应用型本科《画法几何与土木工程制图》课程教学改革

(1.河南工程学院，河南郑州 451191; 2.云南农业大学，云南昆明 650224)

土木工程应用型本科是培养服务于一线生产需要的技术应用型人才，应用为纲，岗位为领[1]。《画法几何与土木工程制图》是土木工程本科专业一门必修基础课，主要包括画法几何和土木工程制图两部分内容。画法几何主要讲解通过投影将三维立体用二维图形表示出来的方法，核心是培养学生的空间想象能力。土木工程制图主要讲解制图基本规则和房屋建筑、路桥隧制图的基本方法。该课程学习难度较大，然而却是土木工程专业本科生应熟练掌握的一项技术[2]，要求学生掌握投影的基本理论和工程绘图的基本规则方法，提高空间想象能力。

关于《画法几何与土木工程制图》课程的教学研究目前取得了一些成果，但大范围应用效果尚不理想。以作业驱动为纽带将CAD融入土木工程制图教学[3]，实施效果有待进一步研究。基于项目教学法进行土木工程制图课程讲授[4]，实施起来难度较大。采用“学练评测”的课堂教学组织形式，在课堂教学中融入过程化考核[5]，在学时压缩的情况下，课堂考核是否会影响课程教学尚不明确。课程考核增加过程性考核和对综合解决问题能力的考核[6]，过程性考核的内容尚需研究完善。应用型本科土木工程专业更强调培养学生的实际应用技能，对《画法几何与土木工程制图》课程的掌握提出了更高的要求。在学生普遍反映该课程难学的情形下，有必要基于应用型本科培养模式对本课程教学内容和教学方法进行探索改进。

河南工程学院土木工程专业《画法几何与土木工程制图》课程开设在第1学期，目前包括64学时的理论课和1周的制图实训课程。分析本课程教学现状及存在的问题，探索适合应用型本科现实情况的画法几何与土木工程制图教学改革措施，对应用型本科院校土木工程专业建设具有重要意义。

1 课程教学现状及存在的问题

1.1 学生对画法几何学习兴趣不高

大一新生刚上这门课时，认为本课程是学习绘制房屋、道路和桥梁等工程图纸的，普遍兴趣高涨。随着课程讲解深入，学生发现本课程是讲解点、线、面和体等知识，与大型工程相去甚远，而且发现课程学习难度较大，学习兴趣逐渐跌落。画法几何越到后期，学习兴趣越是低落。

1.2 部分大一新生学习进入困境

部分大一新生刚进入大学校门，第一次远离父母，对大学生活不适应，尚未进入学习状态。不像中学教师对一个知识点反复讲解，大学教师授课方式改变，往往是讲课进度偏快，部分学生出现听不懂的情况。大一新生需要参加的学生会、社团和班级活动较多，课程也较多，导致部分同学在课后没有及时做作业，在做作业时发现讲过的内容已部分忘记，听课易懂，而做题不会。种种原因导致学生在本课程学习中走入困境。

1.3 学生的空间想象能力缺乏

本课程的核心是培养学生的空间想象能力，而空间想象能力的培养又非一朝一夕之功。空间想象能力强的同学能较好理解面的位置关系、截切相贯和组合体投影等知识，而空间想象能力弱的同学很难理解这些知识，或者教材例题能理解而做题不会。教材或习题集中举例用的某些三维实体模型，学生在生活中没见过，更难对着图形想象出相互位置关系。

1.4 学生缺乏工程经验，很难理解工程图纸

本课程的土木工程制图部分主要讲解房屋建筑和路桥隧工程图的制图规则和基本方法。线型和线宽的选择均是基于该构件所在位置和视图可见性确定的。大一新生没有学习工程结构，对各构件没有初步理解，几乎看不懂教材例图，对线型和线宽更是似懂非懂。在土木工程制图部分授课结束时，部分学生纯粹“抄图”，对于某条线为什么不画、某条线为什么是虚线，完全解释不清。

1.5 教师学生缺乏交流，疑难问题累积

大学教师与学生接触时间大多局限于课堂教学时间。课堂教学任务紧凑，空余时间往往只是课间十分钟。个别学习态度积极的学生会在课间向教师请教疑难问题，但大部分学生和教师交流仅限于作业批改中。教师在作业中指出学生的错误，学生是否更正，更正后是否理解，教师不得而知。不和教师沟通请教的学生，疑难问题愈加累积，进而出现厌学本门课，逐渐退步。

1.6 本课程所学知识的后续应用较差

部分学生在本门课程结束后，教材束之高阁，知识抛之脑后，在后续专业课程学习和看工程图纸后，不能重温和应用本课程内容。部分学生在毕业设计绘制工程图纸时，对线型线宽的选择，不甚清晰。极个别学生甚至整幅图纸不论是否可见，全用实线绘制。本课程知识应是贯穿土木工程专业始终，应在专业知识积累的过程中更加巩固和加深理解制图知识，然而实际教学中往往没有收到良好效果。

2 课程教学改革措施

2.1 授课内容紧贴生活与工程实际，增强学习兴趣

授课内容结合生活实际，让学生易于理解。比如讲解相贯这个知识点时，向学生指出木桌的桌腿和桌面相榫接就是相贯，人的胳膊和上身连接也可称为相贯。讲解三视图，就让学生把教室的前墙、侧墙和地面视为三个投影面，进而理解物体投影关系。

