《土木工程制图》课程教学方法创新的分析与探讨

王振波 吴丽丽 赵卫平

摘要：新形势下《土木工程制图》课程对学生的空间思维与阅读、绘制图纸的能力提出了更高要求，如何正确引导学生开展空间思维训练，激发他们的专业兴趣已经引起教学实践者的广泛关注。本文基于网络问卷调查，深入分析了土木制图课程面临的一些共性问题，探讨了课程教学的创新方法，重点阐释了针对空间思维的创新教学方法。

关键词：工程制图；问卷调查；空间思维；创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0111-02

一、引言

工程制图是各类大专院校工程学科的必修课程，通常是学生进入大学后接触的第一门专业基础课。而以各类工程设施建造为主要研习内容的土木工程专业，对学生的制图基本知识、图纸阅读绘制、空间思维能力更是提出了高要求，土木工程制图课程的重要性不言而喻。土木制图课程一般涵盖画法几何与建筑制图两个方面的内容，画法几何部分主要通过投影方法将空间几何问题转化为平面问题，通过投影特征分析空间几何元素的形状大小、位置关系等实际问题，其对空间想象和逻辑思维能力的要求较高；建筑制图部分把画法几何中涉及的一些原理融入到土木工程专业，将三维建筑形体或构件转化成平面图形进行研究，这在空间思维的基础上又对学生的专业知识有所侧重。这两部分内容对于刚刚接触土木工程的大一新生而言，无疑都是很大的挑战。如今，现代化教学手段与学习媒介日新月异，在新形势下如何引导学生主动思考、激发他们对土木工程的兴趣、提升课堂教学的效果，应当成为每一位土木制图课程教师的日常思考题。

本文首先以调查问卷的形式深入了解学生对土木工程制图课程的基本认识，在此基础上分析总结出课程教学中普遍存在的共性问题，并针对课程教学方法的改革与创新提出一些可行的新思路，可为土木工程制图课程建设提供参考，为营造更加生动、丰富、有趣的课堂提供帮助。

二、课程教学共性问题的调查分析

笔者在教学实践中借助互联网媒介向学生发起电子问卷调查，基于文献调研、实践总结、师生交流设计了学生普遍关心的一些题目，内容涵盖“空间思维对土木工程专业的重要性”、“本课程对提升空间思维有多大帮助”、“本课程在大学已学课程中的难易程度”、“高中立体几何对本课程的帮助程度”、“画法几何部分与建筑制图部分是否脱节”等问题。

本次调查共收回有效问卷80份，其中男生62份，女生18份。根据调查结果，受访学生一致认为空间思维能力对于土木工程专业是重要的，并且认为“非常重要”的学生占比高达92.5%，这体现出土木专业学生对于空间思维重要性的一致认同。当被问及“本课程对于提升空间思维的帮助有多大”时，68.75%的学生认为“很有帮助”，27.5%的学生认为“有些帮助”，仅有3.75%的学生认为“没有帮助”，这体现了土木工程制图课程在培养空间思维能力方面所发挥的重要作用。笔者也调查了本课程在学生已学课程中的难易顺位，结果显示，认为本课程“最难”或“很难”的学生占比为60%，其中认为“最难”的学生占比达到了15%。以中国矿业大学（北京）的土木工程专业为例，与制图课程同期开设的还包括高等数学、大学化学、计算机技术等公认的“头痛课程”，可见，土木制图的学习对于绝大部分学生而言还是比较吃力的。

针对具体教学内容，调查结果反映出两个比较突出的特点。其一，高中立体几何知识对于本课程学习发挥着重要作用。超过90%的受访者认为高中立体几何知识对本课程学习有帮助，其中认为“帮助很大”的学生超过了一半。在教学实践中，应当对高中立体几何及其与画法几何的联系给予充分关注，同时要考虑到学生在基础知识方面的个体差异。其二，画法几何与建筑制图的脱节问题比较明显，超过80%的受访者认为这两部分的教学内容存在脱节问题，甚至有10%的学生认为脱节问题很严重。一方面应当认识到这是制图课程的属性所带来的必然结果，另一方面也要正视二者的区别与联系。

