新工科中以课程设计为主线的“工程制图”教学改革

张忠洁，王 嵩，刘久逸

（安徽大学化学化工学院，安徽合肥230601）

“工程制图”作为一门技术的基础课程，主要任务是研究如何阅读和绘制工程图样。随着科学技术的迅猛发展，促使软件绘图技术与手工绘图技能紧密结合，融合于二维和三维绘图过程中，“工程制图”逐渐发展成为以基础绘图为核心，各种软件绘图灵活贯通的新一代绘图学科[1-3]。

1 工程素质

在新工科的理念下，大部分本科院系立足于服务当地社会为培养目标，工科本科教育主要目的是培养适应社会主义建设需要、德智体全面发展、获得工程师基本训练的高级工程技术人才。因此，各个高等院校都将培养学生的工程素质作为重中之重。工程素养是指工作人员从事实践活动，随机应变的能力，要求具有扎实的基本功、灵活的动手能力以及与时俱进的学习潜力[4-5]。

目前，由于教学课时的限制，我校工科院系面临教师如何把握学生对于基础理论、深度提升和创新实践能力的平衡问题；如何合理分配基础知识和创新实践知识的学时问题。尤其1995 年以后，我国的高等教育逐渐面向大众化，致力于培养适应时代需求的应用实践型综合人才，因此，在新工科的教育理念及需求模式下，工科院校要以社会需求为导向，立足于提升学生的综合素质作为现代教育的培养目标。而学生从知识储备到综合能力素质的提高需要一个循序渐进的过程，即在不断地学习及工程实践中，在老师的引导下逐步深入提高。因此，教师在教学过程中，需要根据学科及学生的基础特征，合理分配好对基础知识、工程实践及综合能力提升之间的精力投入。

2“工程制图”教学与实践的有效结合

“工程制图”课程作为一门基础学科，通常在一年级的下学期开设，是一门实践性很强的基础学科。从高中跨入大学校园的新生，由于尚未接触到类似于金工实习、机械操作等相应的实践知识，缺乏对于实践知识的感性认知，很多学生由高中知识向大学知识过渡时，觉得学习课程较难。

高等教育在面向大众化初期，按照教学指导委员会的要求，“工程制图”教学的课时一般为: 机械类约150 学时，非机械类约120 学时。近年来，随着教学改革，强化能力教学，减少课堂教学，教学的课时也在逐步减少。这就对大学的教学提出了更高的要求，不断改进教学方法和手段来适应新工科模式下的人才培养[6-7]。

灵活运用教学方法和模式对启发学生的积极性和主动性起到了很好的促进作用，然而，也存在显而易见的矛盾，即理论课时少与提高学生综合能力之间的矛盾。老师在教学活动中，需要在短学时内完成基础知识的讲解和对学生进行读图、绘图能力的训练。这些教学任务的完成需要大量的时间作为保证，所以在有限的课时内很难达到理想的教学效果。

安徽大学化学化工学院“工程制图与CAD”课程组目前有多位教师，负责学院的化学工程与工艺、高分子、新能源、应用化学及材料学等专业的课程教授工作，具有良好的课程建设与改革的基础，相信通过教学方法和教学模式的综合改革，可以有效提高“工程制图与CAD”课程的教学效果，为培养新工科模式的大学生打下坚实的基础。

3 存在的问题

目前，在“工程制图”授课中面临的问题：一方面是新工科形势下如何提升学生的创新能力；一方面是如何处理课时少、任务多的问题。这是工科专业制图教研室面临的普遍问题。如何采用有效的教学手段使学生在短时间内掌握大量的工程图学的知识，如何把培养目标贯穿于教学过程中，逐步培养学生的工程意识，培养学生空间思维和空间想象能力，夯实学生的基础知识，使其具备过硬的技术技能、较强的工程实践和解决实际问题能力以适应社会发展需求，这些都是摆在工程制图教师面前亟待解决的问题。

