趙雙

摘要：工程圖學(xué)課程是理工科大學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識、接觸工程實(shí)踐的第一門課程，是理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法、教學(xué)資源等幾個(gè)方面提出了面向工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程教學(xué)改革和研究。

關(guān)鍵詞：工程圖學(xué)；工程素質(zhì)；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0116-02

工程圖學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，用圖形研究工程與產(chǎn)品圖形信息表達(dá)、圖形理解和圖樣繪制，課程的研究對象為工程與產(chǎn)品的工程圖樣或信息模型，課程的任務(wù)主要進(jìn)行三種能力的培養(yǎng)，即工程圖形表達(dá)能力（二、三維表達(dá)與初步的構(gòu)形設(shè)計(jì)能力）、圖形形象思維能力（空間想象能力）、工程圖樣繪制能力（手工繪制與計(jì)算機(jī)繪制）。[1]

中國已經(jīng)是世界上的工業(yè)化強(qiáng)國，也應(yīng)該成為工程教育的強(qiáng)國，工程教育是以培養(yǎng)工程人才為目標(biāo)的教育教學(xué)活動(dòng)，它以應(yīng)用和實(shí)踐為主，強(qiáng)調(diào)實(shí)學(xué)、集成和創(chuàng)新的原則，其人才培養(yǎng)的方向是綜合性、實(shí)踐性和創(chuàng)造性。工程圖學(xué)課程既有系統(tǒng)的理論性，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是理工科大學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識、接觸工程實(shí)踐的第一門課程。教育部工程圖學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會明確提出了將“創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)”作為工程圖學(xué)課程教學(xué)任務(wù)，通過工程圖學(xué)課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程意識。為此，本文提出了面向工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程圖學(xué)課程教學(xué)改革研究。

一、理論教學(xué)改革研究

1.合理安排教學(xué)學(xué)時(shí)

目前重慶郵電大學(xué)（以下簡稱“我校”）主要在自動(dòng)化與電氣工程類、通信與信息工程類、光電工程類等專業(yè)開設(shè)有“工程圖學(xué)”、“制圖基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)繪圖”課程。通過相關(guān)調(diào)研論證，以及針對目前社會需求，筆者對學(xué)時(shí)執(zhí)行情況進(jìn)行了調(diào)整，縮減理論學(xué)時(shí)，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，提高學(xué)生實(shí)踐操作能力。新的課時(shí)執(zhí)行情況是由于機(jī)械類對工程圖樣的繪制和閱讀能力要求相對多一些，依舊執(zhí)行原48理論學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由8學(xué)時(shí)增加至16學(xué)時(shí)；而對于非機(jī)類各專業(yè)，理論學(xué)時(shí)由原來的40/32/24學(xué)時(shí)統(tǒng)一調(diào)整為32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由8學(xué)時(shí)調(diào)整至16學(xué)時(shí)。對于不同專業(yè)制訂針對專業(yè)的繪圖要求，開設(shè)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容

工程圖學(xué)是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，除了講授必要的理論知識外，更重視學(xué)生實(shí)踐能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)。如何將創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理念引入到課程中來，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，需要對現(xiàn)有的課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。如圖1所示工程圖學(xué)新的教學(xué)內(nèi)容，以創(chuàng)新性構(gòu)型設(shè)計(jì)為主線，劃分為投影理論基礎(chǔ)、構(gòu)型表達(dá)基礎(chǔ)、創(chuàng)新構(gòu)型基礎(chǔ)、工程規(guī)范基礎(chǔ)、繪圖能力基礎(chǔ)五個(gè)模塊。[2，3]

