以工程人才培养为目标的工程制图课程教学改革实践

刘树元，林宏剑，刘文莉

以工程人才培养为目标的工程制图课程教学改革实践

刘树元，林宏剑，刘文莉

（台州学院建筑工程学院，浙江台州318000）

针对《画法几何与工程制图》的课程性质、教学现状。在工科专业的地位、作用以及社会对工程人才的需求，如何构建新型课程体系和多层次教学平台，改革课堂教学模式和实践教学环节，提出了作者的一些看法和采取的具体措施。实践表明，以工程人才培养为目标的工程制图课程教学改革有助于培养学生的工程素养和工程创新能力，可为国内同类院校《画法几何与工程制图》及其相关课程教学提供参考。

工程制图；工程人才；工程案例；教学模式

党的十七大以来，党中央、国务院作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署，这对高等工程教育改革发展提出了迫切要求。走中国特色新型工业化道路迫切需要培养一大批能够适应和支撑产业发展的工程人才；建设创新型国家，提升我国工程科技队伍的创新能力，迫切需要培养一大批创新型工程人才；增强综合国力，应对经济全球化的挑战，迫切需要培养一大批具有竞争力的工程人才。

《画法几何与工程制图》（以下简称“工程制图”）课程是给水排水科学与工程专业学生接触的第一门专业基础课，是工科学生的“工程语言”，是培养给排水专业工程技术人才必需的重要基础课程之一［1，2］。该课程的教学目的是要求学生掌握投影的基本理论和方法，培养其读图能力、图示能力、空间想象和思维能力以及绘图技能，借助图形表达来培养学生的创新思维能力和工程素养［2］。

1　现有工程制图教学中存在的问题

长期以来，涉及到工程制图课程的教学改革较多，已经取得了多项值得肯定的教学成果。但是，也应该看到，现有的工程制图课程教学还存在许多问题，主要有：

（1）教学方法落后于课程本身的发展趋势。在各种绘图软件中，三维绘图技术渐渐成为必备的组成模块，对于点线面特别是工程形体的表达，三维技术有着无可替代的直观优势［3］。但是，目前的工程制图教学中依然依靠模型来演示空间几何形体，对于三维绘图技术在教学中的应用、对于学生空间思维能力的培养和学生学习兴趣的激发没有引起足够的重视。

（2）教学内容专业本体色彩淡化，与后续专业知识疏离。工程制图过度强化各个工科专业共性的学习内容，而对于体现专业特色的专业制图部分则过于弱化，缺乏对于专业工程图样各相互联系部分的详细分析和引导［4］，尤其对于将在今后专业课中能够用到的有关知识语焉不详，导致课程知识体系欠缺契合性、逻辑性和系统性，给教与学带来一定困难。

（3）实践教学忽视了学生的工程能力和创新能力的培养。目前的实践教学依然注重二维工程图样的描绘，学生只是学会了从纸质版本到电子版本的转变，缺少工程实例的观察、接触和绘图表达［5］，欠缺工程素养的基本训练和积极主动的学习兴趣的激励，从而更加谈不上创新能力的培养［6，7］。

因此，探索一套以创新思维与设计绘图能力培养为核心、新型教育技术为手段、紧密结合专业特色培养要求，有利于培养和提高培养学生工程素养及工程设计能力的行之有效的教学方法，对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的参考和借鉴作用［8］。

2　工程制图教学改革的主要内容及预期目标

由以上分析能够看出，工程制图教学在工程素养和工程创新方面的基础作用还没有得到足够的重视，相应的改革和研究还很滞后，尤其在教育部2010年提出“卓越工程师”培养计划后，这种滞后现象越发显著［7，8］。为了促进工程制图课程在以工程素质培养为目标的教学中的发展，促进改革教学的顺利进行，我们有必要对本科院校工程制图课程改革问题进行深入的思考和研究。

2.1主要教学改革内容

主要教学改革内容包括以下4个方面。

（1）构建专业本色突出的新型工程制图课程教学体系；

（2）探索适合工程素质教育的开放式教学模式；

（3）构建适合工程素质教育的多层次教学平台；

（4）以工程项目为引领、以工程意识、工程素质培养为基础，改革实践教学环节。

2.2预期教学改革目标

通过工程制图课程教学改革的实施，期望达到以下两个目标。

（1）建立以提高教学质量为核心，以工程图样为载体、以创新思维与构型能力培养为宗旨，以工程意识、工程素质培养为关键的课程新体系；

（2）培育学生的工程意识和良好的工程素质，强化学生的工程能力和创新能力培养。

3　具体研究方法和操作措施

以台州学院建筑工程学院2013级给排水科学与工程专业第二学期的《工程制图及CAD》课程为教学改革实施对象，按照上述教学改革内容，分别在“新型工程制图课程教学体系构建”、“开放式教学模式探索”、“多层次教学平台”和“实践教学环节改革”四个方面进行了教学改革实践。现分述如下。