三、教学方法创新探讨

针对土木工程制图的课程特点及其存在的共性问题，本部分将对土木工程制图的创新教学方法进行探讨。

（一）借助立体几何知识培养学生的空间思维能力

从调查结果来看，绝大部分学生认为高中立體几何知识对于本课程学习是有帮助的，在课堂教学中应注意调用学生的高中知识储备。一年级新生初入大学，又刚刚结束高中生活，他们一方面具备坚实的立体几何基础，另一方面又对大学的学习充满好奇，有的甚至会感到无从下手。在课堂上应适当运用立体几何知识，或者具体的一两道高考题目，引出画法几何的知识点，这样比较容易引发学生的共鸣，帮助他们建立起已学与将学知识的联系，保持学习的接续性。同时，这对于帮助学生建立学习信心、迅速进入专业学习情境也具有重要意义。

（二）正视画法几何部分与建筑制图部分的辩证关系

一方面要明确二者之间存在的重要区别，画法几何对空间想象和逻辑思维能力有较高要求，而建筑制图对土木专业制图知识更加注重。借鉴模块化教学方法，可为两个模块分配固定的教学课时，在每个模块当中各有侧重，分别着力培养学生的空间思维能力和专业制图技能。另一方面也要加强二者之间的相互联系，土木专业制图方法既从属于画法几何投影原理，又发展出众多土木专业领域特有的制图方法和规范；画法几何是建筑制图部分的内在原理，建筑制图是画法几何部分的高度专业化呈现，二者互为表里。在课堂教学当中应注重强调它们的相互联系，帮助学生掌握其中的知识原理。

（三）基于动态三维模型的创新教学方法

考虑到空间思维能力在本课程学习中的重要性，笔者专门调研了学生对几种创新型几何三维模型教学方法的认可度，“教师展示几何实体”、“学生制作几何实体”、“教师构建动态三维模型”和“学生操作空间想象游戏”这4种方法的认可度均超过六成，其中“教师构建动态三维模型”的认可度更是超过了八成，这充分体现了学生对于创新教学方法的渴求。笔者在教学实践中借助商业软件构建了一些复杂形体的三维模型，这些三维模型的优势在于动态演示，以及任意角度投影图像的一键生成。学生在观摩过程中可以直观感受形体的空间特征以及投影的形成过程，灵活生动，取得了良好的教学效果。在实践中可以充分发挥三维软件的建模优势，形成与课程内容配套的动态三维模型，随课时推进可以灵活调用模型库。另外，在课程进行到中后期，可尝试结合“展开图”内容实施项目化教学，即布置学生分组开展折纸建造复杂建筑形体的项目化实践，完成二维图纸到三维模型的转换，这是投影的逆过程，对于巩固投影知识、提升空间思维能力具有很大促进作用，同时也可激发学生的学习兴趣，培养创新创造思维。

四、结语

《土木工程制图》是土木工程专业的一门专业基础课，新形势下的工程制图课程对学生的空间思维能力与阅读绘制图纸技能提出了更高要求，如何引导学生主动训练空间思维、激发他们的专业兴趣应当引起足够重视。本文通过网络问卷调研，深入分析了土木制图课程所面临的一些共性基础问题，阐明了立体几何知识在本课程学习中发挥的重要作用，以及画法几何与建筑制图的辩证关系。在此基础上，对《土木工程制图》课程教学的方法创新进行了探讨，并提出一些可行的新思路，重点针对空间思维的培养阐释了几种教学方法的创新举措。本文可为土木工程制图课程创新提供参考，为营造更加生动有趣的课堂氛围提供帮助。

参考文献：

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