劉克非， 湯小紅， 吳慶定， 胡勁松

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004）

從當(dāng)前教育發(fā)展的形式和國家的政策導(dǎo)向來看，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的理念已深入人心，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)也是當(dāng)前教育的根本宗旨，而創(chuàng)新能力培養(yǎng)的核心又是創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。工程圖學(xué)課程的教學(xué)目的主要是培養(yǎng)工科學(xué)生的形象思維和設(shè)計表達能力，為工程設(shè)計實踐服務(wù)。圖學(xué)課程的教學(xué)與其它課程一樣，應(yīng)將學(xué)生能力、素質(zhì)培養(yǎng)放在與知識傳授同等重要的地位；同時，圖學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，圖學(xué)教育對培養(yǎng)、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力具有不可推卸的責(zé)任。但是在有限的課時內(nèi)既要完成大量的教學(xué)內(nèi)容，同時又要加強學(xué)生的能力和素質(zhì)培養(yǎng)，若不進行根本性的改革，難以完成圖學(xué)課程被賦予的全部任務(wù)[1-4]。

隨著建筑、制造行業(yè)和圖形處理軟件的快速發(fā)展，AutoCAD作圖速度快、精度高、易于修改等優(yōu)勢已為大家所認同，傳統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計方法已不能滿足要求，三維建模引入制圖課程已成為教學(xué)內(nèi)容改革的大趨勢，國內(nèi)多所院校都在這一領(lǐng)域開展了卓有成效的探索，也取得了一系列研究和實踐成果[5-6]。

以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性構(gòu)型設(shè)計能力為主要目標(biāo)，嘗試對建筑類工程圖學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與方法、教學(xué)效果的考核與評價進行改革，提出以構(gòu)型設(shè)計和實踐創(chuàng)新為主線的教學(xué)模式，加強空間思維能力、形體構(gòu)型能力、創(chuàng)新能力和工程意識的培養(yǎng)，用以指導(dǎo)教學(xué)實踐，培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才。

1 建筑制圖課程體系改革目標(biāo)與任務(wù)

我校學(xué)習(xí)建筑制圖類課程的專業(yè)較多，除了土木工程、工程管理、工程力學(xué)、建筑學(xué)、城市規(guī)劃等專業(yè)外，給排水、藝術(shù)設(shè)計、園林、鐵道等專業(yè)也需要學(xué)習(xí)大量的建筑制圖知識。學(xué)校多個學(xué)科主要培養(yǎng)建筑、土木和景觀的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品設(shè)計方面的人才，這就對學(xué)生在構(gòu)型設(shè)計和創(chuàng)新能力上有更深的要求，也對建筑制圖的教學(xué)體系、內(nèi)容與方法提出了新挑戰(zhàn)。一方面，圖學(xué)課程是建筑類相關(guān)專業(yè)學(xué)生進入大學(xué)后最先接觸的基礎(chǔ)課程，學(xué)生的形象思維、構(gòu)型能力都處于初步形成的關(guān)鍵時期，扎實的圖學(xué)基礎(chǔ)是學(xué)好后續(xù)課程的保障；另一方面，在結(jié)構(gòu)模擬軟件和設(shè)計軟件飛速發(fā)展的今天，二維繪圖和建模方法已難以滿足三維模擬和設(shè)計的需求，亟待將三維模型的構(gòu)造和建模方法引入圖學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計理念和創(chuàng)新能力。

本次建筑類工程圖學(xué)課程體系改革的根本目標(biāo)與任務(wù)是：

1） 針對當(dāng)前建筑制圖課程重理論講授，輕實踐操作和設(shè)計構(gòu)思的問題，提出切實可行、能運用于圖學(xué)教學(xué)的有效教學(xué)方法和手段，將圖學(xué)課程學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新能力相結(jié)合，在保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的前提下，探索出一條行之有效的工程圖學(xué)教學(xué)新體系、新思路。

2） 圍繞建筑類圖學(xué)教育的課程性質(zhì)與各專業(yè)特點，構(gòu)建完整的知識構(gòu)架和內(nèi)容體系，使建筑制圖的計算機教學(xué)擺脫“針對軟件講軟件”的局面。更為重要的是，建立在“設(shè)計”與“創(chuàng)新”理念上的實踐操作訓(xùn)練，使學(xué)生在深刻理解制圖理論之后逐漸掌握快速、準(zhǔn)確、具有創(chuàng)新思維和構(gòu)形表達能力的計算機繪圖、建模、計算與設(shè)計方法。