3.1具体研究方法

主要采用理论分析、调查研究和实践检验相结合的方法进行研究。首先，以给排水科学与工程专业工程制图教学为研究对象，采用理论分析的方法，对工程制图课程、专业培养计划、专业教学大纲以及专业知识体系进行系统地分析和梳理，在掌握专业知识脉络的基础上，寻找各个知识点的契合性，做好工程制图知识点的定位、归类和整合工作；其次，采用调查研究的方法，从近年来出版的文献、书籍、网站中确定给排水科学与工程专业各个知识点中具有代表性和适用性的工程实例，并进行系统地归纳和整理，争取与专业理论知识点耦合；最后，在上述工作的基础上，拟定本课程理论和实践教学环节。并坚持由浅入深，由表及里的过程，在理论教学和实践教学中进行尝试，同时构建过程考核和监督评价体系，随时验证教学效果，随时总结经验和改正错误。

3.2具体操作措施及做法

在正确认识工程制图课程的教学目标、任务及发展趋势的基础上，对于工程制图课程教学体系的主线、核心和支撑载体进行重新定位。努力建立既符合现代教学特征，又能体现传统价值，有利于培养和提高学生工程创新能力的课程新体系。

新型课程教学体系的建设主要以教学大纲的修订为抓手。修订教学大纲的指导思想是适应当前台州学院地方性、应用性的办学定位，同时要契合给排水科学与工程专业，体现专业基础课的课程地位，另外，争取做到与时俱进，体现知识的更新换代。基于以上指导思想，在原有教学大纲的基础上，对于部分课程内容和课时进行了调整。

在原有《工程制图及CAD》教学大纲基础上，主要突出了四个方面内容。

（1）在“课程基本要求”中强调学生工程意识和工程素质的培养，注重提高学生的工程创新能力；

（2）在“课程基本内容”中增加了应用计算机辅助绘图技术进行三维绘图技能的课程，以此更新教学内容，帮助学生快速建立三维构型能力；

（3）在“实践教学”环节强调工程引领作用，增加习题课的课时比重；

（4）在“评价与考核”环节注重过程考核、过程控制和过程监督机制建设，增加平时成绩的占比。

3.3开放式课堂教学模式探索

改变以教师为中心的填鸭式教学模式，变灌输式教学为启发式、互动式、讨论式教学，激发学生自主学习、自助学习的热情，纠正学生不良的学习习惯和学习行为。

具体做法是：

（1）引入工程案例，扩大课堂外延。注重将学生周边的工程实例引入课堂教学中，并集中带领学生参观学习实际工程案例，培养学生的工程素养。如在讲授工程形体章节时将校内的各种建筑构型引入，并与教材中的构型进行横向比对，建立教材知识与实际工程之间的纽带；在讲授本专业施工图知识时，所列举案例为学生公寓室内给排水系统，方便学生随时进行观察和理解。这样做的好处是扩大了课堂的外延，将课堂教学引向了课堂之外，帮助学生建立本课程与工程专业知识之间的联系纽带。

（2）分组学习，互促互进。在课程进行两周后，按照平时成绩高低将学生穿插组成每3人1组，3人的课堂成绩、作业成绩和习题课成绩取平均值为3人的平时成绩，激励学生互帮互助、互相监督，共同学习，共同进步，全班60名同学共分成了20组。

（3）随堂练习，及时巩固。《工程制图》是一门逻辑性和实践性较强的专业基础课程，因此，为保证学生的学习效果，检验教师的教学效果，在每2～3课时中专门开辟0.5～1课时的随堂练习时间，在练习过程中，教师随时答疑，学生随时提问，并做当堂验收。

（4）前排激励，积极争先。对于在一学期学习过程中一定比例课时均坐在前排的同学给予适当的平时成绩分数奖励，帮助和鼓励学生建立长期的积极的学习态度，参与到课堂教学和讨论中来，建立了长效的过程监督机制。本学期的工程制图教学中计有20名同学受到了奖励。

