泛土木水利工程制图教学内容体系改革探讨

张满栋， 梁国星， 杨胜强， 赵洪生

（太原理工大学机械工程学院，山西 太原 030024）

泛土木水利工程制图教学内容体系改革探讨

张满栋， 梁国星， 杨胜强， 赵洪生

（太原理工大学机械工程学院，山西 太原 030024）

在分析当前土木、水利工程制图教学内容体系现状的基础上，阐述了作者对实现泛土木水利工程制图教学内容体系改革的设想和实现方式。具体举措如下：（1）积极引入计算机二维和三维绘图内容，使学生尽早适应当前工程制图教学内容发展；（2）整合传统土木、水利工程制图教学内容，提炼两大类型的公共部分，兼顾两大类型相异部分，齐头并进，实现了泛土木水利工程制图教学内容的有机融合；（3）以国家标准《技术制图》术语为基础，兼顾专业制图传统术语，妥善处理它们之间的差异。这不仅方便于教学安排，也有益于培养泛土木水利工科人才，扩大学生知识面，增强学生就业能力。

工程制图；教学改革；教学体系；教材建设

土木工程、建筑学、城市规划、给排水工程、环境工程、道路与桥梁、水利工程、农业水工程等专业工程制图的教学，在此简称为泛土木水利工程制图教学，其教学体系内容的改革面临诸多挑战。经过多年努力，《土木水利工程制图及计算机绘图》教材已经面世[1]。作者试图把泛土木水利工程制图的教学体系内容改革反映到教材建设中。由于不断引入新课程，使得传统课程的课时和内容受到挤压，我校的土木、水利工程制图教学课时被压缩到 88课时。与此同时，当前就业形势严峻，迫切需要知识面既宽又相对专的土木、水利类人才。众所周知，教学改革的重要组成部分是教学内容体系的改革。这是教学任务能否顺利完成的关键因素，也是确保人才培养质量最重要的保障，与此同时，教学内容的筛选对教学质量的提高，具有十分重要的现实意义。在此，谈谈泛土木水利工程制图教学内容体系改革的设想与实现方式。

1 当前泛土木水利工程制图教学现状

教学内容体系是教学改革成败的关键。秉承吸取传统教学内容之精华，结合当代教学需求，改革当前泛土木水利教材不合理的教学内容体系是必须采取的对策。教学改革的目的是：既要摒弃传统教学的不合时宜的教学内容体系，又要吸取传统教学注重对基本功和空间想象力的培养的精华，同时，还要结合当前现代科技的飞速发展所带来的新的要求，注重知识体系和内容的更新。从近 60年来土木、水利工程制图教学内容体系看，从仿效欧美并无统一教学大纲到学习前苏联制定我国统一的教学大纲，再到 1987年起制定教学基本要求，教学内容体系也随着时代的发展而逐步变化。

《画法几何及建筑制图》是土木工程、建筑学、城市规划、公路与桥梁、给排水工程、环境工程等土建类专业的必修课；而《画法几何及水工制图》是水利工程、农水工程、水文工程等水利类专业的必修课。我校这两大类型工程制图课程教学课时均为 88课时。多年来，由于采用的教材受编写院校教学内容体系的影响，以及内容要求也不尽相同，致使对课程的教学、考核、评估均带来许多不便，也对泛土木、水利工程人才的培养造成不利影响。尽管当前这两大教学体系所列教材，也出现了教学内容的整合，但明显是建筑类制图偏重于建筑类，教材中的水工制图部分过于简单不能满足水利类专业使用。而水利类制图偏重于水工类，教材中的建筑制图往往不能满足建筑类专业使用。导致这一结果的原因是多方面的，但最主要是的受传统教学方法和各专业对课程认识和要求不一所致，也是受前苏联专业划分较细等因素影响[2-4]。

当前迫切需要同时满足两大类型专业的工程制图教学内容体系的教材，该教材既能适应当前压缩的教学时数，又不偏颇于某一类型，同时满足两大类型的教学要求。

2 泛土木水利工程制图教学内容体系的筛选

教学内容力求处理好以下关系：（1）从一开始就将手工绘图与计算机绘图方式进行结合，便于学生尽早适应当前发展要求；（2）既继承传统图学理论知识又结合当前教学要求对传统内容进行提炼，去粗取精；（3）以《技术制图》国家标准术语为基础，兼顾专业制图传统术语，妥善处理它们之间的差异；（4）教材体系按照“制图基本知识”→“计算机二维绘图”→“画法几何投影理论”→“专业制图基础”→“专业制图”循序渐进；（5）突出集合体与计算机三维实体建模之间的关系。