3） 以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計能力為主要目標(biāo)，以三維CAD及相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用軟件為主要工具，加強創(chuàng)新型實驗與實踐項目的訓(xùn)練，強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強學(xué)生的實踐創(chuàng)新素質(zhì)。

4） 根據(jù)學(xué)生的實際能力和水平，提出多樣化的、切合實際的、與新教學(xué)體系相適應(yīng)的建筑類制圖課程教學(xué)效果考核與評價方法，使制圖教學(xué)真正收到應(yīng)有的實效。

2 以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主線的建筑制圖教學(xué)體系

1） 引入三維幾何建模的建筑類圖學(xué)課程教學(xué)模式

不少院校工程制圖改革方法和效果顯示，“分段式”與“獨立式”教學(xué)模式在三維幾何建模教學(xué)中具有良好的靈活性和實用性，既能達到培養(yǎng)學(xué)生三維造型能力的目的，又可保證二、三維良好共存。

2） 基于三維造型和創(chuàng)新設(shè)計的實驗與實踐課程教學(xué)模式

強化土木類和建筑類專業(yè)學(xué)生應(yīng)用三維軟件構(gòu)件三維模型的能力，引導(dǎo)學(xué)生在第一學(xué)年完成《Auto CAD》通用軟件的學(xué)習(xí)后，在大二、大三的專業(yè)課程實驗與實踐中將其與其他軟件和教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來學(xué)習(xí)并應(yīng)用。

3） 增加和完善各級各類創(chuàng)新型實驗項目的參與實踐

為切實提高和檢驗學(xué)生創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，建筑制圖教研組擬定優(yōu)秀教師組織精良團隊積極參加全國、省內(nèi)各類創(chuàng)新型實驗設(shè)計、建模大賽，將圖學(xué)基礎(chǔ)知識、三維構(gòu)型設(shè)計和創(chuàng)新能力有效結(jié)合，注重加強學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)。實施“導(dǎo)師制”培養(yǎng)方法，一個導(dǎo)師帶領(lǐng)一個團隊，應(yīng)用圖學(xué)、力學(xué)和其他相關(guān)知識，完成設(shè)計和計算任務(wù)。

4） 改革考核制度，建立新的課程評價指標(biāo)與方法

根據(jù)教學(xué)情況及我校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實際水平，將傳統(tǒng)的課堂作業(yè)、大圖評價與其他考核形式相結(jié)合，提出符合建筑類制圖課程培養(yǎng)目標(biāo)和實踐創(chuàng)新型教學(xué)體系改革要求的綜合評價形式，確定各評價形式所占的比例。

3 創(chuàng)新型教學(xué)體系的實踐與應(yīng)用

1） 工程圖學(xué)教育中三維幾何建模的“分段式”和“獨立式”引入的特點在于不同學(xué)期設(shè)置不同內(nèi)容的課程，并與原有工程圖學(xué)基礎(chǔ)知識形成完整的新體系，體現(xiàn)“三維”和“設(shè)計”的特點。我校傳統(tǒng)的制圖課程主要分為《畫法幾何》（40 學(xué)時）、《工程制圖》（40 學(xué)時）和《Auto CAD》（24學(xué)時）三部分，其中前兩部分的理論教學(xué)著重介紹圖學(xué)基本知識，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和形體二維、三維構(gòu)型的正確表達能力。在本次教學(xué)改革中，針對不同專業(yè)對制圖課程要求的多樣性、不同專業(yè)在課程學(xué)時和教學(xué)內(nèi)容上的差異性以及后續(xù)專業(yè)課程的設(shè)置情況，教研組分別從09級土木類（土木工程、工程力學(xué)）和建筑類（園林、建筑學(xué)）專業(yè)各選擇了兩個實驗班，圖學(xué)課程設(shè)置的教學(xué)模式有較大的創(chuàng)新，如圖1所示。