针对部分学生认为点、线、面的学习和绘制工程图无关的想法，可以在这些基础知识的讲解中穿插其在工程中的应用。比如讲解正垂线的投影特性，以桥梁钢筋断面图为例，垂直于横断面的钢筋在图上表示为圆点，让学生理解正垂线的正面投影具有积聚性在工程上的应用。笔者在教学中积累了部分画法几何知识讲解可举的生活与工程实例见表1。

表1 画法几何知识与生活实例对应

2.2 教师在讲授专业知识的同时传授学习方法

教师在讲授课程内容的同时，应针对大一新生初入大学校门的特点，进行学习方法的讲授和辅导，让学生认识到大学教师不会像中学教师一样针对一个知识点反复讲授。学生在课前应加强预习，甚至在本次课结束时，教师向学生明确下次课要讲解的内容，把预习作为一项作业来布置。在课外活动较多的情况下，学生也不能在本次课结束后不及时做作业，甚至几天不碰书本，导致在做作业时发现，这次课所学知识已所剩无几。教师向学生讲解教育心理学和遗忘规律等相关知识，告诉学生在课后及时做作业，即便时间紧迫做不完，也要先做一部分，起到课堂所学知识的再巩固。

2.3 结合日常所见讲授，培养学生空间想象能力

教师向学生指出，空间想象能力的培养可在时时处处进行。一是善于观察，比如国旗的基座就是组合体，电视台的塔身就是几个立体相贯。二是勤于思考，比如去教室走过台阶，就要想台阶这个组合体的三面投影是什么样的。三是勤于动手，圆柱或圆锥截交线的形状理解不透时，可以用橡皮和小刀，自己对照教材切一切加深理解。学生能在时时处处留意，关注三维和二维的相互转化，空间想象能力自然逐步提高，对教材内容理解逐步加深。

2.4 以学生周围工程结构为案例，讲解工程制图

土木工程图纸制图规则和方法的讲解，以校园里学生常见的工程结构为案例。河南工程学院校园里有一座两跨简支空心板桥，教师同样以一座两跨简支空心板桥的桥型总体布置图作为样板讲解。教师先让学生课下到该桥位处认真观察，了解其基本构造，拍出照片。教师再讲解结构构造、线型选择、线宽选择等等，学生在课上可拿出照片对照理解。学生课下再到桥位处现场理解其三面投影图。如此学生基本上能对简支空心板桥的桥型总体布置图理解透彻，进而理解工程制图规则和方法。

2.5 课堂上讲练结合，课后学习运用新型教学手段

教师在课堂上重视习题的讲解，将理论融入到习题中。师生共同参与做习题，让学生模仿学习教师做习题的方法。让学生自己在课堂上做习题，学生之间互相对照，互相了解对方的对错地方。教师抽查学生所做习题，了解学生对知识的掌握程度。教师在课堂上讲解习题正确答案，并且提问学生对答案的理解程度。尽量让学生把疑难问题在课堂上解决，不带到课下。采用学生向老师请教问题，平时成绩加分的方法，鼓励学生有疑难问题向老师请教。

教师向学生介绍较好的微课和慕课，在传统教学中引入微课源，让学生充分利用互联网时代下这种新型教学手段[7]，巩固课堂学习知识，拓展学生视野。

2.6 后续课程教学渗透巩固本课程知识

在后续的房屋建筑学、路基工程、桥梁工程和隧道工程的理论教学和课程设计实践教学中，教师应加强指导学生读图、识图。比如桥梁工程教师在讲解单跨简支T梁桥的施工图时，向学生讲解《铁路工程制图标准》(TB/T 10058-2015)中关于图纸编排、图框、图线、字体、标注和符号等的要求。学生此时已有一部分专业知识，读图识图能力和空间想象能力有所提高，在学习结构知识的同时，巩固和加深理解土木工程制图知识，使学生明白绘制施工图需要一丝不苟、严谨细致的“工匠精神”。

土木工程CAD和画法几何与土木工程制图课程同属大学制图课程体系，在第4学期开设。笔者在从事土木工程CAD课程教学中，注意引导学生回顾和深化画法几何与土木工程制图课程知识。笔者讲授图框、图层、标注和字体样式时，引导学生回顾制图规则的相关知识；讲授道路桥梁等工程图案例时，引导学生深化理解截切、相贯等知识。大二下学期的学生对工程知识已有初步了解，在土木工程CAD课程教学中，引导学生回顾以往知识，能有助于学生加深对工程图学的理解。

2.7 组织制图比赛，提高本课程的应用能力

组织学院级别的或学校级别的制图比赛，参加省级或国家级的制图比赛，学生在准备此类比赛中巩固和深化所学知识，在比赛竞争中提高绘图技能。学生通过比赛获得的荣誉与奖学金、密切相关，学习画法几何与土木工程制图的兴趣得以激发，实践能力也得到锻炼和提高。

3 结 论

目前《画法几何与土木工程制图》课程教学中存在学生学习兴趣不高、部分学生学习进入困境、学生空间想象能力缺乏、学生缺乏工程经验、教师学生缺乏交流和所学知识后续应用较差等问题。

基于应用型本科注重所学知识的工程应用的要求，提出课程教学改革措施，包括：授课内容应紧贴生活和工程实际；教师讲授专业知识的同时要传授学习方法，以解决部分大一新生学习进入困境的问题；结合日常所见讲授，培养学生空间想象能力；以周围工程结构为案例讲解工程制图，使学生易于理解；讲练结合，运用微课和慕课等新型学习手段；在后续课程教学渗透巩固本课程知识；组织制图比赛，提高学生的知识应用能力。