工程图学课程建设与教学实践

鲁善文 王兰美 殷昌贵

摘要：在分析工程图学课程在学生培养体系中的功能基础上，以保证课程对学生“两种能力、一种素质”的培养强化为目的，从构建新的课程内容体系入手，针对课程不同内容设计不同的教学方法，运用现代信息技术升级教学手段，探索实践了课程实验内容体系，构建了新的课程考核评价方案。教学实践表明，教学质量得到一定的提高。

关键词：工程图学;课程群;教学研究;实践

中图分类号：TB 23     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）07-0120-02

工程图学是高等工科院校本科生必修的一门主干技术基础课，被称为工程技术界的语言，其教学是以图形为主，研究由空间抽象到平面，再由平面想象到空间的复杂转化过程，最终目标是培养学生对三维空间几何形体的想象和二维工程图样的绘制与阅读能力，为空间构思课程设计毕业设计乃至毕业后的职业能力奠定坚实的基础。由于教学计划的修订和调整，新开课程的不断增加，本课程学时数减少很多，因此，建立新的教学内容体系势在必行[1]。

一、工程图学课程在学生培养体系中的功能分析

工程图学课程教学的核心功能是培养学生绘制和阅读工程图样的能力。工程图样的成图方式有徒手成图、仪器成图、计算机成图[2]，其核心课程是“画法几何及工程制图”，它是学生接受工科高等教育以来接触的第一门与工程有关的课程。其主要功能是培养工程设计表达能力，即让学生通过课程学习，掌握工程界表达、交流技术思想的语言。用图形语言描述工程设计，该功能是显而易见的，也是图学教育和工程界普遍认可和重视的，姑且称其为显性功能;它还具备培养学生空间思维能力、设计创新能力、工程实践能力、工程综合素质等功能，这些常常被忽略的，被称为隐性功能[3]。

其中空间思维能力培养是本课程特有的，它极大地影响着设计创新能力。我们把课程功能归纳为“两种能力、一种素质”的课程培养功能，即“工程设计表达能力（显性功能）、工程思维创新实践能力（隐性功能）和工程综合素质（隐性功能）”。

隐性功能不但影响着显性功能的发挥，而且影响着学生的整体素质和思维水平的提升，在学生培养中的作用和意义重大而深远。

二、工程图学课程群改革与实践

以保证课程对学生“两种能力、一种素质”培养强化为目的，对课程内容体系、教学方法、教学手段、实验实践项目及课程考核评价进行了研究、建设与实践。

（一）内容体系改革

以强化机械类人才能力培养为指导思想，重理论、强基础，创建了“三基”（基本投影理论知识、基本图示方法、基本绘图技术）为主线、兼顾设计思维和创新能力培养及工程综合素质提高的画法几何及工程制图课程内容体系。

为了培养学生的设计表达能力，优化课程传统内容，适当降低画法几何部分的知识深度，加强图样表达方案的教学与训练;为了启迪学生的设计思维，培养综合素质，课程中增设构型设计的内容。对于重视严谨训练的工科学生来讲，注入思维结果为多解式的教学内容是非常必要的;在“零件图”前增加“机械工程图概述”内容，介绍零件、机器、机械工程图样以及机械工程图样在机械产品中的作用，使得学生在学习零件图、装配图时从整体上有一个了解，更容易学习和掌握工程图样;为强化徒手绘图技术，分别在制图的基本知识与技能、轴测投影、零件测绘、部件测绘多处设有徒手草图内容。

（二）教学方法研究

1.教学方法创新研究：以强化“两种能力、一种素质”培养为目的，教学中开展形式多样化的创新活动，重点在于引导和启发学生积极参与创新活动，增强学生对创新活动的兴趣。要为学生创造一个宽松的环境，依据个人兴趣，发挥和挖掘他们的潜能。如开展模型设计制作、三维设计大赛等活动。

2.思维训练方法研究：例如画法几何综合问题，都是综合约束或多条件约束题目，分别可采取分解约束或逐个满足约束的分析方法、轨迹法、逆推法，分析找出最多量解题思路，再比较分析优选解题方法，培养梳理解决纷乱复杂问题的能力、优选习惯与思维方法;利用组合体形体分析，培养学生把复杂问题分解为简单问题的思维方法——“化整为零，积零为整”的分析解决问题方法;构型设计给出“单面视图”约束或多形体约束并重视答案的多量和特异，以激发想象，培养多向思维，启发功能联想，训练培养工程创新思维等。再引申反证工程图表达形体必须唯一确定，使学生高度认识工程图样100%绝对正确的重要性以培养工程素质。

3.实验实践方法研究：以强化“两种能力、一种素质”培养为目的，针对中学时为应试而学习的學生，在大学第一门与技术相关的课程中设计并设置实验项目，可起到循序渐进地培养工程实践能力的目的。在原来的测绘基础上，设计了以“模？圹图”多重循环为标志的实验项目，包括模型速画、模型制作、创新构型设计与模型制作、机械拆装、零件测绘、实战CAD等。

