基于工程能力培養的職技高師土木工程制圖教學——以河北科技師范學院為例

李春柳，金喜平，李冰心，曹志剛，隋鳳濤

(河北科技師范學院城市建設學院，河北 秦皇島，066004)

目前職技高師土木類畢業生就業主要面向一線施工企業，從就業單位的反饋信息來看，職技高師畢業生主要存在工程實踐應用能力差的問題。土木工程制圖課程是面向大土木方向的一門專業基礎課，是培養職技高師學生工程實踐應用能力的重要載體。筆者從培養學生的工程實踐能力出發，結合職技高師教學實際，對土木工程制圖課程內容體系優化，進行教學改革嘗試。

1 現階段職技高師土木工程制圖課程存在的主要問題及改進建議

1．1 課程教學內容滯后于工程實際

目前科技迅猛發展，新的科學原理，新的技術方法不斷出現，很多工程實際有用的東西課堂學不到，造成教學內容與生產實際相脫離。這即是學校教學內容及時間的有限性與工程實際需要廣泛性的矛盾。平面整體表示法，是近年來推出的一種圖形表達方法，在實際工程中應用非常廣泛，職技高師土木工程制圖教材對這部分內容沒有介紹或介紹很少，不能滿足實際工程需要。

1．2 授課教師缺乏工程實踐能力［1］

近年來高校普遍擴招，職技高師院校也不例外，由此導致教師隊伍嚴重不足。很多高學歷的青年教師，是從學校到學校，缺乏解決工程實際問題的知識和經驗，這無疑會在培養職技高師學生的工程實踐能力方面存在不足，如對解決工程實際問題的常備知識、對所學專業的規范狀態及發展、設計禁忌等了解甚少，缺乏實戰經驗。

1．3 學校硬件設施滯后于教學要求

目前職技高師對實踐教學的重視程度仍然不夠，再加上辦學資金的相對匱乏，導致教學經費尤其是實踐教學經費投入上的相對不足，致使職技高師土木工程制圖教學設備更新緩慢，不能滿足教學要求。

1．4 解決建議

針對以往職技高師土木工程制圖教學中存在的問題，建議首先要以國家規范為指導及時更新課程內容，加快教材更新，加強校本教材建設，編制適合職技高師使用的教材。其次要提高教師的工程實踐能力，學校要建立機制，鼓勵廣大教師進入工程一線，進行教師的工程再培訓、工程再教育。第三，逐步提高教學硬件設施，從而構建起培養學生工程實踐能力的平臺。

2 基于工程能力培養的土木工程制圖課程體系優化對策

2．1 河北科技師范學院土木工程制圖課現況

隨著專業整合、計算機繪圖技術的不斷發展，河北科技師范學院城市建設學院將原有的畫法幾何、工程制圖、計算機繪圖等進行了課程整體優化，從教學內容、課程體系、教學方法、實踐性教學環節等四大方面進行了課程整合，形成了新的《土木工程制圖》，該課按學期劃分成Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ共3個部分;在Ⅰ，Ⅱ部分之后安排土木工程制圖課程設計Ⅲ。

表1 河北科技師范學院土木工程制圖課程體系情況

2．2 職技高師特色的工程能力培養目標

職技高師的人才培養應具有特色，與普通高師相比應突出實際操作技能，與工科院校相比應側重工程現場的實際操作技能的培養，與高職院校相比則應增加基礎理論知識和教育學內容。具體體現在土木工程制圖課程中則涉及畫圖和讀圖兩個方面工程能力的培養，目前畫圖能力要求:(1)熟練使用常用的繪圖軟件;(2)圖樣表達符合技術規范;(3)具備一定徒手繪圖能力。讀圖能力則要求:(1)能較快地讀懂一套圖紙;(2)會查閱技術規范;(3)會讀各種標準圖集，能夠直接指導施工。

2．3 模塊化教學體系的構建

土木工程制圖課程內容包括經典圖學知識，計算機繪圖知識，土木專業知識等多學科內容［2］，該課程又是面向寬口徑大土木專業方向的。以往傳統式授課是按教材內容，由前到后逐章逐節講授，這樣容易導致學生學習目標不明確，對重點知識掌握不扎實，在處理實際問題時，無從下手。筆者對課程內容合理取舍和提煉重組，將其分成不同的模塊進行教學［3］。這里畫法幾何、制圖基礎屬于基礎性教學內容［4］，專業制圖、計算機繪圖和課程設計屬于動態性教學內容，土建設計常識屬于選擇性教學內容。基礎性內容講授要扎實夠用;專業內容強調新穎實用;實踐部分要突出操作技能的培養，選擇性內容要針對專業方向。教學時根據各模塊的具體內容選擇不同的教學方法和考核方法，從而實現一種動態教學。