新的教學(xué)內(nèi)容縮減了傳統(tǒng)畫圖技能培訓(xùn)內(nèi)容，增加了創(chuàng)新造型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以及以二維或三維的方式進(jìn)行工程圖樣設(shè)計(jì)的實(shí)踐繪圖環(huán)節(jié)。如點(diǎn)線面的投影部分，采取以投影動(dòng)畫和例題講解的方式，引出教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生自己分析總結(jié)。如線的投影部分，線包括投影面垂直線和平行線，細(xì)分為正垂線、鉛垂線、側(cè)垂線、正平線、水平線、側(cè)平線、一般位置直線。沒必要把每一種線的投影特性都面面俱到講解，可以只講其一，余下留給學(xué)生自學(xué)，在課堂上配以一兩道綜合習(xí)題即可，面的投影亦如此。而對于以往教學(xué)中的難點(diǎn)部分——立體的表面交線，考慮到以往教學(xué)中花費(fèi)了大量學(xué)時(shí)，取得的教學(xué)效果并不顯著的特點(diǎn)，再結(jié)合企業(yè)實(shí)際應(yīng)用時(shí)立體表面交線往往由簡單的線條代替，因此這部分內(nèi)容重點(diǎn)以三維動(dòng)畫演示為主，演示平面立體、曲面立體、組合體在不同位置發(fā)生截交、相貫時(shí)交線的形狀。直觀形象的相交過程可拓寬學(xué)生的空間思維，再配以綜合習(xí)題加以練習(xí)，教學(xué)效果得到了顯著提高。

教學(xué)內(nèi)容中工程規(guī)范基礎(chǔ)模塊，針對48理論學(xué)時(shí)的機(jī)械專業(yè)可以重點(diǎn)講解標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)件、零件圖與裝配圖、加工工藝及生產(chǎn)成本、互換性等內(nèi)容。而對于32理論學(xué)時(shí)的非機(jī)類其他專業(yè)，只重點(diǎn)講解國標(biāo)規(guī)范、零件圖與裝配圖，其他內(nèi)容簡答介紹即可。因?yàn)榱慵菍W(xué)生走進(jìn)工程的一個(gè)窗口，學(xué)生通過對零件的認(rèn)識，形成對裝配體的認(rèn)識，繼而形成對工程的認(rèn)識。因此對零件圖和裝配圖的講解，可增強(qiáng)學(xué)生的構(gòu)型思維，提高工程素質(zhì)。[4]

3.分專業(yè)選用教材

機(jī)械類教材選用含形體表達(dá)、機(jī)械圖、加工工藝等內(nèi)容較多的教材，非機(jī)類選用側(cè)重工程圖學(xué)基礎(chǔ)的教材，但一定配備有相應(yīng)的習(xí)題集以及三維模型實(shí)例，以增加學(xué)生的空間想象能力，提高空間邏輯思維能力和創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力。對于有雙語教學(xué)要求的專業(yè)，特別注意最好選用含有中英文對照的雙語教材，以增強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力。

二、實(shí)踐教學(xué)改革研究

教學(xué)應(yīng)該以學(xué)生為主體，以能力為本位，實(shí)踐教學(xué)的目的就是提高學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)專業(yè)興趣。因此工程圖學(xué)課程更應(yīng)該重視實(shí)踐教學(xué)，精心設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。工程圖學(xué)的相關(guān)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)實(shí)踐、綜合實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐三個(gè)層次，具體如下：

1.基礎(chǔ)實(shí)踐[5]

基礎(chǔ)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力，包括機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、拆裝實(shí)驗(yàn)、測繪實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)等，基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)針對理工科各專業(yè)考慮為必做實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其中機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)包括機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室、工程實(shí)訓(xùn)中心、先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)中心等參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生對實(shí)際的機(jī)械和產(chǎn)品產(chǎn)生直觀感性的認(rèn)識；拆裝實(shí)驗(yàn)包括對一些簡單零部件、機(jī)構(gòu)的拆裝，如泵、減速箱、連桿機(jī)構(gòu)等，通過拆裝實(shí)驗(yàn)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)件、零件圖與裝配圖的關(guān)系等，激發(fā)學(xué)生的產(chǎn)品及工程意識，引入工藝及成品概念，提升構(gòu)型及創(chuàng)新思維；測繪實(shí)驗(yàn)通過對簡單機(jī)器如車床等的測量，完成后期的繪制工作，在此過程中強(qiáng)化構(gòu)型尺寸標(biāo)注、形體表達(dá)、互換性與測量技術(shù)等知識的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的工程對象綜合表達(dá)能力和獨(dú)立處理設(shè)計(jì)問題的能力，使之具備一定的工程設(shè)計(jì)水平，同時(shí)培養(yǎng)協(xié)同工作能力和團(tuán)隊(duì)精神。計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)部分掌握二維繪圖工具AutoCAD、三維繪圖工具SolidWorks的基本作圖方法，在繪圖過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度和創(chuàng)新的構(gòu)型思維。