2.1 手工绘图与计算机绘图结合

计算机绘图的出现，使工程设计领域发生了质的飞跃，计算机绘图工具以其快速、精确、易修改、易携带、易管理等特点是手工绘图无法相比的[5]。随着计算机绘图技术的不断发展，计算机绘图代替大部分手工绘图是一个必然趋势，手工绘图所占比重将进一步减少，而计算机绘图也由二维绘图向三维造型、三维建模等方向过渡。但手工绘图仍是创新思维的源泉，具有方便灵活、适应性强的优势，其基础地位是计算机绘图无法取代的。为此，对手工仪器绘图内容进行了适当的精简，删掉了针管笔等工具使用的介绍，保留了常用绘图工具的使用介绍，最基本的几何作图介绍，保留了手工绘制草图等基本内容，加强了平面图形的几何分析以适应水工等专业的要求。

为适应当前计算机绘图技术的高速发展，教学内容体系处理上采取如下方式：（1）在介绍完制图基本知识后，即刻引入计算机二维绘图内容紧随其后，从一开始就强调计算机绘图的重要性；（2）引入集合操作和集合体（传统称为组合体）概念，并将集合体与计算机三维绘图放到一起，加强了两者之间的联系，使学生对集合体概念和集合体构成过程形成深刻的认识，增强其空间想象能力的培养。在介绍集合体同时，学习计算机三维构型以及集合操作，对学生掌握集合体的构成过程大有益处，也使学生对计算机二维绘图和三维绘图有了系统的认识。

2.2 传统画法几何内容整合

传统画法几何有其精华也有其过时的内容，应根据当前的学时数，进行合理整合。在画法几何作图中，个别直线或平面上的点，有可能延伸画到其它分角，通常学生对出现在其它分角的点或线感到很困惑，甚至难于理解。因此，在点的投影中，最小限度地保留了4个分角点的投影的介绍，完全摒弃了8个分角的介绍。考虑到土木、水利工程中，平面相对于水平面（H面）的最大斜度线即为平面的坡度线，仍保留了平面最大斜度线的介绍。对曲线部分内容分别进行了调整，将平面曲线圆的投影紧随在平面章节最大斜度线之后，保证了圆投影为椭圆时，长短轴的形成过程和计算方法，即长轴为平行于投影面的直径，短轴为平行于最大斜度线的直径投影形成。而将空间曲线螺旋线，放在了常用工程曲面中，与螺旋面、螺旋楼梯等一并介绍。

空间几何问题的综合作图的图解内容作了大幅删减，只保留了轨迹法综合作图问题的解题思路，以增强学生的空间思维能力培养。投影变换中的换面法内容较完整，并保留经典例题，如两交叉直线的最短距离求法，料斗的二面角求法，以及只适合于用换面法求解的例题。投影变换中的旋转法，由于学时数的压缩只保留了最基本的核心内容。考虑到管道与立体相交的实际问题，以及相贯线求法中，棱线或素线与立体相交等情况，仍保留了直线与立体的相交内容。两立体相交（即相贯）部分以往习题非常多，学生往往做不完习题，为减轻学生做题压力，都进行了适度删减和筛选。在轴测投影内容中去掉了正二测的画法介绍，增加了水平斜轴测投影作图介绍。

2.3 土木、水利工程制图内容整合

土木、水利工程制图由于受历史、部门、工程等客观原因的影响，一直存在两套制图标准，但两者之间又存在着千丝万缕的联系，妥善处理它们之间的关系，既可以减轻教学工作负担，又可增加学生对其它制图标准的了解。在工程形体的表达内容中，以《技术制图》国家标准术语为基础，兼顾专业制图传统术语，妥善处理它们之间的差异。将建筑制图传统术语剖面图、以及断面图标注方式都进行专门说明和注解，以适应土木、水利两大专业制图标准，适应本专业术语称谓，也让学生熟悉了两大专业制图标准的细微区别。

在工程中常用的曲面内容介绍中，以工程形体实例为基础，介绍常见的工程曲面，图文并茂。除了上述工程中常用曲面外，对于在水利工程中另外一些常用曲面如扭面、蜗壳曲面、方圆过渡的组合面、尾水管等都安排到水工制图中统一介绍，从而方便于教学的组织和安排。

