及学时分配

通过对机器零、部件的测绘，使学生掌握一般测绘程序和步骤，进一步掌握各类零件草图和工作图的绘制方法，掌握常用测量工具的测量方法，理解零、部件中的公差、配合、粗糙度的基本鉴别原则，了解零件常用材料及其加工方法，有效地将图学课程、金工实习、工厂实习等环节接触到的知识综合应用，从而提高学生的设计绘图能力。

2.教学方法和手段的改革。

2.1 建设“工程图学”网络学习平台。

校区图学教师师资比较匮乏，导致学生与教师面对面的交流机会很少，学生在课前预习和课后作业中遇到的疑难问题得不到及时的解决，挫败了学生自主学习的积极性和热情。

其次，工程图学课程中涉及到很多形体、零部件的图样表达，学生一开始很难建立空间形体的概念，因此需要借助教学模型帮助学生想象。我们图学组也早已认识到这一问题，且已着手用虚拟现实技术构建大量教材中和习题集中的三维模型，试图建立一个虚拟模型库，可以发布到校园网络上，便于学生课后预习和复习。

由于图学教师少，制图作业量大，所以往往不能保证每份作业都批改，没被批改的学生要求知道作业答案的一些反馈。我们建立了习题解答系统，该系统可以发布到网络学习平台，能提供习题的详细答案和具体解答过程。

网络学习平台提供了一种有效的手段，可以引导学生自主学习。正值校区启动了数字大学堂，给我们一个创建网络课程的很好的平台。我们建立了课程网站，教学资源非常丰富，如:教学大纲、授课计划、CAI课件、教案、虚拟模型库、习题解答等。图2— 图4分别为《工程图学》网络课程的界面。

图2 《工程图学》虚拟模型库

图3 《工程图学》习题解答

2.2 改革考核方法和成绩评定模式。

近几年校区的《工程图学》课程的考试方法，仍沿袭着一张考卷定成绩的模式，即采用闭卷考试，题型也很单一，比如下学期的课程，只考零件图和装配图的读图。该方法不能检验学生的创新能力、计算机绘图技能和实践能力，无法全面地考核学生所学的知识和能力，不利于综合素质的培养。因此，我们研究出一套科学合理的考核和成绩评定方案，该方案经过实践证明，能够很好地鼓励先进、鞭策后进，公平合理。

该课程的最后总成绩主要由平时作业、实验、竞赛、测验四部分组成。测验依然采用传统考卷的模式进行，卷面总成绩为100分，从而得出基本分数。平时作业、竞赛、实验这三部分分别以A、B、C、D的等级形式给出，累积A1次加1分，累积D1次减1分。最后直接与基本分数相加，即得出总成绩。

比如，学生甲卷面分数为80分，平时作业得A10次，实验得A2次，竞赛得A1次，该学生的总成绩=80+10*1+2*1+1=93。

学生乙卷面分数为75分，平时作业得D4次，实验得D2次，该学生的总成绩=75－4－2=69。

四 结束语

图4 《工程图学》课件与教案

本文分析了国内外《工程图学》教学改革的现状和趋势，研究了应用型本科人才培养模式的特点。在此基础上，对校区《工程图学》的教学改革进行了大胆的探索实践，分别从教学内容、教学方法和手段、考核方法和成绩评定等方面做了改革，并取得了满意的成果。希望这些改革成果能具有一定的借鉴作用，对工程图学课程的进一步改革起到促进作用。

［1］毛文武.美国加州大学圣迭哥分校工程图学课程教学研究［J］.工程图学学报，2007(5):172－177.

［2］童秉枢，田凌，冯娟.10年来我国工程图学教学改革中的问题、认识与成果［J］.工程图学学报，2007(4):1－5.

［3］陆国栋，施岳定，费少梅.工程图学考试方法改革［J］.工程图学学报，2004(3):111－115.

［4］唐晓初，李静，赵恒华，等.机械制图考试模式的改革探索与实践［J］.工程图学学报，2009(1):130－135.

［5］付云松.谈制图课中徒手绘图训练重视创新能力培养［J］.云南建筑，2005(6):61－62.