2.綜合實(shí)踐

綜合實(shí)踐以典型零件為案例，設(shè)計(jì)從形體表達(dá)方法、零件測繪、徒手繪制、尺規(guī)作圖、計(jì)算機(jī)繪圖、三維造型到構(gòu)型于一體的綜合實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)性地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。這部分內(nèi)容可考慮理工科各專業(yè)學(xué)生都參與，針對不同專業(yè)特點(diǎn)，以具體產(chǎn)品為對象，制訂符合專業(yè)的綜合實(shí)踐內(nèi)容，以強(qiáng)化學(xué)生綜合工程素質(zhì)能力的培養(yǎng)。如針對機(jī)械專業(yè)開設(shè)微型數(shù)控車床綜合實(shí)驗(yàn)，完成測繪、草圖設(shè)計(jì)、尺寸修正、三維造型、二維圖紙、加工裝配等一系列綜合訓(xùn)練內(nèi)容；針對通信工程專業(yè)，開設(shè)SOC平臺設(shè)計(jì)及無線基站設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成新增設(shè)備/拆除設(shè)備/原有設(shè)備的設(shè)計(jì)、電源線/信號線/線纜的設(shè)計(jì)、設(shè)備布置、空間要求、尺寸標(biāo)注、技術(shù)說明、三維模擬設(shè)計(jì)等綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.創(chuàng)新實(shí)踐

創(chuàng)新實(shí)踐可考慮在開放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，作為開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生選做部分。創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容主要結(jié)合全國CAD技能大賽、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等設(shè)置問題，按照競賽命題方式進(jìn)行訓(xùn)練，提高學(xué)生的多向思維能力、創(chuàng)造性能力、工程設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)繪圖能力等。

三、教學(xué)方法改革研究

學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，教師是知識傳播的主體，而教學(xué)方法是教學(xué)改革的主體，好的教學(xué)方法應(yīng)該厚基礎(chǔ)、重能力、求創(chuàng)新、升素質(zhì)，可以使學(xué)生從“理解”到“應(yīng)用”，從“理論”到“實(shí)踐”，從“學(xué)會”到“會學(xué)”，因此探索好的教學(xué)方法是課程教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

1.以學(xué)定教，順學(xué)而導(dǎo)

在較少的理論課時(shí)情況下，教師授課更應(yīng)該突出授課重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程實(shí)例為主線，強(qiáng)調(diào)如何運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，以及為了解決實(shí)際問題需要學(xué)習(xí)哪些知識。在教學(xué)過程中以師生互動(dòng)、生生互動(dòng)等形式引導(dǎo)學(xué)生去自學(xué)，去探究，使學(xué)生從“學(xué)會”到“會學(xué)”。

2.以動(dòng)煉能，以趣引能

興趣是學(xué)習(xí)最好的老師，通過例題練習(xí)、工程案例講解、動(dòng)畫模型演示等教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)創(chuàng)新能力。工程圖學(xué)課程是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，針對不同階段的教學(xué)內(nèi)容布置不同的訓(xùn)練題目，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中讓學(xué)生多加參與，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

3.以研帶學(xué)，以賽促學(xué)

