“工程制圖”工程項目引入法實踐教學模式 的研究與實踐

胡 琳

（深圳大學機電與控制工程學院，廣東 深圳 518060）

新世紀的人才應是高素質創新型人才，這對人才的素質提出了更高的要求。如何打破傳統的教育模式中存在的不足，建立快速提高學生的實踐能力、創新意識和創新設計能力的培養模式，是高素質創新型人才培養的關鍵。

素質教育包含傳授知識，培養學生的創新能力、實踐能力和提高素質的全過程。工程制圖課程的實踐性教學目標是，在實踐過程中使學生進一步領會國家制圖標準，培養學生的空間想象思維、分析問題解決問題的能力；培養熟練的繪圖與讀圖技能。傳統的工程制圖課程的實踐性教學內容，一般根據各不同專業的實際需要，安排學生完成規定的幾何作圖練習及某個單一零件的測繪（徒手繪圖、尺規繪圖）和裝配圖大作業等。這樣的實踐性教學模式雖有一定的可行性，但對于學生的創造性思維能力的培養、自主動手能力的培養、表達能力的培養以及團隊精神的培養不利，這種教學模式很容易教條化，其完成的圖紙不可能有好的創意，所有學生測繪的零件相同，畫出的圖樣也千篇一律，相差無幾，從中看不出學生的創新能力、自主動手能力、表達能力和團隊精神的強弱差別。

因此，工程制圖課程的教育工作者應該改變以往教育思想，打破舊的觀念，重新探索更加合理、完善的實踐教學模式，讓圖學教育與工程實際接軌，這樣才能培養出適合時代要求，能自主創新的高素質工程技術人才。

1 “工程項目引入法”的概念和內涵

傳統的“工程制圖”課程實踐教學的模式，一般是在教師規定的練習內容和時間內，完成一定量的尺規繪圖、徒手繪圖或某個零、部件測繪即可。這種以知識傳遞和灌輸為主的教學模式，學生無權取舍或改變教學內容，其學習興趣和創造靈感受到壓抑。基于上述思考，在“工程制圖”課程實踐教學的模式上采用“工程項目引入法”，其主要目的和內涵在于：

（1） 自主性 把實踐教學的自主權交給學生，發揮學生的主體作用，引導學生由被動的繼承性學習轉變為主動的創造性學習。在教師的指導下，確定活動方式，提出研究課題后就放手讓學生自己去研究、去探索，培養學生運用所學知識分析解決工程設計實際問題的能力、實際操作能力、帶著問題向實踐、向技術資料、向他人學習的能力，進而提升學生的智力素質。

（2） 實踐性 引導學生把學和用結合起來，緊密聯系工程項目和生產實際來確定研究重點，并廣泛參加工業調查、社會調查、實際操作等多種實踐活動，從而開拓學生的視野，縮短學生與現實的距離，豐富所學知識，培養學生社會責任感和嚴謹求實的工作作風以及團隊的合作精神，進而提升學生的非智力素質。

（3） 創新性 鼓勵學生既尊重科學又不滿足于現有結論，敢于提出新問題，探究正確答案。同時也使學生發現自己知識的不足，激勵他們更加自覺地把精力和時間投入到學習和鉆研中。啟發學生的創新志向、創新思維和創新品德。

采用“工程項目引入法”的具體做法是：

（1） 將原來統一規定的單一“幾何作圖”練習改變為開放式的“產品創新設計繪圖”大作業，學生可以根據個人的興趣和特點自由選擇要設計的產品，并完成設計圖的繪制。

（2） 將原來徒手繪圖練習時，讓學生將習題集中的2 維圖形直接徒手繪制成3 維圖形的固定模式，改變為開放式的實踐訓練，即讓學生自己利用模型室的構型積木進行創新設計，并根據所設計的形體，確定合理的表達方案，再徒手繪制其圖樣。

（3） 將原來每個學生完成同一種裝配體的裝配圖繪制的訓練，改變為由學生自己組成不同的項目小組（3～5 人），每個項目組可以自主選擇做不同的裝配體測繪，并繪制所有零件圖（標準件除外）和裝配圖。

這樣不僅可以使學生將課堂上學到的理論知識和技能與工程項目緊密聯系和結合起來，還能夠充分調動學生的自主學習積極性和創造性思維的能力，同時也培養了學生的綜合素質和能力。為了探索新的實踐教學模式，具體方法是分別對2 屆學生進行實踐教學模式的實驗與對比研究，實施過程和結果如下。