4 具体做法

4.1 新工科模式下工程意识的培养

高等工程教育应该由浅入深地由基本理论知识到综合应用能力及工程与创新素质的培养模式，激发学生的学习兴趣及创新意识，使学生成为具有扎实的理论基础、较强的工程素养及独立解决工程问题的适应社会需求的高素质应用型人才。

（1）突出以提高学生工程意识与实践能力为主线的实践教学模式

教师应立足课堂教学并围绕实践，在讲解理论知识的过程中，为了避免学生形成思维定式，教师宜多列举应用实例，在解决实际问题的过程中学习相关知识。因此，“工程制图”的教学应立足于新工科模式下的教学大纲，从实际案例出发，理论与实际有效结合。例如，通过介绍生活中可以接触到的典型零部件，以及它们的用途及工作原理，让学生切实感受到制图学与生活的紧密联系，提高感性认识。如果有条件，也可以亲自动手拆装及测绘，通过实物作业来加深工程图学的实践教学，并在此基础上进行功能化的创新设计。在完成任务过程中，学生可以了解常用的制造加工知识、工艺技术，进而激发学生对于“工程制图”的学习兴趣。

（2）加强对学生形象思维能力的培养

三维绘图可以很好地培养学生的空间想象和思维能力，通过绘图学习，学生可以学会如何通过平面视图来构造空间结构。由于低年级学生尚未接触相关的专业理论及实践知识，创新性设计零件比较困难，所以低年级的绘图对创新性要求不高，主要立足于学会制图。通过空间构型的相关训练，可以锻炼学生的想象力，易于建立空间的发散性思维，为后续的工程设计奠定基础。

（3）强化新工科模式下实践教学的理念

“工程制图”课程内容主要包括画法几何和机械制图基础，具有较强的理论性和抽象性，非工科院系的同学或许不太容易适应这门课的学习方法和思维方式，这就需要教师能够结合此专业的相关知识及实例，同时利用学校相关的专业实验室及实习基地等资源，甚至到附近的工厂进行参观等，引导学生明确“工程制图”课程在实际工业生产中的重要作用，以激发学生的学习兴趣。

4.2 优化教学手段，改进教学方法，培养学生的工程意识

改革教学模式，必须以学生为出发点，合理运用启发式教学，教师的引导式教学是提高“工程制图”教学效果的关键。由于个体的差异，部分同学可能空间思维较差，感觉“工程制图”课比较难，对于绘图知识的掌握比较吃力，也缺乏兴趣。因此，老师应该针对不同学生的专业背景，将教学与专业背景知识结合，因材施教，帮助学生快速适应并掌握课程学习的特点，提高教学质量。

（1）采用板书、实物模型与多媒体教学相结合的多模式教学

对于前面的基础知识，画法几何和机械制图的内容相对较多一些，老师通过板书，一边进行讲解，一边进行绘图展示，可以快速帮助学生掌握基础知识的学习方法及要领；在讲解截交线、相贯线等较复杂抽象难懂的问题时，应结合零件图及机件视图及表达方法，运用动画绘图等加以展示，更加形象易懂，帮助学生快速掌握相应的知识。同时，在教学与练习的过程中，应更多加强学生对读图、看图的练习，通过大量的练习，加强理论知识，图物之间有效地进行关联，更能熟练掌握各种零件的几何形状与投影视图之间的关系。

（2）教与学的互动式提高

实践证明，互动启发式教学具有良好的教学效果，因此是一直被大力提倡的一种教学模式。然而，随着教学课时的不断减少，互动式教学的实施程度和力度也受到了一定程度的限制。这需要老师合理安排教学内容及教学任务，互动式教学体现出很好的教学效果，最主要的是，互动教学能充分调动学生主动学习的积极性，激发学生的学习热情。