在大一的制圖基礎(chǔ)知識課程中，將畫法幾何投影理論知識的點、線、面及其相互關(guān)系的圖解內(nèi)容簡化，強化投影變換部分內(nèi)容，并將軸測基本作圖方法納入畫法幾何課程內(nèi)容中，加強學(xué)生對軸測草圖和構(gòu)型設(shè)計部分的練習(xí)，鍛煉他們的形象思維和工程圖形的設(shè)計思想。在課時相對增加的工程制圖課程內(nèi)容中，除加強徒手繪圖、制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和形體表達方法（視圖、剖切、斷面）訓(xùn)練外，在專業(yè)圖部分引入三維模型和形體設(shè)計基礎(chǔ)內(nèi)容，將原有的建筑（或結(jié)構(gòu)）施工圖的簡單抄繪轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂性O(shè)計和創(chuàng)新意識的思考訓(xùn)練，除在CAI課件中加強“結(jié)構(gòu)”和“形體”的概念外，還要融入設(shè)計過程知識和簡單的工程材料常識，并鼓勵學(xué)生用三維草圖快速表達其基本的設(shè)計思想。

圖1 建筑類工程圖學(xué)實踐創(chuàng)新型課程體系

2） 建筑制圖創(chuàng)新型教學(xué)內(nèi)容與方法的研究重點即為實驗與實踐部分，其主要原因在于我國現(xiàn)在的高等教育已逐漸形成大眾化教育規(guī)模，但與精英化教育還相距甚遠。傳統(tǒng)圖學(xué)教育中理論基礎(chǔ)扎實而動手、創(chuàng)新能力差的局面仍未根本扭轉(zhuǎn)，實驗與實踐教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響工程圖學(xué)的整體教學(xué)質(zhì)量。在大二和大三的專業(yè)課實踐中，三維CAD及其開發(fā)軟件中的設(shè)計和建模操作能夠快速且有效地培養(yǎng)和強化學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計表達能力，因此，非常適用于本次教學(xué)改革的實踐中。以工程力學(xué)專業(yè)為例，該專業(yè)學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中要接觸大量的有限元分析軟件，這些軟件都與三維CAD有效兼容，在學(xué)習(xí)的過程中可以較好地實現(xiàn)圖學(xué)與專業(yè)課程相結(jié)合。如在ANSYS上機操作中引導(dǎo)學(xué)生直接在AutoCAD軟件中構(gòu)筑三維模型再導(dǎo)入ANSYS中進行分析和計算，這樣既有助于模型的快速建立和修改，又利于學(xué)生掌握命令流的使用，真正實現(xiàn)學(xué)以致用，如圖2所示。

在教學(xué)內(nèi)容和方案的實施過程中，需注意的問題（同時也是最難避免）是當(dāng)前專業(yè)軟件教學(xué)中普遍存在的“針對軟件講軟件”的現(xiàn)狀。調(diào)查結(jié)果表明，近年來在如何實現(xiàn)工程圖學(xué)和三維CAD技術(shù)的融合式課程體系的建設(shè)和改革過程中，出現(xiàn)了過多“灌輸式”的教學(xué)方法，導(dǎo)致教師經(jīng)常錯將工程應(yīng)用軟件的操作性指導(dǎo)和訓(xùn)練當(dāng)做圖學(xué)和專業(yè)課程體系的現(xiàn)代化教學(xué)內(nèi)容，以為講到哪個軟件就是教會其操作命令和使用方法，而忽略了大學(xué)本科層次工程圖學(xué)及其他課程應(yīng)達到的“思維及過程訓(xùn)練”的目的。為真正抓住“思維性”和“創(chuàng)新性”這一主導(dǎo)思想，我們在各專業(yè)應(yīng)用軟件的教學(xué)中強調(diào)實體三維幾何建模的訓(xùn)練環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在鞏固已學(xué)到的圖學(xué)知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)知識和創(chuàng)造性思維加以提升，強化學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。如對園林專業(yè)第6學(xué)期的《園林小品設(shè)計》課，我們要求實驗班的學(xué)生在掌握已學(xué)習(xí) Auto CAD、YLCAD、Sketch Up和Prianesi等繪圖、設(shè)計軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合景觀設(shè)計理論知識各自進行一個不同的園林小品項目設(shè)計，除強調(diào)準(zhǔn)確應(yīng)用 YLCAD、Sketch Up在各個層面的設(shè)計方法和技巧外，要求學(xué)生結(jié)合不同的地形和環(huán)境對景觀小品進行創(chuàng)造性構(gòu)思，并在設(shè)計過程中建立簡單的模型庫，擬合自己的獨立創(chuàng)新意識。學(xué)生在拿到這一開放性題目后開始可能感到無從下手，教師需引導(dǎo)學(xué)生在查閱相關(guān)資料和案例基礎(chǔ)上，從設(shè)計項目所處的環(huán)境及相應(yīng)功能入手，在突出創(chuàng)造性設(shè)計理念的同時保持作品的工程應(yīng)用性。在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計的過程中既特別強調(diào)作品應(yīng)與功能相結(jié)合，不單為創(chuàng)新而創(chuàng)新，又要保留和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計熱情，培養(yǎng)學(xué)生注重觀察、思考問題的能力，避免學(xué)生設(shè)計出過多華而不實的作品。2周的實踐課程結(jié)果表明，與普通班同學(xué)相比，實驗班的學(xué)生在軟件操作應(yīng)用和創(chuàng)新設(shè)計表達方面均表現(xiàn)出良好的創(chuàng)造性和實踐能力，他們設(shè)計的亭、廊架、水榭、牌樓或古塔不僅表現(xiàn)風(fēng)格多樣、圖示方法規(guī)范，還更加符合國家標(biāo)準(zhǔn)，且建模方法獨特，如圖3、圖4所示。這一方面得益于前期圖學(xué)知識學(xué)習(xí)中三維模型和構(gòu)型設(shè)計內(nèi)容的訓(xùn)練，另一方面更是指導(dǎo)教師充分引導(dǎo)和指導(dǎo)的結(jié)果。