3.4多层次教学平台建设

开发集二维投影图、三维模型及动画于一体的多媒体系列课件，动态地演示和模拟空间几何元素之间的相对位置，并展示从三维立体到平面图形、从平面图形到三维立体的表现过程与方法。同时充分利用语音聊天工具，与学生进行网络互动和指导，形成一个多层次、多视角的立体学习平台。

（1）教学场所。除传统的教室、计算机房和绘图教室外，因地制宜地建立工程实景课堂，主要指以校内各类办公楼和学生寝室为主的室内给排水教学现场、各类校内景观用水区组成的室外给排水教学现场。

（2）多媒体。除传统的讲授二维投影多媒体教学课件外，按照工程制图课程的最新发展，开发和制作了完整的讲授三维投影知识的多媒体教学课件。三维多媒体课件的开发，既是工程制图课程最新知识体系的要求，又对学生构建立体思维和空间想象能力、辅助学习二维投影知识具有重要作用。

（3）网络互动交流平台。利用网络的方便快捷，建立学习网站以及QQ群等互动交流平台，将教学从传统的课堂延伸到课堂之外的虚拟空间，大大拓展了教与学的自由度，提升了教师与学生的交流和互动效果，有助于学生快速解决学习本课程的难题，教师则可以对于学习中的难点问题随时掌握并重点讲解。

3.5实践教学环节改革

实践教学环节是工程制图课程特点的重要体现，也是学生实践动手能力、图示能力以及平面和空间转化能力的重要培养途径。因此，在实践环节主要通过以下三种途径进行尝试和改革。

（1）重视和强调手工绘图的重要性。基于手工绘图是计算机辅助绘图基础的认识，将增加手工作业量和培养课时分别增加了原来的两倍，培养对于图纸的感性认识和读图绘图技能，增强对于绘图过程和程序的整体把握，为计算机辅助绘图技能的培养打下基础；并且有针对性地增加具有专业倾向性的描图训练，接触、了解继而掌握本专业图样的专业图例、图标和绘制方法，增强学生对于本专业知识的接触和了解。专业图样描绘量较上一学年增加30%。

（2）增加工程实例的手工图示训练。将全班学生分成20组，任务为将校园建筑内的室内给排水系统绘制成平面布置图和系统图，每组选择一个建筑物，不允许重复。每组3人，其中2人负责测量，另外1人负责绘图，但要求全程3人都要参与，做到分工明确，人人参与。目的是使学生将所学知识真正应用到实际工程的观察和理解中，对学生的专业设备认知能力和测绘能力进行实战演练，培养和锻炼学生的专业图纸认知和图示能力、协调组织能力、团结协作能力和动手操作能力，激发积极性和创造性。

（3）增加专业施工图的CAD图示训练。按照新修订的教学大纲要求，为了充分体现专业基础课的定位和作用，在CAD上机实验过程中，在适度调整绘图工作量的基础上，增加了以给排水科学与工程专业的施工图抄绘为主要内容的综合实验供学生选做。实验内容基本涵盖了本专业的建筑给水排水方向和室外给水排水方向。从实际运行效果看，92%的学生在规定的时间内合格地完成了要求的训练内容。

4　研究成效

2012级和2013级给排水科学与工程专业期末所考的题目均由《工程制图及CAD》题库随机抽取，试卷内容涉及画法几何、工程制图考核，CAD上机实验单独进行考核，题目难易程度与上年度相当，因此两学年的考核成绩具有可比性。

如表1所示，与未进行教学改革的2012级给排水科学与工程专业相比，2013级在最终期末考核的成绩中不及格人数没有改变，同样都是7人。但是，在课程平均分数、优良率（含期末考试和上机实验）、专业知识掌握情况（以具体考核题目得分计）等方面均有所改善和提高。同时，表现较为突出的为学生的成绩优良率，2013级较2012级优良率在理论考核和CAD上机实验两个方面分别提高了 441.94%和82.21%。

表1　2012级和2013级《工程制图及CAD》课程考核成绩对比

5　尚存在的问题

工程人才的培养，最重要的是相应教学平台的建立和完善。在为期1年的教学改革实践中，取得了一定效果的同时，也发现了一些问题，主要集中在教学平台建设的软硬件方面。

5.1缺少实体工程案例教学实践场所

教授实体工程案例的场所要满足三方面的要求，一是要求具有实际工程样板，满足基本的工程要素，规范客观地反应工程实际要求。二是应该满足一定的教学要求，尽量不能将工程遮挡隐蔽起来，以便学生观察；三是要满足基本的安全防护要求。