（3）学与练有机结合

由于课时数的限制，我校部分院系的学生普遍存在学得多、练得少的问题。新工科模式下倡导“自学为主，实践为首”的教学理念，要求教师合理分配学与练的时间，以教师引导为主线，学生通过自学完成课程知识的学习。我校也借鉴兄弟院校的优秀做法，以实物模型展示、参观设备等实践教学的方式充分调动学生的积极主动性，加强培养他们的动手能力和创新意识。

4.3 持续优化新工科模式下的课程内容和课程体系

“工程制图”课程的主要目的是锻炼学生的空间想象和思维能力，强化工程意识，建立与时俱进的工程素质教育课程体系，这需要不断地完善和提升课程体系、教学模式、考核方式等，跟上双一流建设的步伐。

（1）构造课程体系的知识框架结构

立足于课程体系的全局，将课程内容进行模块性知识划分，构建基于模块的课程新体系。我们针对不同的专业制定不同的课程体系，本着因专业施教的原则，合理安排课程的体系及内容，体现具有专业特色的“工程制图”教学，实现新工科下的培养目标。比如华东理工大学“工程制图”的改革，提出了画法几何、机械制图、零件设计和计算机绘图有机结合教学的思路，很好地建立了基于模块化、面向不同学时及专业的特色工程图学的教学体制。

（2）采取多模式考核的教学方法

一直以来，考核制度是用来评定学习结果行之有效的手段，传统的闭卷考试主要是考核学生对于基础的画法几何和机械制图基础知识的掌握，而关于绘图的能动性及创造性很难体现出来。以此，为了更加公正地考核学生的综合素质及能力，需要采用多种考核模式（笔试、口试、计算机绘图等）并用的方法，目的是为了更好地培养学生的工程思想、实践理念和工程素质。

（3）将实践教学贯穿于整个教学过程中

人才培养的最终目的是服务于社会，新工科模式下实践教学在培养创新人才中显得尤其重要，对于培养学生今后在工作实践中独立思考和解决实际问题的能力起着重要的作用。因此，随着知识的飞速发展，不断革新实践教学的内容和教学方法，不仅为学生实践能力和创新思维的培养提供了必要的条件和环境，而且还有利于提高教师的教学水平。

4.4 注重提高教师的综合素质

为了培养出具备社会所需要的工程素质型人才，教师必须时时充电，不断学习新知识、新思想，不断完善提升自己，成为一名合格的人民教师。

（1）教师必须对所讲授的知识融会贯通，课堂驾驭能力强。积极热情的互动教学离不开教师付出大量的努力和心血，这要求老师除了多方面充实自身的知识结构，还需要合理处理好课时少、教学任务重的矛盾，确保教学质量和效果。

（2）老师应学习多学科领域的知识。为了加强新兴科学技术与教学内容的联系，要求教师能够运用生活中浅显易懂的知识去引导学生，激发学生的学习兴趣。工程素质培养要与专业素质培养相结合，立足于夯实基础，同时要不断地进行深入的专业研究。

（3）积极参与各种教学研究和改革活动。与时俱进，老师在教学过程中只有不断补充新鲜知识、新鲜的思想，才能适应学生学习、瞬息万变的社会发展，例如，为了培养学生的设计构形能力，老师可以根据实际情况亲自设计相关的组合体模型，制定不同的设计任务。

（4）提倡创造创新能力的教学活动。在当今飞速发展的形势下，知识更新也在不断加速，注重以科技创新活动提升学生的工程素质，尤其要建立实践性教学体系，来提高学生的独立工作与创新实践能力。

5 结束语

新工科模式下工程图学教学的最终目的是充分锻炼学生的形象思维能力和工程实践意识。针对我校目前学生的知识体系结构和“工程制图”教学的实际情况，我们主要从工程实践意识的培养、教学及考核模式的多样化、课程体系及内容的专业体现性、提高教师的综合素质等方面考虑，探讨了“工程制图”课程的教学改革。注重培养学生的工程素质，优化“工程制图”的课程内容和结构体系，不断提升教师的综合教学素质。