圖2 工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生建立的ANSYS三維數(shù)值分析模型

圖3 園林專業(yè)學(xué)生設(shè)計的君子亭

圖4 園林專業(yè)學(xué)生設(shè)計的福綠石牌坊

3） 創(chuàng)新型實驗與實踐項目是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、科學(xué)思維、創(chuàng)新素質(zhì)和協(xié)作精神的良好模式，加強創(chuàng)新型實踐項目的建設(shè)是實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑。建筑類制圖創(chuàng)新型項目的核心特點體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容與方法創(chuàng)新和教學(xué)形式的創(chuàng)新。第一，創(chuàng)新型實踐內(nèi)容綜合集成了現(xiàn)代圖學(xué)發(fā)展中的新知識和新方法，從社會發(fā)展、工程實踐及教學(xué)改革成果中有針對性地凝練、提取應(yīng)用性強的內(nèi)容創(chuàng)新實踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生基于興趣主動參與到學(xué)習(xí)研究中，在過程中掌握新知識，訓(xùn)練新方法，并加強其實踐動手能力。第二，創(chuàng)新型實驗與實踐項目的設(shè)置形式一般為開放式的，一方面實踐項目內(nèi)容具有可選擇性，在同類型同層次的實驗中安排一定比例的選修實驗供有精力和興趣的學(xué)生選擇，以調(diào)動學(xué)生的積極性，滿足多元化人才培養(yǎng)需要；另一方面實踐中強調(diào)以學(xué)生為主體，教師處于主導(dǎo)地位。教學(xué)過程中以學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，提出項目設(shè)計的基本要求和目標(biāo)，并啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生。學(xué)生真正作為主題參與實踐項目的全部過程，獨立思考、創(chuàng)新思維，完成資料查閱、方案設(shè)計、計算分析、項目實施到總結(jié)報告的全部內(nèi)容，在完成任務(wù)的過程中培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳌W(xué)習(xí)態(tài)度，將“實踐”與“創(chuàng)新”理念真正落到實處[7]。

近年來，建筑制圖教研組的教師積極參與并深化各類實踐教學(xué)項目和競賽，每年都以立項的形式強化與完善建筑類圖學(xué)教學(xué)體系的建設(shè)，創(chuàng)新實踐教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動參與，增強學(xué)生實踐創(chuàng)新素質(zhì)。在指導(dǎo)模式上借鑒研究生教育中的全程指導(dǎo)思路，采用“導(dǎo)師制”方式實現(xiàn)實踐項目的完成。在實踐創(chuàng)新項目中將圖學(xué)教師安排為導(dǎo)師全程負責(zé)和指導(dǎo)設(shè)計過程，既保證學(xué)生在運用圖學(xué)知識、繪圖技能和方法遇到困難和疑問時可及時獲得指導(dǎo)，又可對項目實施的深度、創(chuàng)新性、實用性和進度方面加以把握，使學(xué)生少走彎路。在指導(dǎo)過程中還應(yīng)積極運用研討式和引導(dǎo)式的教學(xué)方法，注重體現(xiàn)學(xué)生在創(chuàng)新項目中的主體性，避免學(xué)生在以往的實踐項目中缺乏主動性、過分依賴?yán)蠋煹默F(xiàn)象再次發(fā)生，讓學(xué)生在實踐和創(chuàng)新的過程中掌握知識和技能。