2．4 模塊化教學體系內容

畫法幾何模塊主要學習投影基礎理論，在此模塊中安排組合體模型設計，培養學生的創新能力、空間想象能力和邏輯思維能力(圖1)。制圖基礎模塊包括繪圖儀器、工具用品的使用和保護方法，制圖國家標準和幾何作圖等內容，采用自學和多媒體授課相結合。對于初次接觸專業課程學習的大一學生來說，如果沒有必要的專業預備知識［5］，很難掌握專業圖紙的識讀，所以安排了土建設計常識模塊。利用此模塊的設置，講清建筑、結構、設備、道橋等學科的設計常識，為學生將來閱讀和繪制專業圖紙提供預備知識。專業制圖模塊，要求學生掌握閱讀和繪制本專業工程圖紙的方法，是整個教學內容的核心部分，這部分內容要求新穎實用，比如平面整體表示法這種實際應用很廣泛的內容，要按照工程實際需要系統詳細地講述。CAD在建筑中應用廣泛，如今計算機出圖率已達98%以上［6］。對土木工程專業的學生而言，不僅要求熟練掌握CAD操作，而且必須應用到以后的課程設計、畢業設計以及相關的實踐中去，所以計算機繪圖模塊要注重軟件實踐應用能力培養。課程設計模塊是一個綜合實踐技能訓練過程，是對學生綜合素質的檢查。

圖1 土木工程制圖教學內容體系

3 土木工程制圖教學改革實踐

3．1 研究對象

2009年，筆者將這種模塊化教學應用于河北科技師范學院土木工程專業09級學生(103人)的教學中，與沒有應用模塊化教學的08級學生(106人)作對比。被選取的學生均為普高統招生，入學平均成績持平，研究對象素質可視為均等，具有可比性。

3．2 研究方法

首先在08級學生中用傳統的方式授課，在09級學生中應用模塊化教學，兩級學生布置相同的作業，對學生完成作業的情況進行比較，采用作業完成率指標進行對比。整個教學過程按等時間間隔隨機抽查作業15次，驗證模塊化教學體系的優劣。同時對08，09級學生發放問卷方式，調查學生對新舊模式下教學內容、教學方法和教學效果的滿意度。

3．3 教學實踐具體內容

3．3．1 畫法幾何模塊 首先把工程圖學理論基礎知識講授清楚，分成正投影和軸測投影兩部分，具體包括投影原理，點、線、面的投影規律，基本體的投影，組合體的概念及組合方式，截交相貫和軸測等，這些內容要精練、快速地講完。在這部分中根據工程實際應用情況，將線與面的相對位置關系、相貫線的概念和求法等簡單講述［7］。講過這些之后，幫助學生梳理已學過的知識，將已學過的知識點、技能點有效組合，構建知識網絡框架，同時根據組合體的形成特點，指導學生運用組合創造法自由設計組合體模型。

3．3．2 制圖基礎模塊 對繪圖儀器、工具用品的使用和保護方法、幾何作圖部分指導學生看視頻自學。制圖國家標準采用多媒體課件介紹。考核方式采用手工繪圖作業，選用線型練習，要求不論是圖幅、圖線、字體，還是圖樣畫法、尺寸注法、符號標注等都要符合國家規范要求，滿足實際工程要求。最后對手工繪圖作業進行點評。

3．3．3 土建設計常識模塊 利用多媒體課件授課，教學內容分成兩部分，建筑形體的表達方法和專業設計常識，具體包括剖面圖、斷面圖理論知識，土建設計過程、結構設計、土木工程材料、施工、鋼結構等方面的設計常識內容。