为了便于水工等专业学习钢筋混凝土结构图的画法，专门将钢筋混凝土构件详图整合，放在结构施工图的开始处，便于土木、水利两大专业进行组织教学。为适应当前知识体系的变化，增加了结构施工图平面整体设计方法简介，保留了钢结构图的介绍，去掉了较少使用的预应力空心板、木结构的介绍。

土木、水工专业制图教学示范图的选取上，既要把握一定的难度和深度，又要便于组织教学安排；既要来源于工程，又要抽象于工程，适合教学使用。权衡利弊，认真筛选，并且保证图形清晰，满足土木、水利两大专业的教学需求。

在教学内容中积极引入新国标的介绍，采用了 2010制定的最新的建筑制图国家标准，也采用了 2006年水工专业的行业标准，以适应新国标的变化，力争把最新国标内容介绍给学生[6-7]。

3 结 束 语

采用新的教学内容体系实施教学后，任课老师普遍反映：原来旧的教学内容体系大家忙得团团转，而现在的教学内容体系思路清晰、重点突出、取舍分明、摒弃了题海战术，学生能按时完成作业，教师也能完成教学任务，通过以往同样的考核手段，都取得了较好的教学效果。但我们应当清醒的认识到：泛土木水利工程制图教学内容体系的改革是一个循序渐进的过程，不可能一步到位。利用各种先进的教学手段，创建配套的电子教学资源，提高教学效果和教学质量，需要我们继续努力。

通过教学内容体系的改革实践，带动了青年教师的迅速成长。青年教师思维活跃，但教学经验缺乏，对知识体系的认识不足。通过和他们的沟通和交流，使这些年轻教师迅速领悟教学内容的设置和改革要求，不仅完成了教改任务，同时也使其教学水平都有了很大提高，使教研室新老交替，知识传承，后继有人。

国家的发展离不开科学技术的振兴，科学技术的振兴离不开人才的培养。高校作为人才培养的重要基地，担负着时代的重任。随着科学技术的不断发展所取得成果，教学方法、教学手段也将有很大的提高。如何利用先进的网络化教学手段，多媒体教学手段改造传统的教学方法，成为我校教学工作者非常迫切的任务。通过积极吸收国内外先进的教学方法和教学成果，创建和优化泛土木水利工程制图教学平台，实现教师授课，学生学习信息化。

[1]张满栋, 杨胜强. 土木水利工程制图及计算机绘图[M].北京：机械工业出版社, 2011.

[2]焦永和. 我国高校图学教育现状的调查与研究[J].工程图学学报, 2002, 23(5)：160-165.

[3]丁宇明, 黄水生主编. 土建工程制图[M]. 北京：高等教育出版社, 2004.

[4]朱育万主编. 画法几何及土木工程制图[M]. 北京：高等教育出版社, 2001.

[5]童秉枢, 易素君, 徐晓慧. 工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J]. 工程图学学报, 2005,26(4)：130-135.

[6]国家建设部等. 房屋建筑制图统一标准(GB/T 50001-2010)[M]. 北京：中国计划出版社, 2011.

[7]国家发改委. 水电水利工程基础制图标准(DL/T 5347-2006)[M]. 北京：中国电力出版社, 2007.

The Study on Teaching Content System Reform of Civil and Hydraulic Engineering Drawing

Zhang Mandong, Liang Guoxing, Yang Shengqiang, Zhao Hongsheng
( College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan Shanxi 030024, China )

Based on the analysis of the teaching characteristics and situation of “Civil and Hydraulic Engineering Drawing”, the authors have expatiated the ideas and implementations of teaching content system reform on “Civil and Hydraulic Engineering Drawing”. Measures taken are such that：(1) actively introducing the computer aided drawing about 2D and 3D to suit for current teaching development; (2) conformity of traditional civil and hydraulic engineering drawing of teaching contents, finding the common portions as well as considering difference,implementations of two types of contents amalgamation; (3) based on “Technology Drawing”State Standard terms, giving attention to traditional professional terms, correctly dealing with both relationships. This is convenient for teaching arrangements, and is beneficial to the training engineering talents, and to the enhancement of students’ knowledge and their working abilities.

engineering drawing; teaching reformation; teaching system; textbook building

G 642.0

A

2095-302X (2013)04-0132-03

2012-04-24；定稿日期：2012-07-02

山西省高等教育教学改革研究项目（J2011117）

张满栋（1963-），男，山西阳泉人，副教授，工学博士，主要研究方向为工程图学及计算机图学、CAD/CAM等。E-mail：zmandong@126.com