工程制图类课程教学改革研究与实践

梁国星　黄永贵　董黎君　张满栋

摘要：针对当前工程制图类课程教学中存在的问题，太原理工大学从课程内容编排到教学方法，再到考核方式，进行了全面的课程教学改革，使教学内容紧跟业界前沿技术，并注重过程管理环节及学生主动意识的培养。

关键词：工程制图；课程改革；实践

工程制图类课程是以工程与产品的图样或信息模型为研究对象，以培养工程专业技术人员的工程图形表达能力、图形形象思维能力以及工程图样绘制能力为主要任务，以最终实现工程与产品的技术信息交流为目标的一类重要的技术基础课程。

工程制图类课程于20世纪50年代承之于苏联，引入中国后，图学工作者在课程内容体系编排、教学方法以及考核方式方面先后经历了从学习苏联、模仿日本、效法欧美，最终到探寻符合中国高等教育国情的工程图学改革之路，确立了该类课程完整的教学体系。然而，随着我国高等教育事业发展与改革的不断深入，人才培养的主体目标与方向逐步向提升创造力和培养创新型人才转变。新形势下，该类课程在教学方法上的欠缺日益突出，信息时代的网络红利鲜见于图学课堂内外；课程内容变化甚微，教学侧重于理论知识而忽略工程设计能力培养，大量教材甚至在章节名称上都有相对固定的模式，明显滞后于业界技术发展水平：在考核手段方面更是沿袭长期以来的期末纸卷考试，虽然也伴随着一些改革探索，但整体上依然难以突破形式上的障碍。诸如此类方法手段严重阻碍着学生想象力、联想力、变通力及观察力的培养。

一、工程制图类课程现状

1.课程内容严重滞后于业界知识

随着工业4.0革命和3D打印技术的出现，工程图形信息表达形式正在从二维平面图向三维空间图形转变，信息的检索也从原来的单一文字拓展到图形信息的检索。国内图学界对工程图学引入三维几何建模的讨论总体上表现出了积极的态度。部分学者还进行了以创新性三维构型能力培养为核心的教学改革研究，探索建立二三维同步教学体系，以培养创新性图学思维及利用三维特征构型进行综合分析的能力。

综观国内工程图学类教材，虽有少部分引入了三维造型软件，但其目的仅停留在对二维平面图形信息的诠释上，而且通常因限于课时要求而被忽略。因此，这类改革依然停留在探索阶段而鲜有付诸实践，工程制图类人才培养与社会需求相脱离。

2.课程考核方式不合理

课程考核兼有考查学生知识掌握程度和检验教师教学效果的作用。现阶段，不同高等工科院校对工程图学类课程的考核方式不尽相同，但大体上主要采用闭卷笔试、上机考试和平时作业相结合的考核办法，纸卷考试成绩所占比重较大，一方面不利于学生学习兴趣的培养，致使学生忽视课堂教学过程的重要性，引发学生考前突击的普遍现象，导致考核结束即遗忘知识，甚至最基本的理论方法也完全置若罔闻。另一方面，由于重视分数而忽视上机实践、课外绘图等练习，导致考核结果单一片面。

3.教学以教师为中心

“以教师为中心的教学”是指在工程图学类课程教学过程中，教师是主体，学生成为自动生产线上的产品，使得部分学生的整个学习过程成为“不得己而为之”的一种窘迫现象，学生的主观能动性得不到充分发挥，心智难以开启，背离了高等教育提升学生基础素质的教育理念。

此外，在教学过程中存在的诸如课堂封闭、学生与老师脱离、课程与图学学术脱钩等问题，都影响到高质量人才的培养。因此，对现阶段工程图学类课程存在的问题进行改革并付诸实践迫在眉睫。

二、工程制图类课程改革模式

目前，工程制图类课程改革的重点集中在课程内容体系上。一是“基础课程融合模式”，将制图课程与相关专业原理、设计及CAD等课程整合，采用学科间横向联系和纵向贯通，重组教学内容，并以“设计为主导，能力为目标”组织教学。二是“基础课程分块协调模式”，将专业基础课程统一规划，分成模块，明确各自定位，在不同学期讲授不同模块。三是“基础平台与专业相结合模式”，搭建一种不分专业、以培养“图学素质”为目标的公共平台，再根据专业需要，开设专业制图课程。四是以三维建模为主线模式，旨在将三维建模的原理、方法和技能融入渗透到工程图学中，形成新的教学体系、教学内容和教学方法，将“三维实体设计表达”贯穿于教学的各个阶段。五是新老内容调整整合模式，其一是“三合一”模式，将画法几何、工程制图与计算机绘图三部分内容整合一体其二是“多合一”模式，在“三合一”模式基础上并入三维建模与构形设计等内容，由此演化出各种新的体系与内容安排。

三、工程制图类课程改革研究与实践

“工程制图类课程改革研究与实践”正是针对上述五种模式取其长、避其短而提出的从工程制图类课程内容编排到教学方法，再到考核方式的一种全面改革，期望能从根本上提升这类课程的教学质量，进而实现学生受益、老师受益、学校受益、社会受益的现代教学理念。