3．3．4 專業制圖模塊 首先采用多媒體案例教學，講述磚混結構、框架結構等不同類型建筑的組成。其次，利用代表性工程圖紙講解理論內容，帶領學生廣泛讀圖［8］。作為工程技術人員通常憑借直覺思維讀圖，當比較復雜時才利用投影關系進行推理，因此廣泛識讀施工工程圖，提高學生的直覺思維能力，為學生日后快速讀圖打下基礎。根據具體專業方向不同，增加了裝修施工圖、給排水工程圖，路橋施工圖等。第三，工程實踐訓練。布置作業將身邊的宿舍樓、食堂樓、教學樓等簡單建筑物，用平立剖面圖表達出來。

3．3．5 計算機繪圖模塊 重點放在介紹通用圖形軟件AUTOCAD的使用上。講授最基本、最實用的繪圖命令、圖形編輯命令、三維功能等，結合工程實例授課。另外，在使用計算機繪制工程圖樣時，要以工程圖的國家制圖標準為依據，強調工程技術人員應時時以國標、規范為準，這樣督促學生去復習、查找有關制圖標準，從而調動他們的積極性和主動性。計算機繪圖的實踐訓練，安排兩方面內容:第一，側重于學生基本技能的培養，安排CAD基本繪圖命令練習;第二，考察學生對軟件的實際應用能力，選用實際工程圖紙讓學生繪制。改革以往的單純理論考核形式，此模塊以繪圖質量來評定成績。

3．3．6 課程設計模塊 第一，讀圖訓練［9］，教師從標準圖集中找出一套有代表性的施工圖，一般選擇框架結構，房屋類型選用住宅或辦公樓，然后進行讀圖訓練，并完成相關題目。第二，尺規作圖訓練，利用尺規進行抄繪和補繪工程圖紙。第三，樓梯測繪，測量樓梯并徒手繪出樓梯圖，再用CAD軟件將其繪出。

4 教學改革效果

08級與09級分別在未采用和采用模塊化教學情況下，安排相同的作業任務，以作業完成率進行評價，結果如圖2。可看出，在生源、評價標準相同的情況下，第1次作業完成率接近，分別為99%和100%，隨著課程的進行，08級學生完成作業的積極性下降，第6次和第15次作業的完成率不到90%。09級學生采用了模塊化教學，學生作業的完成率明顯高于08級，而且整個教學過程的作業完成率基本保持平衡。教學實踐結果表明，模塊化教學模式對提高學生學習的主動性，培養學生學習興趣起到了很大的促進作用。

在學期末分別向08級和09級土木工程專業學生發放調查問卷，08級共發放問卷106份，收回有效問卷105份，回收率99%;09級發放調查問卷103份，收回有效問卷103份，回收率100%。從調查結果看出，09級學生對土木工程制圖課較08級滿意度整體提高(表2)。在新的教學模式下，09級學生對教學方法設計方面的滿意度(非常滿意+滿意)為89．7%，較08級學生(61．9%)有較大提高，說明模塊化教學方法設計合理;教學效果項滿意度達到91．2%，表明學生對教師授課及整個模塊化教學過程是認可的。

工程實踐能力的培養是大工程，需要在大學四年中各個教學環節中逐漸培養。通過模塊化教學實踐，發現教學細節上還存在一定問題，在以后的教學中將進一步探討研究，以便取得更加滿意的效果。

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［1］王建，劉勝吉．工科大學生工程素質和工程能力的培養與實踐［J］．社科縱橫，2010，25(5):142-143．

［2］何斌，陳錦昌，王楓紅．建筑制圖［M］．北京:高等教育出版社，2010．

［3］黃利平，孟明辰．工程制圖課程內容和課程體系改革［J］．工程圖學學報，2005(6):156-159．

［4］李錦春．論學生工程實踐能力培養體系的構建［J］．江蘇工業學院學報:社會科學版，2007，8(4):56-58．

［5］王儉，王中華．土木專業《建筑制圖》與《計算機繪圖》課程融合的教學思考與實踐［J］．中國建設教育，2008，10(10):22-25．

［6］方燕．談融于建筑工程理念的CAD專業教學［J］．成才之路，2009(3):69-70．

［7］牛彥．土木工程制圖教學新體系的設計與實踐［J］．高等建筑教育，2001，39(2):22-23．

［8］吳琪琦．土建類專業《工程制圖》教改探討［J］．長江大學學報:社會科學版，2008，31(3):221-223．

［9］侯衛，周雪峰，齊峰，等．基于應用能力培養的土木工程制圖課程教學研究［J］．高等建筑教育，2010，19(1):70-73．