現代工程圖學教育研究

（河北建材職業技術學院建筑材料系，河北秦皇島066004）

[摘要]在探討實質性教學改革階段，工科院校的圖學教學體系正在不斷完善。如何才能將圖學教育的新框架搭建得更好，如何利用這個新體系培養學生的工程設計能力和創造性思維，這些，都是在教學改革過程中不容忽視的問題。本文在對全國性工程圖學教育最新發展的調查研究后作了一些探討。

[關鍵詞]工程圖學，畫法幾何，教學改革。

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2007)01-0071-03

進入20世紀80年代以來，工程圖學的教學改革從對傳統的制圖課的改革，發展到計算機繪圖（CG）和計算機輔助設計（CAD）的改革；從對傳統的教學手段的改革，發展到多媒體教學（CAI）的改革；從若干學校的改革，發展到全國。同時，還需深入全面的搞好工程圖學系列課程的改革。

1畫法幾何的教學改革和實踐

在教學發展不斷深入的歷史進程中，傳統的畫法幾何如果繼續延用演繹式的講法，那一定是沒有出路的。畫法幾何教學的空間取決于它本身的創新，一方面畫法幾何教師應改變為了生存而希望原有課程一成不變的保守觀念，站在時代高度考慮畫法幾何教學的新變化。必須從畫法幾何的教學內容、教學主導思想、教學手段等幾方面進行改革，應在教學中刪除繁瑣的綜合圖解問題、定位及度量問題，投影變換中的旋轉法、曲線曲面畫法、截交相貫的傳統求法等內容，應加大點、線、面、基本形體、組合體空間概念的培養，加大軸測圖的教學力度。把傳統的尺規作答操作看作是一種實踐活動，在這個過程中提升學生的最初工程設計意識，培養空間構思能力，培養嚴謹的學風。

21世紀的畫法幾何教學目標，不是培養學生使用傳統的畫板、尺規從事設計工作，而是要用更多的時間來鍛煉學生的空間反應能力，立體思維能力以及徒手繪圖的能力，而不是鍛煉使用尺規繪圖的操作技能。培養目標是全面提高學生的數學素質，體現由知識教育向素質教育的轉變，以培養學生的創新精神和實踐能力為重點。培養能力將是21世紀畫法幾何教學的歷史使命。在建構新的圖學教育體系時，必須研究怎樣把畫法幾何教學的目的與發展學生的三維空間能力和實踐能力協調一致起來，不能讓二維投影圖只當做幫助學生理解投影定理的直觀手段，對于這種性質上有別于平面幾何圖形的二維投影圖，究竟對學生的思維發展起什么樣的作用，怎樣組織課堂教學才能起作用，學生怎樣接收這些投影圖的信息，教師怎樣描述幾何空間等問題必須深入研究，不能以減少學時為改革的唯一出路。

筆者在近幾年的畫法幾何教學過程中，就是本著這樣的主導思想進行教學，真正從三維入手，為培養學生豐富的設計感覺和靈活多變的空間感覺服務。從后續課程的反映看，這種新的畫法幾何教學理念和方法有利于學生對專業課的學習和理解，有助于學生的空間思維和三維表達，同時也擺脫了長期以來畫法幾何課程被稱為“頭疼幾何”問題的困繞。

面對畫法幾何教學的發展形勢，近年來，在我國圖學界有識之士的努力下，已經出現了可喜的改革局面。從20世紀90年代以來編寫的新教材中可以得到了解。如較普遍的經過整合的教材《畫法幾何及建筑（機械）制圖》、大連理工大學的“畫法幾何經典教材”、北京理工大學的《畫法幾何學》等。這一切都說明人們并沒有簡單否定畫法幾何學，而是在做著有益的探討。

2工程圖學教學手段的改革與實踐

若干年前國內高校就已使用配套的工程圖CAI配合課堂教學，初始階段人們對這種全新的教學手段有一種濃厚的興趣，因為它確實體現出信息量大，表現力豐富，繪影繪聲的優勢，為教師授課提供了方便?？墒?，隨著教學工作的深入發展，人們不再以CAI的最初階段的感性認識來看待CAI，而是以理性的態度對待CAI。

2.1CAI在工程圖教學中的比重

用黑板、粉筆及教具的傳統教學方式與CAI方式之間并無矛盾，因教學目標和教學本質都是一致的。因此，在教學過程中應使二者各取其長，相互補充。筆者在教學中使用CAI的課堂教學比例大概在 1/3，而不是讓CAI統治課堂。因為學生在課堂上實際獲取的信息量，不僅取決于所授信息量的大小，更取決于整體課堂結構的好與差，CAI的使用量與課堂教學效果不一定成正比，一個人在固定時間內攝取的信息量與相關信息的知識掌握也同樣不成正比。一古腦高強度播放CAI課件，導致授課形式和內容的僵化，造成表面的高效率，實質的灌輸式。因此，應強調恰當使用CAI。比如在講建筑施工圖中的平面圖、剖面圖、斷面圖時，使用動態畫面的CAI教學，其效果就勝過傳統的黑板教學，而對一些具體問題的分析或啟迪學生的空間思維還是需要教師走上講臺，利用黑板形成師生互動的教學場面。所以說，CAI 課件不能替代課堂教學，必須恰當引用才能達到好的效果。

