摘要：適應卓越工程師培養(yǎng)和工程教育改革的趨勢，提出在工程圖學課程內(nèi)開展多層次的教學實驗，通過教師的實驗項目設計，使工程制圖課程變成興趣驅(qū)動的課程，喚起學生對該課程理論的主動學習意識和對后續(xù)知識的求知欲望。逐步培養(yǎng)學生擁有圖樣表達能力、空間形體想象能力、溝通能力，以及合作意識、創(chuàng)新意識。

關鍵詞：項目設計；實驗環(huán)節(jié)；興趣驅(qū)動；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）06008204工程圖樣是工程信息的載體，是進行建筑工程施工、機器設備制造等的主要依據(jù)，是工程界的技術語言。工程圖學課程的開設主要是培養(yǎng)學生掌握這種語言的基本知識、使用這種語言的基本方法和技能，是高校工科類學生的專業(yè)基礎課。高等教育法指出，高等教育的任務是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才［1］。為此，同濟大學通過開展多媒體教學、精簡教學內(nèi)容、精心梳理教學體系、注重能力培養(yǎng)等多項措施培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，工程圖學課程為順應學校的教學體系建設和高級人才建設目標，對課程進行多種改革和實踐。實驗教學能提高學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新及善于實踐能力［2］。提出學生在工程圖學課程中遇到問題的多種解決方案、或提出引導學生自身思考的問題，是教師面臨的進一步設計工程圖學課程傳授知識所采用的教學方式的問題。

一、構(gòu)建工程圖學課程實驗教學的必要性

隨著科學技術發(fā)展，計算機已經(jīng)成為工作和生活的一部分。計算機繪圖軟件的針對性、可操作性越來越強，部分專業(yè)軟件集工程計算與自動化成圖于一體。課程理論的啟發(fā)式、案例式、討論式、灌輸式教學，觸動學生對該課程提高認識。構(gòu)建多種多樣實驗教學，尤其是學時少時，應用所學知識分析、解決實際問題，則能更好地提高工程圖學課程教學效果。

其一，在教師指定的實驗項目中，針對某一問題的實踐啟發(fā)學生思考，基于問題驅(qū)動興趣，尋找答案，從而重新產(chǎn)生對理論教學的認知。

其二，學生從自身的認知水平和興趣出發(fā)，自主選擇實驗項目。當學生在實踐中的自主意識被激發(fā)后，會自覺成為技能訓練活動的發(fā)起者、執(zhí)行者和控制者，積極地參與活動的全過程，并且還會把自己作為審視對象，自我認識、自我調(diào)控、自我評價，充分發(fā)揮潛在力量，不斷自我發(fā)展、開拓創(chuàng)新［3］，從而自發(fā)學習、探索工程圖學的相關知識點。其三，卷面考試可以檢查學生對理論知識的掌握情況，但應用表達能力未必能全面反映出來。通過教學實驗，尤其是多層次的實驗，能檢查學生綜合運用基本知識的能力，理論聯(lián)系實際和分析問題、解決問題的能力，全面評價學生的課程學習成績。引導學生建立知識、能力并重的觀念。

二、多層次實驗教學

實驗教學與理論教學和諧統(tǒng)一，知識學習、能力培養(yǎng)、創(chuàng)新精神并重培養(yǎng)。基于嚴謹?shù)慕虒W實驗，在系統(tǒng)地傳授工程圖學基礎知識的同時，針對大一學生的知識結(jié)構(gòu)特點，培養(yǎng)工程圖學應用能力和創(chuàng)新能力，構(gòu)建“以學生為主體”的實驗教學，加強課程知識點的相關實驗內(nèi)容訓練。規(guī)劃形成從基礎到應用及創(chuàng)新的多層次實驗教學項目，即針對不同專業(yè)、不同層次、不同階段的需要，將各實驗項目進行整合、改造和提高。按平臺進行分類、分層設計的實驗教學，打破了以往理論與應用脫節(jié)的狀況。在新的教學實驗體系框架下，實現(xiàn)從“以教師為中心”向“以學生為中心”教學實驗模式的轉(zhuǎn)變，使學生了解工程制圖技術在工程建設、科學研究中的重要性，提高學生構(gòu)思、設計、實現(xiàn)的探索性學習興趣，使學生充分理解課本知識，提高學習自主性。