教學(xué)和科研是相互滲透、不可分割的兩部分，學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，有助于在實(shí)踐的基礎(chǔ)上培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)造能力。另外積極鼓勵(lì)學(xué)生參與各項(xiàng)競賽，如大學(xué)生CAD技能大賽、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)立項(xiàng)項(xiàng)目等活動(dòng)，在競賽中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提升工程素質(zhì)。

四、教學(xué)資源建設(shè)與開發(fā)

豐富的教學(xué)資源將更好地促進(jìn)理論及實(shí)踐教學(xué)，提高教學(xué)效果，加快推進(jìn)工程圖學(xué)課程教學(xué)改革。

1.多媒體的應(yīng)用

充分利用計(jì)算機(jī)對文、圖、聲、像的處理作用，全面引入多媒體教學(xué)、動(dòng)畫演示、工程圖樣展示等教學(xué)手段，解決以往教學(xué)需要教師大量板書，或攜帶大量實(shí)物模型和掛圖，教學(xué)效率低的問題。電子教案可突破視覺限制，可以分重復(fù)性分步驟、多角度的演示構(gòu)型過程，使教學(xué)更加形象生動(dòng)，提高教學(xué)效率。同時(shí)將三維軟件SolidWorks引入課堂，使教學(xué)內(nèi)容由靜態(tài)變動(dòng)態(tài)、由二維變?nèi)S、由單色變多色，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。通過演示專業(yè)工程圖樣案例，讓學(xué)生加深認(rèn)識課程和專業(yè)的關(guān)系，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.建設(shè)課程網(wǎng)站

完善課程網(wǎng)站建設(shè)，豐富教學(xué)資源，學(xué)生可通過網(wǎng)站獲取授課計(jì)劃、電子教案、三維模型、授課錄像、作業(yè)習(xí)題等相關(guān)資源，同時(shí)增設(shè)留言板塊，拓寬師生交流途徑，及時(shí)了解學(xué)生對課程的需求。

3.創(chuàng)造實(shí)踐條件

建設(shè)好開放實(shí)驗(yàn)室、工程實(shí)訓(xùn)中心、先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)中心，為學(xué)生提供計(jì)算機(jī)二維/三維構(gòu)型練習(xí)條件、零部件拆裝條件、產(chǎn)品加工裝配條件等實(shí)踐條件，使學(xué)生有更多的機(jī)會完成測試——設(shè)計(jì)——標(biāo)注——出圖——加工——裝配——檢驗(yàn)等系統(tǒng)的練習(xí)，建立工程意識，提供創(chuàng)新訓(xùn)練條件。

4.其他資源建設(shè)

建設(shè)機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室，設(shè)置模型陳列柜，展示實(shí)物模型，如組合體相貫?zāi)Ｐ?、截交模型、零部件模型、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型、微型車床模型等，配以相應(yīng)的圖紙，讓學(xué)生將圖紙與實(shí)物結(jié)合起來，增強(qiáng)立體想象能力，激發(fā)創(chuàng)新思維。

素質(zhì)教育是高校教育的核心，創(chuàng)新教育是人才培養(yǎng)的重點(diǎn)，工程圖學(xué)課程將根據(jù)科技發(fā)展和社會需求，及時(shí)進(jìn)行教育教學(xué)改革，為國家和社會培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、工程素質(zhì)高的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]童秉樞，田凌，馮涓.10年來我國工程圖學(xué)教學(xué)改革中的問題、認(rèn)識與成果[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（4）：1-5.

[2]熊志勇，羅志成，陳錦昌，等.基于創(chuàng)新性構(gòu)型設(shè)計(jì)的工程圖學(xué)教學(xué)體系研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2012，33（2）：18-112.

[3]吳佩年，唐艷麗，襲建軍.在工程圖學(xué)課程中引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的教學(xué)與實(shí)踐[J].科教創(chuàng)新，2010，（1）：19-20.

[4]袁威等，圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M].北京：中國電力出版社，2012：126-141.

[5]張東梅，李玉菊，王偉冰.工程圖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15（1）：183-185.

（責(zé)任編輯：王意琴）