1.课程内容体系重新设置与构建的研究

这一研究主要针对“课程内容滞后于业界知识”这一问题提出，目的在于解决培养学生与专业需求和社会需求相脱节這一矛盾。对于工程制图类课程而言，业界前沿技术主要表现在各类三维造型软件上。围绕不同专业进行工程图学类课程基础内容、专业内容的设置和课时分配，探索确立了适合于课堂且紧跟专业发展的前沿三维造型软件教学内容，并将其引入到教学活动中，分专业构建包含不同三维造型的制图类课程教学内容，实现了工程形体的三维表达方法。

图形理论基础部分易于形成工程图学自身体系，找出图学规律，有利于发挥图学在培养大学生专业素质和能力中独特的、不可替代的作用。通过内容的重新划分整合，图形理论基础部分着重于素质培养，包括工程素质、图形素质、空间思维素质等，专业制图部分、工程应用软件和上机实验着重于专业能力培养，包括分析问题解决问题的能力、图形表达能力、计算机软件使用能力、工程概念与基本设计能力等。

制图基础部分通过“工程制图基础”教程加以实施，专业制图部分根据不同的专业要求配置相应专业背景的教师、选用不同的教材、进行独立的教学内容。同时，根据不同的专业开展不同的前沿造型软件教学，实行软件的开放管理，做到与业界前沿紧密结合。上机指导资料等教学内容公布在工程软件平台上，引导学生实施工程形体的三维表达。三维软件实行动态更新，实时捕捉业界前沿技术，避免教学内容落后于业界知识的怪象。endprint

增设公共自学平台是课程内容体系重新构建的一大亮点。2003年，我校“工程制图”课程荣获山西省首批精品建设课程，并于2013年成功进行了该课程的转型升级，荣获山西省精品资源共享课，为学生的自主学习提供了一个优越的平台。此外，我校还与全国30多所重点高校一起，参与了教育部重大项目“同时异地”网络视频公开课的研究，运用现代信息技术支持“工程图学”课程教学改革，通过协同教学信息化支撑平台建设，发挥了优质资源辐射带动作用。

2.针对制图类课程内容考核方式的研究

针对现阶段工程制图类课程考核方式单一、缺乏科学性这一问题，我们分别从以下几个方面展开了研究：（1）探索并实施了合理的考教分离具体方案。为配合我校新立项“工程制图”核心课程建设项目，推进核心课程考试制度改革，在我校教务处积极倡导下，工程图学教研室全体教师紧密围绕教学大纲要求，覆盖全部知识点分类确定试题类型及数量，通过组织图学专家评审，最终编制完善了多达2700道题的试题库，既保障了各年度考试试题难度的均衡性，又有效避免了第三方命题出现的偏差。（2）确立基础制图、专业制图作业成绩、手工绘图成绩与试卷考试成绩的合理比重，杜绝了一考定性的不合理考核方式。（3）确立了优秀学生申请免考合理方案，建立了一套完整的免试学生准入条件及评分制度。（4）废除了部分少学时专业学生“工程制图”闭卷考试的考核方式，制定了更为合理的成绩评价体系。考核方案以过程评价和总结评价相结合，具体如下图所示。

依照上图进行考核的同时，部分专业如服装工艺、生物工程等专业可取消总结评价考核，采用撰写报告形式的考核方式。此外，为了杜绝学生白命题考试、免试中出现的不公平现象，设立完善举报邮箱，一经核实，取消自命题考试和免试资格。

3.“以学生为主体，教师为主导”教学方法的研究

针对长期以来工程图学类课程教学中学生主体意识被忽略、教师把整个教学活动封闭在自己的意识中这一现象，我们依据“以学生为主体，教师为主导”教学理念，进行了相应的教学方法和手段改革，有效引导学生从“不得不”到“自由自觉地活动”的转变，把学生的独立思考变成教学活动的一个重要组成部分。

在教学过程中，我们从学生和老师的互动做起，设置互动教学内容，建立互动教学课堂；根据制图课程的特殊性，在图形构型过程中，设置主动参与教学内容；习题课采取教师组织分组讨论，学生讲解，真正实现学生为主体、教师为主导的教学过程。通过教学内容改革，课堂延伸到专业前沿，形成了开放的课堂；课堂知识紧跟业界前沿技术，实现了教学内容与专业需求的紧密结合；通过考核方式改革，加强过程管理环节，实现了“考生”到“学生”的转变；通过教学方法改革，增强了学生在教学过程中的主动意识，实现了从“生产学生”到“学生生产”的转变。

4.教材改革研究

近年來，我校先后主持编写了《画法几何与机械制图》《工程制图》《工程制图基础》等教材及配套习题册，并于2012年出版了《画法几何与机械制图及计算机绘图》，实现了机械专业和材料专业的整合。2014年编写出版的《土木水利工程制图及计算机绘图》（第二版），成功实现了土木、水利、建筑、给排水、环境工程专业教材内容的整合。2016年，在工程制图类课程教学内容整合的基础上，修订了《工程制图基础》一书，补入了电气制图和化工制图等内容，为56学时制图课程改革奠定了基础。

[本文获山西省高等学校教学改革重点项目（J2015014）资助]

[责任编辑：夏鲁惠]endprint