2 拓展個性化設計理念提高學生的創新能力

工程制圖課程是一門應用性很強的學科，離不開設計實踐這一重要環節。在以往的“幾何作圖”實踐環節中，要求每位學生在2 個學時內用尺規完成一個規定的“手柄”圖樣的大作業。學生參照習題集中的“手柄”圖樣（如圖1 所示）照貓畫虎地將其畫在A3 圖紙上即可。這種固定模式下的實踐教學，既沒有給予學生充裕的構思設計的時間，又無法發揮學生的自主學習分析問題解決問題的主觀能動性，不僅制約了學生的創新設計能力的提高，同時也使對學生實踐能力的培養過程變成了留于形式的固定模式。

圖1 以往的“幾何作圖”練習題“手柄”

為了改變上述實踐教學模式的弊端，從提高學生的創新能力、自主動手能力、表達能力的角度來看，拓展個性化設計理念，放手讓學生自主進行產品設計，是最能激發學生的創新意識和潛能的課題。因此，在“幾何作圖”這一大作業的布置過程中，改變了以往的做法，采用了“工程項目引入法”。即：要求每位同學走出課堂，到 社會中去作調研，尋求任何一種感興趣的實用產品，運用個性化設計理念對其進行創新設計，畫出產品的設計圖樣，前后用了3 周時間完成這一產品創新設計大作業。這樣的大作業，同學們第一次遇到，剛開始時有些不知所措，需要教師的引導和啟發，例如帶一些開瓶起子、多功能曲線板、折疊衣架等產品到課堂給學生示范，鼓勵學生自主創新，隨著調研的深入和設計的展開，使學生逐漸發現生活中到處充滿設計點，思維被打開，創新就不再是一句空談[1]。在指導學生做課題時，教師要和學生形成良好的互動，既不能操之過急，又不能放手不管，要注意在設計草圖階段和學生一起反復溝通和推敲，使其完善草圖。

通過這一實踐性教學環節的訓練，極大地調動了學生的自主學習能力，激發學生的創新設計潛能，學生對專業知識產生了濃厚的興趣，例如：有不少學生構思好了產品結構，但在用圖形表達時總感到力不從心，因此，就帶著問題主動向老師求教；還有的學生，一下子想出好幾個方案，不知采用哪一個更好，等等。在設計中學生充分發揮其聰明才智，思路活躍，設計方案豐富新穎，各具特色，全班48 人，沒有一個產品的圖形是重樣的，如：多功能扳手、環保衣架、多功能拐杖、人性化手表、鬧鐘、剪刀、像架、鑰匙扣、兒童玩具、個性化花瓶、多功能筆筒等，圖2為學生設計的幾款產品圖。學生經過花費心血和精力，自主設計完成的設計作品，普遍有成就感。

通過這種具有自主性、實踐性、創新性“幾何作圖”大作業的訓練，使學生有機會進行創新設計，提高了自主學習的積極性，培養了分析和解決問題的能力，同時也更有真實感和成就感。

另外，徒手圖的繪制是使學生掌握徒手表達三維形體的繪圖方法和技能，增強徒手繪圖的能力。同時，培養學生的創造性思維能力、動手能力和想象能力。老師將原來徒手繪圖練習時，讓學生將習題集中的2 維圖形直接徒手繪制成3 維圖形的固定模式，改變為開放式的實踐訓練，即讓學生自己動手，利用模型室的構型積木進行組合體構型創新設計，并根據所設計的結構，確定合理的表達方案，再徒手繪制其圖樣。使學生由被動學習變為主動，充分激發了學生的創新、構思能力。如圖3 所示為學生在用構型積木進行創新設計構型及徒手繪制其圖樣的過程。

圖2 改革后的“幾何作圖”練習中學生設計的產品圖

圖3 創新設計構型的場景及徒手繪制圖樣

改革前后兩種實踐教學模式的特征對比情況如表1 所示。

表1 改革前后兩種實踐教學模式特征對比表

3 建立基于團隊的工程項目小組提高學生的綜合素質

以往，在講完零件圖后安排學生對某個規定的零件測繪并畫出零件圖，講完裝配圖后安排學生對某個規定的裝配體測繪并完成裝配圖。這種“教師教，學生學”的傳統教學觀念已經落后了，這既不利于學生的創新能力和協作精神的培養，也使這個實踐教學環節過于分散，無形中也制約了學生綜合素質的培養，難以適應現代設計團隊工作的時代特征。 當今時代是群體奮斗的時代，群體合作不僅是一種精神，而是實實在在的職業行為方式，這是大學基礎教育必須解決的問題[1]。工程圖學教育工作者應該給學生樹立一種觀念——工程設計最重要的是團隊精神。因此，采用了“工程項目引入法”后，將原來的零件測繪和裝配體測繪兩個分開的實踐環節整合為一體，前后共用了8 周時間（每周2 學時）完成項目的所有工作。即：將學生交叉混編為多個工程項目小組（每組3～5 人，視裝配體中的零件多少及復雜程度不同），每組競選一個組長,各小組自由選擇平口鉗、球閥、鏡頭架、齒輪油泵等多種不同裝配體的測繪任務，在教師發給的任務書和指導書的指導下，該實踐環節的進行將由組長和小組成員共同商量決定。

