唐樂為，熊德紅，張愛軍，尚振濤，李 莉

（湖南大學 機械與運載工程學院，湖南 長沙 410082）

引言

“機械制圖”課程是機械類學生必修的專業(yè)基礎課程之一，通過課程教學過程引導學生完成“機械制圖”課程內(nèi)容學習，促進學生立體空間思維的形成和發(fā)展，并具備機械制圖和識圖能力。根據(jù)新工科建設要求和協(xié)同育人教學目標，圖學教育工作者從課程體系、教材建設、實踐教學和教學模式等多個角度進行“工程制圖”課程教學改革研究，目的在于激發(fā)學生自主學習的積極性和提高學生的創(chuàng)新實踐能力。杜俊總結了國內(nèi)“工程制圖”課程教學體系的問題，提出了融合三維建模技術的新型課程教學體系。李競闡述了新工程視域下機械制圖教材建設的改革方式，包含校企協(xié)同撰寫教材并引入虛擬現(xiàn)實技術等內(nèi)容。朱文博提出通過增加機械零部件認知實踐教學，建立基于認知實踐和工程設計理念的“機械制圖”課程教學體系。從測繪實踐和課程思政教學分別探索了工程制圖測繪實踐課程的改革方式、融合課程思政元素的教學模式，并在教學實踐中取得了良好的教學效果。

教材作為課程教學內(nèi)容的基本載體，是知識傳遞、課程建設和教學改革的基礎。蘇金英采用動態(tài)管理方法，根據(jù)邏輯順序和認知思維發(fā)展，重構并優(yōu)化了部分工程制圖教材的知識點，體現(xiàn)了教學改革的時代性。寧利川建議引入工程實踐案例，適當增加機械制圖教材的廣度和難度。余江鴻構建了基于CDIO模式的“機械制圖”教學知識點，用以適應現(xiàn)代企業(yè)對機械人才的新需求。以上文獻根據(jù)不同教學理論的分析結果，優(yōu)化了機械工程制圖課程教材內(nèi)容和教學方法，具有一定的指導和參考意義。針對教材內(nèi)容改革研究，另一種方式是對比研究不同國家的課程教材的異同點，通過吸收國外教材的優(yōu)點，持續(xù)提高國內(nèi)教材的國際化水平。大連理工大學舒宏就中日兩國機械類制圖教材知識結構和教學內(nèi)容進行了詳細比較，提出了減少理論知識敘述并增加實踐應用內(nèi)容等改革措施，對國內(nèi)機械制圖教材改革和雙語教學具有啟發(fā)意義。朱秋寒研究了中日職業(yè)教育機械制圖教材的異同，總結了職業(yè)教育機械類教材內(nèi)容應以實踐類知識為主線，并注重學生職業(yè)實用能力的培養(yǎng)，符合我國對新時代職業(yè)教育人才的具體要求。面向智能制造發(fā)展對專業(yè)技術人才能力的新需求，結合工程專業(yè)認證要求和新工科改革發(fā)展目標，新時代機械類復合創(chuàng)新型人才的能力培養(yǎng)應與時俱進，不斷發(fā)展提高。因此，通過研究工程類專業(yè)基礎課程工程制圖教材，不僅能夠明確教學內(nèi)容對應的個人能力培養(yǎng)目標，而且可以指導工程制圖教材改革和機械工程專業(yè)建設，以適應現(xiàn)代社會快速發(fā)展對機械類專業(yè)人才能力需求的新變化。

本文從工程制圖教材構架、知識要點分析和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)三個角度，分析了中意兩國工程制圖教材的異同點，提出國內(nèi)工程制圖教材內(nèi)容改革和教學模式改進的新方向，以期對新時代智能制造背景下工程制圖課程教材建設、教學改革、國際化教學等方面起到一定的啟發(fā)和參考作用。

一、教材選擇

從20世紀50年代后期開始，國內(nèi)工程制圖教育工作者以蘇聯(lián)教材為基礎，陸續(xù)出版了多種校版工程制圖教材，滿足不同高校對人才培養(yǎng)目標的要求。雖然國內(nèi)教材在各章節(jié)內(nèi)容的深度和廣度上略有區(qū)別，但是大多數(shù)教材之間重疊內(nèi)容較多。意大利帕多瓦大學于1222年建校，是歐洲歷史最悠久的四大高等教育院校之一。因此，本文選取意大利帕多瓦大學機械工程專業(yè)本科生的“工程制圖”課程教材，作為意大利工程制圖教材分析對象。結合湖南大學工程類專業(yè)現(xiàn)用“工程制圖”課程教材，以湖南大學《工程制圖》（第5版，2019年出版）和意大利帕多瓦大學“工程制圖”課程教材（2018年 上 冊，2020年下冊）（以下統(tǒng)稱為意大利教材）為例，進行中意兩國工程制圖教材內(nèi)容的比較與分析研究。

