“一體兩翼”制圖課程體系的研究與實踐

駱華鋒

(青島科技大學機電工程學院，山東 青島 266061)

“一體兩翼”制圖課程體系的研究與實踐

駱華鋒

(青島科技大學機電工程學院，山東 青島 266061)

基于實踐能力培養的現代制圖課程體系是以理論指導實踐，在實踐中深化理論為指導思想而提出的。在借鑒國內外制圖課程改革基礎上，提出制圖教學“一體兩翼”的構思。即以理論學習為“體”，計算機虛擬模擬實踐和實地實踐為“兩翼”。以制圖課程“培養學生實踐能力”為教學改革目標，提出新的教學體系。實踐證明，基于實踐能力培養的現代制圖課程體系既有效地鍛煉學生的實踐能力和科研能力，又能提高學生自主學習能力和創新能力。

現代制圖課程；課程體系；實踐能力；自主學習

從哲學角度解釋“實踐”即為“做”。人類活動分為認識活動和實踐活動。認識活動即“知”，是人們對事物的學習和了解過程；實踐活動即“做”，是人們對客觀世界改造的活動。

學習來源于實踐，而最終回歸于實踐。現代教育家陶行知先生曾提出 “教學做合一”的基本原則，“教”是教師的實踐；“學”是學生的學習；“做”是學生的實踐[1-2]。耶魯大學校長雷文指出，通過基礎性的研究創造，絕不是大學為社會做出的唯一重要貢獻。通過對學生能力的培養使其將來更好地為社會服務是與學術研究同等重要的貢獻。高等教育應積極引導每個受教者充分認識到社會

實踐的重要性和必要性，且應花大力氣在學生實踐能力的培養環節[2]。制圖課作為工科類院校一門必修的技術性基礎課，一般在大學一、二年級開設。因此，該課程承擔著對大學生實踐能力培養的重任。

1 國內外制圖課程在實踐能力培養教研方面現況

工業發達國家的制圖課程加強了對學生實踐能力和創新思維能力的培養。課程設置減少了理論學時，增加了實驗和實踐環節的學時。引導學生逐漸成為課堂的主體，鼓勵學生敢于提出問題，并且通過思考和實踐去解決問題[3-5]。例如，路易斯安那州立大學在制圖教學中引入角色扮演、腦力風暴和問題解決方法學，提高了學生設計創新產品的能力；在加州大學圣迭哥分校，注重培養學生解決實際工程問題的能力和動手能力，實踐教學和課堂教學緊密結合，課堂教學內容圍繞實踐教學項目逐步展開[6-7]。

國內一些高校也在積極地開展將某些實踐環節引入制圖課程的研究和探索。清華大學運用計算機構形設計功能進行虛擬實踐教學；江南大學提出的動態思維方法以培養學生空間構思、工程設計和創新能力。但就如何利用現有學校資源與專業順利接軌等還沒有一套綜合的設計方案和體系，有待于進一步的探索。

2 “基于實踐能力培養”的教學目標

2.1 我國學生現階段狀況

在各學習階段，理論學習和實踐學習兩者相比，我國學生更重視的是理論的學習。在安排教學實踐時，其設置也往往是從課程知識掌握的訓練為目的。教學實驗僅局限于實驗操作技術的掌握，缺乏對學生實驗思路、實驗設計、實驗技術、觀察能力、分析與表達力及創新能力的綜合訓練與培養[8]。所以，培養出來的大部分學生實踐能力比較差，而具有創新意識和能力的學生更是鳳毛麟角。

2.2 “一體兩翼”的教學實踐改革目標

基于我國傳統的教學理念導致的工程人才實踐能力比較缺乏的問題，借鑒美國工程教育廣受認可的“回歸工程”，即在強調工程科學教育的基礎上，加強對工程專業學生實踐能力的鍛煉培養[8]。本文提出了“一體兩翼”的教學改革目標。即：以制圖課程傳統的基本理論為“體”，運用強大功能的繪圖軟件和實訓基地的參觀加強對“體”的認識和掌握，以及運用設計軟件和實踐操作進行“任務驅動”，以進行實踐、創新能力的培養為“兩翼”。鼓勵和帶動學生參加各種相關專業的學術和科研活動，讓學生從進入大學就對所學專業有所了解，并對未來的職業有所規劃，以便在以后的學習中更主動、有目標地去學習，從而培養學生學以致用的意識和解決實際問題的能力。

同時，為了適應實踐教學目標的改革舉措，還需要制定出一套與之相適應的教學計劃、教學方案、考核方案，編寫教材和教學課件以及對于教師相關能力的培養，協調相關實踐部分的計劃安排。