從 2009年實施建筑類圖學(xué)教育教學(xué)改革以來，教研組先后組織建筑類專業(yè)學(xué)生參加各級各類創(chuàng)新型實踐競賽 52項，其中在國家級學(xué)生競賽中獲得獎項 26項，成果喜人。中南林科大土木工程專業(yè) 09級實驗班學(xué)生參加第四屆“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽建筑類比賽的獲獎作品（計算機二維繪圖），評委評判結(jié)果表明學(xué)生在圖層、文字、尺寸的設(shè)置和使用，圖塊創(chuàng)建和調(diào)用等方面掌握較熟練；所繪制圖樣圖線清晰、字體勻稱、比例適中、布局合理，且完全符合國家房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。

4） 教學(xué)效果的評價與考核是檢驗和提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證，良好的教學(xué)效果考核方案不但能有效鑒別教師工作質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞，還可為改進教學(xué)方法與手段、調(diào)動學(xué)生追求卓越的學(xué)習(xí)積極性奠定基礎(chǔ)。為探索與實踐創(chuàng)新型教學(xué)體系相適應(yīng)的課程考核方式，根據(jù)建筑類制圖課程的培養(yǎng)目標(biāo)和本次教學(xué)改革的研究內(nèi)容，對大一實驗班的建筑制圖課程考核方式提出了“課程作業(yè)+期末考試+大圖作業(yè)+構(gòu)型設(shè)計”的考核方案。該方案的提出與實施緊緊圍繞“培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力和設(shè)計表達能力，為工程設(shè)計實踐服務(wù)”這一教學(xué)改革基本要求，以“使學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)者”為指導(dǎo)思想，在操作方法上強調(diào)尊重學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，最大限度地為學(xué)生提供思考、研究和創(chuàng)新的空間[8-9]。具體的考核內(nèi)容與比例、量化考核結(jié)果，如表1、表2所示。從考核結(jié)果，通過以上幾種考核形式的綜合應(yīng)用，實驗班學(xué)生的空間思維創(chuàng)造性、專業(yè)知識滲透性和開放性都比普通班學(xué)生好，尤其在構(gòu)型設(shè)計、建筑物徒手繪制和CAD操作技巧等方面表現(xiàn)出良好的教學(xué)效果，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、合作能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和繪圖軟件操作能力都得到很大提升，達到了實踐創(chuàng)新型建筑制圖課程學(xué)習(xí)的目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。

圖5 中南林科大土木工程專業(yè)學(xué)生建筑制圖大賽獲獎作品

表1 建筑制圖課程考核內(nèi)容與比例

表2 量化考核結(jié)果

4 結(jié) 論

1） 建筑類工程圖學(xué)課程體系改革的根本任務(wù)，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計能力，構(gòu)建完整的創(chuàng)新型工程制圖教學(xué)體系的知識構(gòu)架和內(nèi)容體系，提出切實可行的教學(xué)方法和手段，正確考核工程制圖的教學(xué)效果。

2） 從理論教學(xué)、實驗與實踐教學(xué)、創(chuàng)新型實驗與實踐項目等方面實施多樣化的教學(xué)方法，可以拓展制圖課程與工程實際應(yīng)用的相關(guān)性，有利于基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程學(xué)習(xí)的有機結(jié)合。

3） 綜合型的建筑制圖課程考核方式可有效評價與提高教學(xué)效果，為改進教學(xué)方法與手段奠定基礎(chǔ)。

4） 從切實提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量、綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力來看，繼續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容與方法將是一個長期而艱巨的任務(wù)，建筑制圖改革理論體系也需不斷探索與完善，改革需要在進一步的實踐應(yīng)用中不斷推進并成熟。

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