（三）教学手段建设

以强化“两种能力、一种素质”培养为目的，结合课程内容体系改革，将现代多媒体技术以及网络运用到教学中，实现教学手段的提升。

1.CAI课件系统研发：以体现教育思想，使“空间？圹平面”思维过程可视化，实现教学经验的广义积累与叠加为设计要求，设计了助教型、助学型、创新与工程能力培养型、测评型课件构成的CAI辅助教学系统，并进行了研发。

2.网络资源建设：作为信息交换巨大宝库的互联网，正日益成为人们学习新知识、获取新技术和了解新情况的途径。网络具有信息量大、知识面广、操作敏捷、资源共享等特点。目前课程建设的研究成果全部上传画法几何及工程制图国家精品网站，已经实现学生网上访问电子教案，重现教学过程，按个人需要灵活选学教学内容。学生可以跟着教师在网上边学边进行同步操作，也可实现网上答疑和提供教学信息。网络化教学将极大地提高学习的效率和效果。

（四）实验实践教学研究

1.实验实践项目设计：通过实践获得的知识是学生真正通过自己的体验、思索获得的，它具有更好的效果和持久性。但是，目前学生普遍缺乏实践经验。解决方法包括以下几个方面：（1）根据由实践到理论的认知规律，新增加了如下实践教学环节：“机械及产品认知”实验、组合体徒手速画训练、“立体模型制作”实验等。（2）把计算机绘图的理论讲授与上机实践结合在一起进行。教师讲完一部分内容，学生接着进行练习，遇到问题及时解决，见效很快。最后进行零件图和装配图的综合上机实验。（3）一周的集中测绘是学生所学理论知识在实践中的综合运用。此过程分小组进行，每位教师指导10～15名学生，教师经常检查学生的测绘情况，发现问题，及时讨论解决。学生们可以互相讨论，培养了协同工作能力和团队精神。这个环节中，学生的综合能力得到锻炼和提高，是一个让学生收获很大的教学环节。

2.实验实践教学实施手段建设：通过教学实践总结形成一套针对各实践性教学项目的具体实施方法。实验实践手段建设采用自建和共享。（1）自建有计算机房、手工模型制作室（陶泥、泡沫）、机制模型实验室（微型机床）。根据课程自身条件实施实验项目：自备小型工具、微型机床完成手工模型制作;自备模型完成测绘实践;专用机房完成计算机二维绘图、三维建模。（2）共享有机械原理零件实验室、学校实训中心（机械厂）。充分利用学校教育资源，通过参观零件实验室、实习工厂完成机械认知实验;借助实训中心完成机制模型实验和三维数字建模输出。

（五）考核评价方法改革

课程传统考核方式沿用初高中的考核方式，没有在真正意义上实现对学生知识掌握和运用能力的评价。存在的弊端主要表现为考试方式的单一和不利于学生能力的培养[4]。本着以正确的导向来指导教师教学以及学生学习和发展的思想，对考试方式、方法进行了改革研究，设计实践了课程考核评价方案。该方案改多年一贯的“一次性”考试评价为“过程性、结果性、能力性”三合一的评价。（1）过程性评价：针对专业图部分的机械工程图样绘图，采用开卷方式，随学习过程进行，侧重于对零件、机器或部件工作图的全面认识、对国家标准的贯彻执行及二维表达能力和绘图技能的提高。（2）结果性学习评价：针对画法几何部分、专业图部分的国家标准、绘图和看图基本方法，采用闭卷考试方式，尽量让每题包含综合、分析、比较、理解的过程，侧重于对基本知识的掌握和运用，让学生明白知识只有在运用中才能内化为能力。（3）能力性评价：针对由装配图拆画零件图，采用开卷考试方式，侧重于包含与工程实际相结合的意识与能力在内的工程图学知识、能力、素质的培养。设计开放式的、灵活的实践评价软试题，如一面视图构型设计、变位设计、仿型构型设计、形体设想归谬、模型创新设计、三维建模与实体造型设计等，以竞赛形式组织，侧重于图学创新能力、综合素质评价，成绩优秀者可给予加分。

三、教学应用情况与效果

在开展上述研究的基础上，我们在教学中运用这些研究成果，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野，丰富了学生的感性认识，提高了学生的动手能力，通过多方面、多渠道的训练，通过对每一个教学环节，每一个教学细节的研究，最终达到了提高能力、培养综合素质的目的。据后继课程的调查显示，学生的读图能力、设计能力较往届生大有提高;获全国创新设计大赛等奖项较往届生增多;求职面试中绘图能力强，用人单位喜欢接收;四届学生已获得UG—CAD认证工程师3000多人，直接授聘UG—CAD认证培训师3人。在每年一次的教学评价中，学生评价教师的优秀率达100%，尤其对青年教师来说，这个比例在以前是不可能达到的。

参考文献：

[1]马亚丽.机械类本科专业“工程图学”课程内容体系与教学方法探讨[J].吉林工程技术师范学院学报，2013，29（1）：66-67.

[2]郭幼丹.机械创新能力培养的工程图学培养模式构建[J].福建工程学院学报，2014，12（3）：302-306.

[3]殷昌贵，王兰美.工程图学课程群建设研究及教学改革实践[J].圖学学报，2013增刊：74-78.

[4]丁颂.现代工程图学考核方式改革初探[J].长春师范学院学报（自然科学版），2013，32（5）：154-156.