中意两国“工程制图”课程教材比较与分析

唐乐为，熊德红，张爱军，尚振涛，李 莉

（湖南大学 机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082）

引言

“机械制图”课程是机械类学生必修的专业基础课程之一，通过课程教学过程引导学生完成“机械制图”课程内容学习，促进学生立体空间思维的形成和发展，并具备机械制图和识图能力。根据新工科建设要求和协同育人教学目标，图学教育工作者从课程体系、教材建设、实践教学和教学模式等多个角度进行“工程制图”课程教学改革研究，目的在于激发学生自主学习的积极性和提高学生的创新实践能力。杜俊总结了国内“工程制图”课程教学体系的问题，提出了融合三维建模技术的新型课程教学体系。李竞阐述了新工程视域下机械制图教材建设的改革方式，包含校企协同撰写教材并引入虚拟现实技术等内容。朱文博提出通过增加机械零部件认知实践教学，建立基于认知实践和工程设计理念的“机械制图”课程教学体系。从测绘实践和课程思政教学分别探索了工程制图测绘实践课程的改革方式、融合课程思政元素的教学模式，并在教学实践中取得了良好的教学效果。

教材作为课程教学内容的基本载体，是知识传递、课程建设和教学改革的基础。苏金英采用动态管理方法，根据逻辑顺序和认知思维发展，重构并优化了部分工程制图教材的知识点，体现了教学改革的时代性。宁利川建议引入工程实践案例，适当增加机械制图教材的广度和难度。余江鸿构建了基于CDIO模式的“机械制图”教学知识点，用以适应现代企业对机械人才的新需求。以上文献根据不同教学理论的分析结果，优化了机械工程制图课程教材内容和教学方法，具有一定的指导和参考意义。针对教材内容改革研究，另一种方式是对比研究不同国家的课程教材的异同点，通过吸收国外教材的优点，持续提高国内教材的国际化水平。大连理工大学舒宏就中日两国机械类制图教材知识结构和教学内容进行了详细比较，提出了减少理论知识叙述并增加实践应用内容等改革措施，对国内机械制图教材改革和双语教学具有启发意义。朱秋寒研究了中日职业教育机械制图教材的异同，总结了职业教育机械类教材内容应以实践类知识为主线，并注重学生职业实用能力的培养，符合我国对新时代职业教育人才的具体要求。面向智能制造发展对专业技术人才能力的新需求，结合工程专业认证要求和新工科改革发展目标，新时代机械类复合创新型人才的能力培养应与时俱进，不断发展提高。因此，通过研究工程类专业基础课程工程制图教材，不仅能够明确教学内容对应的个人能力培养目标，而且可以指导工程制图教材改革和机械工程专业建设，以适应现代社会快速发展对机械类专业人才能力需求的新变化。

本文从工程制图教材构架、知识要点分析和工程创新能力培养三个角度，分析了中意两国工程制图教材的异同点，提出国内工程制图教材内容改革和教学模式改进的新方向，以期对新时代智能制造背景下工程制图课程教材建设、教学改革、国际化教学等方面起到一定的启发和参考作用。

一、教材选择

从20世纪50年代后期开始，国内工程制图教育工作者以苏联教材为基础，陆续出版了多种校版工程制图教材，满足不同高校对人才培养目标的要求。虽然国内教材在各章节内容的深度和广度上略有区别，但是大多数教材之间重叠内容较多。意大利帕多瓦大学于1222年建校，是欧洲历史最悠久的四大高等教育院校之一。因此，本文选取意大利帕多瓦大学机械工程专业本科生的“工程制图”课程教材，作为意大利工程制图教材分析对象。结合湖南大学工程类专业现用“工程制图”课程教材，以湖南大学《工程制图》（第5版，2019年出版）和意大利帕多瓦大学“工程制图”课程教材（2018年 上 册，2020年下册）（以下统称为意大利教材）为例，进行中意两国工程制图教材内容的比较与分析研究。

二、教材构架

课程教材作为连接教师和学生的关键桥梁，是传递知识和培养能力的纽带。教材内容构架方式不仅有利于专业教师组织教学活动和实现知识输出，还需要从学生接受的角度出发，有利于课程知识的接收和内化。目前，国内工程制图教材多沿用苏联教材体系的学科逻辑关系强、强调理论知识的编写特点，大部分教材缺少实际应用场景和内容。虽然这类教材更适合教师实现系统严谨的教学过程，但是并不能有效促进学生对知识点的内化和能力的培养，从而阻碍受教育者空间思维的形成与发展。

王彩芬在讨论中美微积分教材中提到教学过程需要将知识内容与个体已有的认知结构相联系，突出以学生为本的教材构架模式，实现学生知识内化和发展作为教学活动的最终目标。中意两国工程制图教材构架对比也体现了不同点。如在讲解《正投影》章节内容时，意大利教材首先给出了正投影的概念，接着比较了第一角投影（欧洲、中国）和第三角投影（美国）的定义，分别以手电筒和照相机原理说明两者的区别，使得两种投影方式的概念变得形象生动，易于学生接受。中国教材根据定义投影面与光源、观察者之间的位置关系，从理论上区分第一角投影和第三角投影。虽然两种教学方式都能传递相同的教学内容，但是从学生视角出发，意大利教材的描述方式更有利于连接学生现有的认知内容，即新知识能够固着在个人认知体系中，为后续应用提供长期的知识储备。因此，国内工程制图教材的构架可以尝试思考工程制图理论知识内容与受教育者已有认知范畴的关联，探索最佳结合点，有利于工程制图知识点的内化和吸收。又如，意大利教材在讲解斜视图内容时，采用换面法的思路进行讲解，在复习换面法知识点的同时，体现了斜视图表达的意义，即倾斜于基本投影面的复杂几何体表面的真实特征表达方法。这种讲解方式基于换面法知识点的内容，将斜视图作为换面法知识的延伸，有利于斜视图知识点的学习。