此类场所的基本上有两种获得途径。一种途径是依靠与施工企业合作和协商解决，但是可能存在两个的困难，一个是企业的意愿，另一个是场所是否满足教学要求的问题，如施工进度过早和过迟均对学生的学习存在影响；另一种途径是自己建设实体工程案例，专门用于教学，这需要一定的资金投入。基于实体工程案例课堂使用的长期稳定性的考虑，认为后一种途径较为合理。

5.2缺乏实践教学的过程监督管理

以工程人才培养为目标的教学改革，需要建立与之适应的过程监督与考核机制。

在教学改革实践中发现，无论是CAD上机实验还是工程实例的手绘练习，怎样保证学生能够独立完成学习任务，保证学生在上机过程中认真完成操作，防止学生之间的抄袭一直是亟待解决的问题。

教学过程中的实践技能的考核由两方面组成，一是平时成绩，二是期末考核成绩。平时成绩的考核包括出勤、操作、态度、实验报告、作业等，其中操作和态度是较为抽象的评价指标，只能依靠教师个人进行定性的评价，对于实际情况的反映难免出现偏差。

因此，加强实践教学的过程监督管理手段和量化方法的建设，是以实践性为主要特征的工程引领教学需要解决的基本问题。

6　未来研究方向

针对在教学改革实践中发现的上述问题，认为应该在如下方面继续进行研究和实践。

（1）实体工程案例课堂的建设。为突出实体工程课堂的“实体”属性，应该积极主动地和给排水专业施工企业沟通，并在实践教学中不断完善和修正实体工程课堂教学。在条件成熟后，为保证实体课堂使用的长期性和稳定性，应推进模拟实体工程课堂建设，并在教学中积极进行完善。

（2）实践教学的过程监督管理机制建设。过程监督是教学改革中一直推崇和提倡的教学手段，其重点和难点是如何建立有效的监督和考核手段，矫正学生的不良学习习惯和学习行为，保证其能够独立完成任务、共同参与到实践教学活动中。同时，还要求适应工程人才培养目标的变化，制定相应的监督管理机制，从而真正起到加强学生工程素养和工程创新能力培育的作用。

［1］吕慧慧.工程制图教学方法改革的探讨［J］.科技信息，2013，31（10）:57-60.

［2］张满栋，梁国星，杨胜强，等.泛土木水利工程制图教学内容体系改革探讨［J］.图学学报，2013，34（4）:89-93.

［3］刘佳.空间思维与制图教学［J］.图学学报，2013，34（6）:121-124.

［4］陈晓燕.浅析SolidWorks在机械制图教学中的运用［J］.装配制造技术，2013，31（7）:75-79.

［5］安蔚瑾，林孟霞.面向工程素质的工程制图教学改革研究［J］.潍坊教育学院学报，2011，28（6）:143-148.

［6］何润琴.基于工程素质教育的工程制图教学改革与实践［J］.华章，2012，28（33）:58-62.

［7］方艳，李斌.卓越工程师背景下工程制图教学改革［J］.中国冶金教育，2013，36（1）:115-118.

［8］李小兵，余桂英，胡会燕.以工程教育为目标的课程教学设计研究［J］.中国电力教育.2013，35（16）:77-81.

（责任编辑：耿继祥）

Reformation and Practice of Engineering Draw ing Teaching M ode Aim ing at Engineering Personnel Training

LIU Shuyuan，LIN Hongjian，LIU Wenli
（School of Civil Engineering and Architecture，Taizhou University，Taizhou 318000，China）

Aimed at the properties"descriptive geometry and engineering draw ing"course， current teaching situation，professional status and role，in the engineering and social dem ands for engineering talents，som e view s and conc rete m easu res w ere put forw ard for how to build the new course system and multi-level teaching p latform，reform classroom teaching mode and practice teaching link.Practice show s that aim ing at engineering personnel training of engineering draw ing course teaching reform helps to cultivate the students'engineering quality and engineering innovation ability， w hich provide the reference for the sim ilar domestic colleges and universities"descriptive geometry and engineering draw ing"and its related courses teaching.

engineering draw ing；engineering talent；engineering case；teaching mode

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2015.03.017

2014-12-22；

2015-05-06

刘树元（1971-），男，吉林农安人，讲师，博士，主要从事水环境污染与防治研究。