根據(jù)教學內(nèi)容，對實驗進行分類，將實驗項目分為基礎型、綜合型、探索型等，使學生循序漸進地進行實踐，便于學生快速入門、逐步提高（圖1）。

圖1教學實驗項目的構(gòu)建

（一）尺規(guī)作圖

尺規(guī)作圖訓練學生工具的使用技能、工程圖樣規(guī)范表達、圖線藝術的感受和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。通過筆畫出長短、深淺、粗細規(guī)范可控的不同線型圖線；通過三角板的組合，或與圓規(guī)配合，畫出不同方向平行線、各種多邊形、圓弧和直線的連接等；通過動手模仿、動腦思考，逐步養(yǎng)成繪制完整、合理、清晰、規(guī)范的工程形體圖示能力。教師將這類主題往往設計成基礎型實踐項目。若教學中沒有安排計算機繪圖內(nèi)容，可將此類實驗主題設計成綜合性實踐項目。

學生通過大作業(yè)練習、觀摩、講評、討論與辨析工程圖樣的表達，迅速提升他們對圖線美的判斷力、尺規(guī)的正確使用方法和工程形體的圖示能力。

（二）計算機繪圖

計算機繪圖與尺規(guī)作圖相比較，繪圖工具和繪圖方法改變了。AutoCAD、Pro/E、solidworks、CAXA、UG、Inventor、3Dmax、Photoshop、SolidEdge、Sketchup等多種繪圖軟件不斷推出、版本不斷更新，它們在計算機制圖、圖像處理和立體建模等方面各有所長，已經(jīng)成為計算機繪圖的主要工具。計算機繪圖訓練學生將計算機圖形軟件應用與工程圖樣表達理論融為一體。此類實驗可設計為基礎型或綜合型項目，也允許學生利用其他繪圖軟件，做探索性實踐項目。

一個工科大學生至少應熟練掌握1～3個計算機繪圖軟件，否則不能滿足社會發(fā)展的需要。

（三）徒手畫圖

工作中如不需要準確作圖，或復雜工程形體的視圖表達，可先徒手畫出方案設計的初稿用于研討。徒手草圖，圖形雖不準確，但出圖快，受繪圖地點、繪圖條件的限制因素少。徒手繪制草圖需要目測工程實體或想象實體的各部分大小、位置關系，在草稿紙上估計各部分尺寸比例，徒手繪出視圖和標明必要的尺寸，訓練學生敏銳的尺寸比例目估能力和敏捷的形象思維表達能力。教師將這類主題設計成綜合型或基礎型實驗項目。

設計的表達能力和空間形體的想象力是工科學生的基礎能力，徒手繪草圖能力是表達能力的一種，是計算機圖學的基礎。

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

李懷健，等工程圖學課程教學思考

（四）構(gòu)型設計

構(gòu)型設計實踐，學生根據(jù)給定對象的功能性主題，把握構(gòu)型整體要求，構(gòu)思想象，并逐層細化功能，形成方案并包含1～2個創(chuàng)新點，制作實體模型或計算機虛擬模型，進行可行性分析、交流、展示，最終用計算機或尺規(guī)畫出該模型的工程圖樣或徒手草圖。教師將這類主題設計成綜合型、探索型實驗項目，訓練學生對對象的分析、分解、再整合的能力，形象思維與邏輯思維的交叉綜合能力，以及應用已有的知識構(gòu)型設計實踐形成創(chuàng)新點的能力?？臻g思維依賴感性積累，學生構(gòu)造空間形體的空間想象能力、圖形表達能力、形體優(yōu)化能力這3種能力都可以通過構(gòu)型設計過程得到鍛煉和提升。

構(gòu)型是各種幾何體的形體組合、大小對比、風格和功能協(xié)調(diào)等的設計，是一個形狀分析與藝術綜合的演繹進程。同時，體現(xiàn)了學生對力學知識和專業(yè)知識的探索。