3 基于“一體兩翼”的教學改革實踐

3.1 教學改革體系構建

“一體兩翼”現代制圖課程的宗旨是將實踐環節有機地融入到制圖的理論學習過程中，幫助學生增強空間構思能力，激發學習興趣，培養參與意識和科研創新能力。而這些能力是分階段且遞進形成的。在學習過程中，將會分階段進行各種實踐環節的訓練，如引入計算機繪圖和設計功能的學習、實訓基地的觀摩和實踐、參與大學生創新比賽以及與相關企業進行合作進行舊設備改造和新產品設計等。以機械類學生為例，現代制圖課程新的教學體系構建如圖1所示。

“一體兩翼”的現代制圖課程體系由制圖基礎學習、通用形體練習以及專業應用訓練三大部分構成，每一個部分又由若干個小的方面組成。制圖基礎學習和通用形體練習這兩個部分的知識點對于所有開設本課程的工科類學生都是基本一致的，專業應用訓練部分的內容需結合學生所學專業來設計，這樣的安排針對性強，有助于學生在入學初期對所學專業有一個初步的認識和了解。為了更好的將實踐運用于制圖課程并節約學時，建議將認識實習和制圖課穿插在一起安排。遞進式的構建模式符合學生學習知識的節奏，有助于學生對于所學知識的掌握。所以，在每個大的部分都安排有相應的實踐環節(圖1中黑體字部分)，這樣，可以進一步幫助學生去理解和運用所學的知識。理論指導實踐，并通過實踐歸納出理論，兩者相互滲透，幫助學生在掌握理論知識的同時，鍛煉了學生的實踐能力，從而激發學生的創新意識。

圖1 “一體兩翼”的現代制圖課程的教學體系

3.2 實踐環節的設計

目前，我校機械類學生制圖課程分別安排在大學一年級的上下兩個學期，共計112學時。上學期為56學時，包括制圖基礎知識和通用形體兩部分，以理論講授為主，實踐實驗環節為輔。其中，計算機二維繪圖、三維實體造型和尺規繪制白圖3方面的實踐實驗環節為18學時。下學期為56學時，講授專業應用訓練，以實踐實驗為主，理論教學為輔。計算機輔助設計、實訓基地實踐、專業零部件設計、專業實踐訓練和尺規繪制白圖 5個方面的實踐實驗環節為40學時。表1為兩個學期實踐環節教學計劃安排。

表1 制圖課程實踐環節教學計劃表

3.3 具體實施

機械類制圖課程在第一學期的學習任務是理論基礎的學習和掌握，其實踐環節的安排主要是為了培養學生空間構思能力和創新意識，期末考核實踐成績占 20%。第二學期則是與實際緊密相連的理論知識的應用，需結合所學專業，進行相關專業知識的滲透，奠定一定的科研基礎。因此，實踐環節就顯得尤為重要，期末考核實踐成績占

60%。

考慮到上述原因，在實踐環節過程中，通常采用“項目驅動”的實驗方式進行開展。具體實施方法如下：

(1) 根據所學內容，提出任務。教師根據所學章節的重點和難點，設計出具體的項目。先驗證，再探索，后結論。首先實踐老師上課所講案例，驗證所歸納的結論；然后有針對性地提出各種假設來改變已知條件，去探索各種實驗結果；最后有理有據地得出結論。例如在第一學期學習“平面立體截交線”時，老師會由淺入深地列舉一些常見的平面幾何體，如：六棱柱、三棱錐等被一個平面截切，然后逐漸被多個平面截切的實例，得出結論：平面立體的截交線為平面多邊形，多邊形的邊數取決與立體本身及截平面與立體的相對位置。實踐課上，老師提出實驗任務：①熟練SolidWorks實體建模；②完成上課案例；③自主設計條件，找出確定截交線邊數的規律。學生們在課上，充滿著對未知的好奇與熱情，積極主動地進行各種實驗和嘗試(圖2為學生對六棱柱進行切割的實驗作品)。最后得出結論：截平面和幾個面相交，平面立體的截交線就是幾邊形，而且發現，游戲的同時完成了學習任務，鍛煉了自主學習的能力，提高了空間構思和想象力，同時也培養了學生的創新能力和科研興趣。

(2) 指導學生，分組完成。當涉及項目有些難度或比較復雜時，需分組完成。例如零件圖部分，需分解成實物模型建立、視圖的表達方案、尺寸標注方案以及技術要求 4個小組，每個小組根據項目的需要進行人數的確定，通常為 5人左右。在完成過程中遇到問題時，給予學生相應地引導，實施方法的建議，而不要完全地解答。鼓勵學生利用學校圖書館、電子閱覽室、CAD中心等公共資源，去找出解決問題的方法，使學生在今后遇到問題時，懂得如何去解決。同時，這樣的實踐交點的來源為截平面與棱線、邊線的交點及相交截平面交線的端點。這樣的訓練，讓學生在等同學習，也培養了學生們的團隊精神和合作意識。