二、教材構架

課程教材作為連接教師和學生的關鍵橋梁，是傳遞知識和培養(yǎng)能力的紐帶。教材內(nèi)容構架方式不僅有利于專業(yè)教師組織教學活動和實現(xiàn)知識輸出，還需要從學生接受的角度出發(fā)，有利于課程知識的接收和內(nèi)化。目前，國內(nèi)工程制圖教材多沿用蘇聯(lián)教材體系的學科邏輯關系強、強調(diào)理論知識的編寫特點，大部分教材缺少實際應用場景和內(nèi)容。雖然這類教材更適合教師實現(xiàn)系統(tǒng)嚴謹?shù)慕虒W過程，但是并不能有效促進學生對知識點的內(nèi)化和能力的培養(yǎng)，從而阻礙受教育者空間思維的形成與發(fā)展。

王彩芬在討論中美微積分教材中提到教學過程需要將知識內(nèi)容與個體已有的認知結構相聯(lián)系，突出以學生為本的教材構架模式，實現(xiàn)學生知識內(nèi)化和發(fā)展作為教學活動的最終目標。中意兩國工程制圖教材構架對比也體現(xiàn)了不同點。如在講解《正投影》章節(jié)內(nèi)容時，意大利教材首先給出了正投影的概念，接著比較了第一角投影（歐洲、中國）和第三角投影（美國）的定義，分別以手電筒和照相機原理說明兩者的區(qū)別，使得兩種投影方式的概念變得形象生動，易于學生接受。中國教材根據(jù)定義投影面與光源、觀察者之間的位置關系，從理論上區(qū)分第一角投影和第三角投影。雖然兩種教學方式都能傳遞相同的教學內(nèi)容，但是從學生視角出發(fā)，意大利教材的描述方式更有利于連接學生現(xiàn)有的認知內(nèi)容，即新知識能夠固著在個人認知體系中，為后續(xù)應用提供長期的知識儲備。因此，國內(nèi)工程制圖教材的構架可以嘗試思考工程制圖理論知識內(nèi)容與受教育者已有認知范疇的關聯(lián)，探索最佳結合點，有利于工程制圖知識點的內(nèi)化和吸收。又如，意大利教材在講解斜視圖內(nèi)容時，采用換面法的思路進行講解，在復習換面法知識點的同時，體現(xiàn)了斜視圖表達的意義，即傾斜于基本投影面的復雜幾何體表面的真實特征表達方法。這種講解方式基于換面法知識點的內(nèi)容，將斜視圖作為換面法知識的延伸，有利于斜視圖知識點的學習。

三、知識要點

不同于參考文獻［9，10］中關于中日機械制圖教材的對比方式，考慮到中意兩國語言系統(tǒng)的不同，本文不針對教材總字數(shù)進行統(tǒng)計比較。對于教材知識要點，對比分析僅從教材章節(jié)標題、頁數(shù)和圖例數(shù)三個方面，總結了中意兩國的教材內(nèi)容和知識分布情況。

分析表明，中意兩國工程制圖教材知識要點基本一致，但在側(cè)重點的編寫順序上存在較大差異。意大利教材涉及畫法幾何的內(nèi)容，但其分布在其他章節(jié)內(nèi)容中。詳細閱讀中意兩國工程制圖教材后發(fā)現(xiàn)以下編寫特點：（1）湖南大學工程制圖教材的點投影、直線投影和平面投影內(nèi)容集中在意大利教材《正投影》章節(jié)中介紹，但意大利教材相關內(nèi)容不多，講解簡潔；（2）針對中國教材中的《基本體的投影》，部分內(nèi)容對應意大利教材中的《幾何結構》，相對而言，意大利教材更加注重對幾何結構的認知，并給出了詳細的尺規(guī)畫圖步驟。（3）國內(nèi)教材中的《立體表面的交線》對應于平面與立體表面的交線，出現(xiàn)在意大利教材中的《剖視圖和展開圖》章節(jié)，以求截面實形問題引入并介紹了換面法的原理和步驟，最后與后續(xù)斜視圖內(nèi)容呼應，強化了換面法的應用；中國教材中的《組合體的投影》章節(jié)也安排在意大利教材《剖視圖和展開圖》章節(jié)組合體小節(jié)中，內(nèi)容相對簡潔。

相對于國內(nèi)機械制圖教材畫法幾何部分采用“點—線—面—體”的學科邏輯順序撰寫相關內(nèi)容，意大利教材在介紹了常見的幾何圖形和立體幾何后，通過《正投影》的方法給出了三平面投影，最后結合三面投影講解立體上點線面的投影特點。關于畫法幾何知識要點，中意兩國教材的不同點體現(xiàn)在中國教材知識點較為集中；而意大利教材中的畫法幾何內(nèi)容與工程表達及應用章節(jié)聯(lián)系更為緊密。