三、知识要点

不同于参考文献［9，10］中关于中日机械制图教材的对比方式，考虑到中意两国语言系统的不同，本文不针对教材总字数进行统计比较。对于教材知识要点，对比分析仅从教材章节标题、页数和图例数三个方面，总结了中意两国的教材内容和知识分布情况。

分析表明，中意两国工程制图教材知识要点基本一致，但在侧重点的编写顺序上存在较大差异。意大利教材涉及画法几何的内容，但其分布在其他章节内容中。详细阅读中意两国工程制图教材后发现以下编写特点：（1）湖南大学工程制图教材的点投影、直线投影和平面投影内容集中在意大利教材《正投影》章节中介绍，但意大利教材相关内容不多，讲解简洁；（2）针对中国教材中的《基本体的投影》，部分内容对应意大利教材中的《几何结构》，相对而言，意大利教材更加注重对几何结构的认知，并给出了详细的尺规画图步骤。（3）国内教材中的《立体表面的交线》对应于平面与立体表面的交线，出现在意大利教材中的《剖视图和展开图》章节，以求截面实形问题引入并介绍了换面法的原理和步骤，最后与后续斜视图内容呼应，强化了换面法的应用；中国教材中的《组合体的投影》章节也安排在意大利教材《剖视图和展开图》章节组合体小节中，内容相对简洁。

相对于国内机械制图教材画法几何部分采用“点—线—面—体”的学科逻辑顺序撰写相关内容，意大利教材在介绍了常见的几何图形和立体几何后，通过《正投影》的方法给出了三平面投影，最后结合三面投影讲解立体上点线面的投影特点。关于画法几何知识要点，中意两国教材的不同点体现在中国教材知识点较为集中；而意大利教材中的画法几何内容与工程表达及应用章节联系更为紧密。

意大利工程制图教材的特点还体现了教学内容的广度。比如，第7章《制图和机械加工》以较大篇幅介绍了常见机械加工方式及对应的常见机械零件工程图例；第9章《尺寸标注和测量》将尺寸标注知识点和零件尺寸测量方式相结合，从根本上厘清了尺寸标注规定的原因并强调了注意事项。考虑到中意两国基本国情和高等教育模式的差异性，意大利教材《几何公差》和《尺寸公差》两个重点章节在国内工程制图教材中有相应介绍但并未重点展开。总体而言，意大利工程制图教材内容详尽，制图知识点与机械加工及机械设计内容关联性更强；国内工程制图教材内容简洁凝练，在画法几何部分理论性强、难度大，重点突出了培养学生制图和识图能力的特点。

四、工程创新能力

国内工程制图教材侧重于制图和识图知识的学习与掌握，受限于学时要求，涉及相应知识的应用和实践较少；意大利教材的实践内容较多，比如第8章《工业设计》和第12章《产品开发和生命周期》。引入工程应用需求，设计符合消费者预期的功能产品，有助于促进学生将知识点应用到具体产品的开发情境，从而培养和提高工程创新能力。意大利教材注重三维软件的学习，根据章节内容选取相近的软件模块内容穿插在每章习题后，形成理论和软件应用相结合的渗透式教学过程。因此，国内工程制图教材适当增加实践和创新内容，并与制图理论知识相融合，对提高学生的工程创新能力有不可替代的作用。

五、教材改革思考与启发

基于中意两国“工程制图”课程教材内容比较分析，结合课程教学实践和经历，对工程制图类教材的改革研究进行了一些思考，得到了以下三点启发。

1.工程制图知识以教材为载体，在教师和学生之间实现传递，其效率取决于教材内容的构架方式。教师作为知识的输出者，通常采用“定义—定理—证明—实例”的课程讲授模式；学生作为知识的接受者，对内容的接受程度更多取决于个体认知领域与新知识的关联程度，教与学的差异性使得教师教学效果及学生对知识点的掌握程度表现出较大的个体差异性。借鉴意大利教材的特点，通过采用融入学生现有认知体系的课程知识构架方式，与工程制图知识点相结合，使新知识固着于已有认知体系，完成专业知识的传递和内化过程。

2.中意两国工程制图教材的知识点侧重和内容分布区别较大。国内教材通常将画法几何和机械制图内容区分并独立成章，先讲授画法几何“点—线—面—体”的相关内容，然后过渡到零件图和装配图内容。意大利教材先给出基本几何立体的类型，再从立体投影图中分析点线面的投影规律。将画法几何知识点按工程制图知识点需求分布在对应的章节是意大利工程制图教材知识点分布的特点之一。

3.“工程制图”课程的总体目标为表达产品设计思想服务，促进学生立体空间思维能力的形成和发展。国内工程制图教材注重工程制图和识图能力的培养，意大利教材强调培养工程类学生的产品开发和设计能力。在实践教学内容方面，国内教材相关内容较少。在新工科建设的创新复合型人才培养目标下，适当增加实践教学和产品设计内容，将有利于大学生工科创新能力的发展。

结语

面对智能制造背景下新工科建设的需求，通过对比中意两国工程制图教材内容，分析了两国教材在内容构架、知识点分布和工程创新能力培养三个方面的差别，从而提出关于工程制图教材改革的两点建议，即改变画法几何理论知识分布和适当增加实践应用内容，以期对新时代机械制图课程教材改革和工程创新人才的培养，起到一定的推动作用。