圖2 六棱柱被不同位置平面截切截交線的形狀

(3) 小組討論，上交報告。小組的每個成員在完成相應的工作后，還應該進行交叉學習，相互討論。最后總結個人和小組的項目“成果”與收獲，分別提交項目報告，進行項目答辯。期末考核時，實踐環節的評分標準及所占比例如下：①項目完成過程中的表現(40%)，包括動手能力、自主解決問題的能力、合作能力；②上交報告的質量(30%)，包括圖文質量、項目總結；③答辯情況(30%)，包括PPT制作、內容豐富、條理清晰、語言流暢。

3.4 教學效果對比

學生們認為此教學模式讓他們對這門課程充滿了學習興趣，對新知識充滿了期待，每次實踐都可以去驗證自己的構思，得到很多靈感和新的構思，空間構思能力得到了很大地提高，完成習題作業較輕松。同時學會使用 SolidWorks和AutoCAD軟件，可以自己動手設計出個人作品。

同時，實訓基地和工廠的參觀對所學專業有了一些了解，對大學今后的學習可提前進行規劃。

院、校教學督導組等專家認為這樣的課堂設計鍛煉了學生的實踐能力，培養了學生自主學習及創新意識。課堂氣氛活躍，學生參與意識強。和專業緊密相連，有助于學生今后的學習與發展。

任課教師通過課堂出勤、課上表現、課后作業和期末考試等方面進行橫向和縱向比較發現，基于“一體兩翼”的制圖課堂學生鮮有缺課、遲到早退、上課睡覺、玩手機等不良現象，學生回答問題積極主動，有自己的觀點和思路，這和未改革的課堂形成鮮明對比。98%以上的同學都能按時完成課后作業，并且完成的質量良好。而未改革的班級作業上交率不足 85%，且錯誤率高，還有抄襲現象。期末時，對不同授課模式的班級采用同一套試卷進行考試，改革班：平均成績為 86.4分，優秀率為36.3%，不及格率為1.4%；非改革班：平均成績為71.6分，優秀率為7.5%，不及格率為18.1%。

4 總結和展望

采用以實踐能力培養為指導的新的教學方案對學生進行制圖課程的講授，學生的學習主動性和自主性明顯提高，課堂氣氛活躍，課后作業完成的質量也很好。而且，學生在學習制圖課程的同時，還很好地掌握了AutoCAD和SolidWorks等繪圖和設計軟件。更重要地是學生可以學以致用，積極參與各種創新設計活動，這為他們以后走向工作崗位奠定了一定的基礎。

通過后續的追蹤，改革班的學生在學習相關的專業課時明顯優于其他班的學生。他們普遍表現為實踐動手能力強、思維活躍、能自主學習。

為了讓大學生在一進入大學就對自己所學專業有所了解，并為了能在大學期間有一個更系統的專業學習，在以后的制圖課教學中，積極和專業課老師進行“聯盟”，展開“項目驅動”，讓學生帶著課題去學。這樣，到畢業時，學生上交的就不是幾張粗糙的圖紙和不成熟的方案，而是可以運用于生產實踐的真正的科研成果或專利。

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[7] 毛文武. 美國加州大學圣迭哥分校工程圖學課程教學研究[J]. 工程圖學學報, 2007, 28(5)： 172-177.

[8] 徐 健, 張承譜, 丁伯慧, 等. 高等工程教育體系中工程圖學課程的改革謅議[J]. 工程圖學學報, 2011, 32(3)： 86-90.

Research and Practice of Cartography Curriculum Based on＂One Body with Wings＂

Luo Huafeng
(College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao Shandong 266061, China)

The curriculum system of modern cartography based on the practical ability raise is raised in order that the theory and practice are influenced by each other. The one body conceive with two wings is proposed on the base of the reform of cartography curriculum at home and abroad. The theoretical study is the one body, and computer virtual simulation and field practice are the two wings. The teaching practices have proved that modern cartography curriculum based on the practical ability not only trains students′ practical ability and scientific research ability, but also improves their ability of self-regulated learning and innovation.

modern cartography curriculum; curriculum system; practical ability; self-regulated learning

G 642

A

2095-302X(2015)04-0626-05

2014-09-10；定稿日期：2014-12-13

駱華鋒(1976–)，女，重慶人，講師，碩士。主要研究方向為工程圖學、計算機圖形學、機械設計及理論等。E-mail：luohuaf@163.com