（五）測繪

測與繪將具體的工程實體與工程圖樣緊密地聯(lián)系在一起。學生在測繪過程中，通過感性認知工程形象，再經(jīng)過形象思維，調(diào)用工程圖學投影理論、投影圖例、國標規(guī)范的知識儲備，由此及彼，形成合理遷移。通過標注尺寸，不僅可使學生全面地了解工程結(jié)構(gòu)各組成部分的有關知識，還能幫助理解工程結(jié)構(gòu)與尺寸的作用，并強化工程化思想。訓練學生對工程實體從結(jié)構(gòu)、表象作圖樣概括、提煉的能力，畫出圖樣和尺寸，工程意識與繪圖能力在實踐中得到培養(yǎng)與提高。教師將這類主題設計成綜合型實驗項目。

在測繪制圖內(nèi)容中，不斷融入工程、設計、建造以及工程全生命周期關注，深化對工程結(jié)構(gòu)與功能以及工程圖形表達等全方位理解。

三、教學實驗實施

在圖2中，實驗項目應該開放設計指教學實驗的內(nèi)容、形式、結(jié)果是開放的。開放式教學的核心是以學生的自我發(fā)展為本。實驗項目對大學一年級的學生潛能發(fā)揮是開放的，針對學生提出的各種問題，教師可以運用自己的經(jīng)驗和理論知識開放性引導學生。開放式實驗教學有利于學生積極參與，主動思考，加深印象，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，全面提高各方面素質(zhì)高。應對和解決學生提出的各種問題，這也會促進教師提高教學業(yè)務水平。

圖2教學實驗項目實施流程圖圖3、4摘錄了某班3組課程實驗的部分學生實驗報告中的插圖。

圖3選自某班構(gòu)型設計實踐作業(yè)：1～3位學生自由組隊，每人構(gòu)思公交候車站，通過相互溝通，推選本組代表“構(gòu)思”一個，要求制作成模型，材料任意，尺寸為A4紙大小。徒手畫出它的正投影三視圖和加正投影陰影圖，或透視圖和正投影三視圖，要求圖形正確、圖線美觀、圖面布置勻稱。文字說明要求重點對靈感、色彩、大小、材質(zhì)、力學性能、形狀、寓意等中的一個方面進行敘說。

圖4選自某班徒手畫圖實踐作業(yè)：在A4紙上徒手畫出身邊熟知的實體對象從某一角度觀測的正投影三視圖，或加正投影陰影圖，或透視圖，要求圖形正確、圖線美觀、圖面布置勻稱。文字說明要求重點對畫圖過程中的感想和反思進行敘說。

圖3公交侯車站構(gòu)思與模型表達

圖4徒手畫圖教學實驗平臺實現(xiàn)了從“以教師為中心”向“以學生為中心”教學模式的轉(zhuǎn)變，充分調(diào)動了學生學習的主動性、積極性，全方位地提高了學生的綜合素質(zhì)：加強了工程意識，提高了動手能力，鍛煉了交流、表達能力，熟悉了工程設計、施工方法，熟悉了工程軟件應用，加強了團隊合作精神，提高了組織能力。學生在工程制圖開展教學實驗的一系列活動中拓展了視野，鍛煉了解決問題能力，加深了對基礎知識的理解和掌握，同時增強了團隊合作精神。

四、結(jié)語

開展工程圖學教學實驗，使原本較枯燥、乏味的課程變成興趣驅(qū)動，同時培養(yǎng)了學生圖樣表達能力、溝通能力、合作意識、創(chuàng)新意識和不斷總結(jié)積累經(jīng)驗的意識。通過考試成績、理論教學的課后作業(yè)完成情況和多項實驗成果評定，對學生知識掌握情況和能力培養(yǎng)情況作總的學業(yè)評價，真正達到培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

參考文獻：

［1］中華人民共和國高等教育法［EB/OL］.（1998-08-29）［2012-03-15］.http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_619/200407/1311.html.

［2］教高［2001］4號.關于加強高等學校本科教學工作提高教育質(zhì)量的若干意見［EB/OL］.（2001-08-28）［2012-03-11］.http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_1623/201006/88633.html.

［3］廖宗廷，徐沁，張勤.興趣驅(qū)動，重在過程，自主管理——淺談同濟大學大學生創(chuàng)新俱樂部管理模式［J］.高等工程教育研究，2011（1）：33-36.

編輯 詹燕平