2.2 CAI的編輯應體現專業特征和互動式教學

如果說十年前制作一部CAI課件是很不易的，而今卻截然不同了。CAI的不斷更新是計算機多媒體技術不斷發展的必然。它必須是一個有專業內涵和動態交互的軟件，不能不分工程圖的專業特征使用同一張光盤。比如土木工程和建筑材料專業有著明顯的專業特征，二者的工程圖教學大綱和教學時數也相差甚遠，如果把土木工程專業的CAI課件用在建筑學專業上顯然是不妥的。

CAI課堂實踐教學活動的實質是教學手段的一種更新，而不是終結，CAI的實踐教學環節并不代表教學手段的最高形式。所以，為了保證教學計劃和教學目的的順利完成和達標，CAI課件必須不斷進行信息反饋和課件更新，它作為現代工程圖教學的輔助教學手段，應始終堅持設計→制作→課堂實踐→信息反饋→總結經驗→不斷完善這樣一個應變創新的動態CAI建設過程。

3以三維CG為突破口，全面促進教學內容和教學形式的改革

我國在20世紀80年代之前，制圖教學處于絕對的專業基礎課行列，而今“工程制圖”的名稱已經發生了本質的變化。名稱的更改足以反映出學科的理論內涵。我國圖學界經過近二十多年的努力，使處于專業基礎課行列的制圖課，基本順利過渡到一門集現代化幾何理論、計算機技術和工程設計制圖于一體的新興交叉學科——工程圖學。既然傳統的工程制圖已更新為工程圖學，就必然引發教學內容和教學形式的重大改組和革新。

筆者的具體做法是：工程制圖作為工科類專業技術課和基礎課的課程平臺，它的任務主要是培養學生的空間思維能力、形體分析能力、造型能力、圖形的表達能力及識讀能力，這樣的一門課程是其它課程無可取替的。隨著計算機技術的不斷發展，三維CG和CAD已廣泛進入科研設計和生產領域。因此，本課程培養學生對常用軟件的運用能力就顯得十分重要。

因非機類制圖課學時較少，如何作到加強能力的培養，把握21世紀對人才的需求，是改革的突出問題。近年來在廣泛調查研究的基礎上，在保留制圖課精華內容的情況下，以三維CG作為切入點，融入三維CG繪圖內容并增加學生上機訓練的時間，體現了教學內容的時代特性。目標是培養學生的空間分析及圖示、識圖能力。同時為學生創造機會學會一到二種繪圖軟件的使用，因學時較少筆者主要使用AutoCAD中的3D內容進行教學，以便逐步實現掌握三維CG軟件的目的。

4對工程圖學教學設計的思考

教學設計說得全面一點是指“在進行教學活動之前，根據教學目的的要求，運用系統的方法，對參與教學活動的諸多要素所進行的一種分析和策劃的過程”到底要教什么？如何教？依然還有許多問題需要探討和研究。

4.1教學設計的關鍵是教師

教學設計對教師提出了非常具體的要求，教學設計的關鍵就是教師。工程圖學課程的現代教學設計促進了制圖教師的緊迫感、使命感，教師必須轉變教育思想，擺正以學生為主體，教師為主導的地位，教師必須不斷提升自己的業務水平，不斷更新知識。若只掌握AutoCAD操作已跟不上形勢發展的需要，至少還要掌握一種3D設計軟件，在教學形式和手段上必須學會開發CAI，熟悉電子教案的制作以及傳統的板書和徒手繪畫的能力。此外，不能認為CG時代會操作幾個繪圖軟件就是教師的實踐能力，CG必須與專業相結合，制圖教師不能忽視自己的專業能力的培養。

4.2教學設計是一個系統工程

雖然教學設計是以學習者為中心，以學習者的學為出發點，是站在學習者的立場上進行教學目的確定，教學策略的選擇，教學媒體的應用，教學過程的描述。這一切問題的實現不是某一個教師埋頭苦干出來的，它涉及到方方面面的配合。比如教學方法與教學手段的改革，除了軟件建設外，還需要硬件建設上要有充分的保障。制圖課融入CG后，在作業批改模式、網站建立方面都需要教師不斷探討和創新。

通過若干年的教改實踐證明，非機類制圖課程教學改革順從了現代教學改革的潮流，體現了素質教育和設計教育的內涵。

4.3培養高素質人才是制圖課教學設計不容忽視的環節

圖學教育是非常重要的基礎教育，圖學教育最注重培養學生高度嚴密的空間構思能力，因此，圖學教育是理論與實際緊密聯系的實踐性極強的學科。教師在培養學生時一定注重營造一種認真、勤奮、一絲不茍、精益求精的良好學風，這一切都充分體現了素質教育的內涵。

高校要培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的人才，而圖學教育歷來都是素質教育的重要組成部分。所以在教學設計的環節里，不容忽視對學生的素質培養。確立CG在圖學教育體系中的素質教育的重要地位。實現CG與傳統教學內容的有機融合，優化教學過程。

隨著知識經濟時代的到來以及計算機應用技術的迅猛發展，工程圖學教育如何面對現代工程設計和現代企業對工程圖學教育的需求？如何在現代技術的平臺上一顯身手？如何培養高素質的工程技術人才？這些都是工程圖學教育所面臨的重大課題。