意大利工程制圖教材的特點還體現(xiàn)了教學內(nèi)容的廣度。比如，第7章《制圖和機械加工》以較大篇幅介紹了常見機械加工方式及對應的常見機械零件工程圖例；第9章《尺寸標注和測量》將尺寸標注知識點和零件尺寸測量方式相結合，從根本上厘清了尺寸標注規(guī)定的原因并強調(diào)了注意事項。考慮到中意兩國基本國情和高等教育模式的差異性，意大利教材《幾何公差》和《尺寸公差》兩個重點章節(jié)在國內(nèi)工程制圖教材中有相應介紹但并未重點展開?？傮w而言，意大利工程制圖教材內(nèi)容詳盡，制圖知識點與機械加工及機械設計內(nèi)容關聯(lián)性更強；國內(nèi)工程制圖教材內(nèi)容簡潔凝練，在畫法幾何部分理論性強、難度大，重點突出了培養(yǎng)學生制圖和識圖能力的特點。

四、工程創(chuàng)新能力

國內(nèi)工程制圖教材側(cè)重于制圖和識圖知識的學習與掌握，受限于學時要求，涉及相應知識的應用和實踐較少；意大利教材的實踐內(nèi)容較多，比如第8章《工業(yè)設計》和第12章《產(chǎn)品開發(fā)和生命周期》。引入工程應用需求，設計符合消費者預期的功能產(chǎn)品，有助于促進學生將知識點應用到具體產(chǎn)品的開發(fā)情境，從而培養(yǎng)和提高工程創(chuàng)新能力。意大利教材注重三維軟件的學習，根據(jù)章節(jié)內(nèi)容選取相近的軟件模塊內(nèi)容穿插在每章習題后，形成理論和軟件應用相結合的滲透式教學過程。因此，國內(nèi)工程制圖教材適當增加實踐和創(chuàng)新內(nèi)容，并與制圖理論知識相融合，對提高學生的工程創(chuàng)新能力有不可替代的作用。

五、教材改革思考與啟發(fā)

基于中意兩國“工程制圖”課程教材內(nèi)容比較分析，結合課程教學實踐和經(jīng)歷，對工程制圖類教材的改革研究進行了一些思考，得到了以下三點啟發(fā)。

1.工程制圖知識以教材為載體，在教師和學生之間實現(xiàn)傳遞，其效率取決于教材內(nèi)容的構架方式。教師作為知識的輸出者，通常采用“定義—定理—證明—實例”的課程講授模式；學生作為知識的接受者，對內(nèi)容的接受程度更多取決于個體認知領域與新知識的關聯(lián)程度，教與學的差異性使得教師教學效果及學生對知識點的掌握程度表現(xiàn)出較大的個體差異性。借鑒意大利教材的特點，通過采用融入學生現(xiàn)有認知體系的課程知識構架方式，與工程制圖知識點相結合，使新知識固著于已有認知體系，完成專業(yè)知識的傳遞和內(nèi)化過程。

2.中意兩國工程制圖教材的知識點側(cè)重和內(nèi)容分布區(qū)別較大。國內(nèi)教材通常將畫法幾何和機械制圖內(nèi)容區(qū)分并獨立成章，先講授畫法幾何“點—線—面—體”的相關內(nèi)容，然后過渡到零件圖和裝配圖內(nèi)容。意大利教材先給出基本幾何立體的類型，再從立體投影圖中分析點線面的投影規(guī)律。將畫法幾何知識點按工程制圖知識點需求分布在對應的章節(jié)是意大利工程制圖教材知識點分布的特點之一。

3.“工程制圖”課程的總體目標為表達產(chǎn)品設計思想服務，促進學生立體空間思維能力的形成和發(fā)展。國內(nèi)工程制圖教材注重工程制圖和識圖能力的培養(yǎng)，意大利教材強調(diào)培養(yǎng)工程類學生的產(chǎn)品開發(fā)和設計能力。在實踐教學內(nèi)容方面，國內(nèi)教材相關內(nèi)容較少。在新工科建設的創(chuàng)新復合型人才培養(yǎng)目標下，適當增加實踐教學和產(chǎn)品設計內(nèi)容，將有利于大學生工科創(chuàng)新能力的發(fā)展。

結語

面對智能制造背景下新工科建設的需求，通過對比中意兩國工程制圖教材內(nèi)容，分析了兩國教材在內(nèi)容構架、知識點分布和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)三個方面的差別，從而提出關于工程制圖教材改革的兩點建議，即改變畫法幾何理論知識分布和適當增加實踐應用內(nèi)容，以期對新時代機械制圖課程教材改革和工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，起到一定的推動作用。