任務下達后，這一實踐環節就成了各個團隊間的競爭學習，每個小組成員都為自己團隊的榮譽而努力。每個團隊內的規則和機制不盡相同，其內部的團結協作也為了獲取更好的成績而不斷自我調整。小組內部根據每個成員的情況自行分配的子任務不同，每一位同學負責測繪的零件也是各不相同的。大家都緊張而有序地各行其責，遇到個人解決不了的問題，小組成員共同討論、查表、上網查資料等逐一解決。以往老師在課堂上只是純粹的講授，學生會很快就忘了，現在讓學生動手在實踐中學，學生帶著問題學將會記住一輩子。這種建立基于團隊的工程項目小組的方法，對提高學生的綜合素質有著極大的益處，學生在團隊中既學到實實在在的專業知識，也學會了如何與別人交流和在碰撞中學習，如何團結協作，如何發揮團隊的最大效能，而這些也正是現代企業發展所急需的。

當然，采用這種開放式的教學模式改變了以往“教師教，學生學”的舊模式，決不意味著老師可以袖手旁觀，而是正相反，要實現“教師，教學生學”，對老師的要求也更高了。老師不僅要根據每個項目組學生工作進展的情況給予引導和適當的指導，幫助學生學會如何進行自主學習，使學生學視不同的情況和對象，會靈活選用和綜合運用各種知識、手段。老師還要根據各組不同的工程項目，分別對學生講解必須注意的問題和必要的解決問題的方法及基本原則，介紹一些可供參考的途徑和技巧等。

該實踐教學環節要求學生在完成后提交的資料有：

（1） 項目工作報告（包括小組成員分工、裝配體的工作原理、拆裝順序、裝配簡圖等）；

（2） 裝配體全部零件（標準件除外）的草圖和正式零件圖；

（3） 裝配體的裝配圖（每人一張）。 據統計，采用這種實踐教學模式后，在學時與原來相同的情況下，2006 機械班48 人共完成零件圖119 張（A4～A2 不等），A2 裝配圖48張，其中零件圖的數量比以前多2 倍多，且零件的種類結構形式也達到40 余種，這對學生解決問題的能力和實際動手能力的培養有明顯的提高，使實踐過程與工程實際接軌。

最后還要以項目小組為單位進行的答辯，采用答辯方式不僅可以鍛煉學生的口頭表達能力，還可以培養學生的團結協作精神和集體榮譽感，在答辯時，回答老師提出的問題的不是“個人”，而是代表團隊，每個成員都可以搶答或補充回答，以體現團隊的真實水平。該實踐教學環節的成績首先是團隊的成績，然后是在此之下的個人成績，每位同學的成績都是和自己團隊的表現息息相關的。圖4 所示為學生分項目組進行討論、測繪及答辯的情況。

由表2 可以看出，采用了“工程項目引入法”后，在畫圖數量和種類上有明顯的增加，使學生解決問題的能力和實際動手能力得到提高；同時，還可看出2006 機械班學生的學習成績分布情況相對要高于未采用“工程項目引入法”教學模式的2005 班機械班。可見，雖然學習難度和工作量增加了，但由于學生的自主學習熱情被激發出來，在項目團隊的協作和交流中，大大促進了學生的思維能力、溝通能力、動手能力及合作精神，其綜合素質得到培養，成績明顯提高。

圖4 分項目組進行測繪及答辯的場景

表2 改革前后兩種實踐教學模式教學效果對比表

4 結 束 語

“工程制圖”實踐教學模式一定要與工程實踐緊密結合，實踐證明，“工程項目引入法”的實踐教學成果顯著，不僅為學生創造了自主學習的機會和空間，讓學生多鍛煉、多實踐，樹立了信心，掌握了方法，擴大了知識面，培養了濃厚的專業興趣；還有利于培養學生的創新能力、自主動手能力、綜合表達能力和團隊協作精神。當然，在工程制圖教學實踐環節的改革中，還存在這樣或那樣的不足，還需要注重實戰性和可操作性，切記不搞形式主義，不為“模式”而“模式”。

[1] 楊國亮. 應用型人才創新能力培養[J]. 理工高教研究, 2004, 23： 93-95.

[2] 周德新. 新世紀人才的重要素質——團結協作精神的培養[J]. 理工高教研究, 2004, 23： 83-84.