創新實驗班工程圖學教學改革的探索與實踐

單寶峰　馬寧　張彥富　孫巖

摘 要 工程圖學教育是對大學本科生進行工程教育的支柱之一，其基本任務是培養學生的空間思維能力、空間構型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質等。在培養能力和工程素質方面它是其它課程不可替代的。目前存在的主要問題是教學時數少，內容多，要求高。本文論述了我校實驗班幾年來關于工程圖學課程的教學改革與實踐。

關鍵詞 工程圖學 教學改革 能力

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.08.055

Abstract Engineering drawing education is one of the pillars to undergraduate students' engineering education and its basic task is training students' space thinking ability， space configuration capability， drawing reading ability and engineering quality. It is an alternative to other courses in terms of training ability and engineering quality. At present， the main problem is that there are few teaching hours， more content， and higher requirements. This paper discusses the teaching reform and practice of Engineering Graphics Course in our school for several years.

Key words engineering graphics； teaching reform； ability

1 優化教學內容，構建新的教學內容體系

創新實驗班工程圖學課總學時僅為80學時，教學內容涵蓋了工程圖學的全部內容。而培養目標卻絲毫沒有降低，與從前相比反而更高了。我們的教學任務是除了培養學生的空間思維能力、空間構型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質等外，把培養創新創業能力作為最高目標。為保證和提高教學質量，我們對教學內容、教學體系進行了改革。我們的指導思想是不再單純追求工程圖學自身知識的系統性和完整性，而是強調科學知識綜合性和整體性，從機械類課程體系的整體改革高度出發，將相關的學科知識重新整合、優化，形成新的課程體系。

（1）重視點、線、面投影理論教學，合理刪減幾何元素間相對位置的圖解綜合題內容。畫法幾何是研究圖示法與圖解法的學科，關于圖解法究竟對投影制圖有多么大的作用是值得商榷的，而點、線、面的投影理論作為重點研究，這部分投影理論能夠滿足空間物體在平面上圖示的要求。而對于幾何元素間相對位置關系內容，也只介紹平面是特殊位置平面這種情況，刪掉求與一般位置平面之交點和交線這種情況。

（2）強化換面法解題，使得空間分析簡單化。對于求解與一般位置平面的交點、交線以及幾何元素之間的距離、角度問題的綜合題，強化用換面法來分析與解決，使得空間分析簡單化。學生易學易懂，作圖方便。

（3）合理刪減相貫線內容，突出基本作圖方法和特殊相貫線作圖方法。眾所周知，在國家標準中，允許相貫線采用簡化畫法，因此將相貫線的偏交和斜交內容刪掉，突出基本作圖方法和特殊相貫線的作圖方法教學。

（4）把計算機繪圖（Auto CAD）內容融合到工程圖學中。為了培養學生的繪圖讀圖能力，我們采用尺規繪圖、徒手繪圖、計算機繪圖并行教學，即剖視圖、圖示表達采用尺規繪圖；箱體零件測繪、螺紋連接采用徒手繪制草圖；零件圖、裝配圖等采用計算機繪圖，同時對線型、字體等圖面質量的要求適當降低，圖面質量由計算機繪圖來保證，以滿足對工科學生繪圖讀圖能力的培養和適應計算機輔助設計的要求。

2 改革教學方法，培養學生創新性思維

（1）推進“啟發式”、“疑問式”、“討論式”、“探究式”、“競賽式”等創新型教學方式，營造良好的教學氛圍，激勵學生創造性思維的發展。教學中，積極開展“啟發式”等教學方式，常提出問題以及解決所提出問題的實際意義，以喚起學生的求知欲望，使學生積極開展思維活動。分析問題和解決問題的思路要清晰，語言要精練，始終抓住學生的注意力，引導學生思考，使學生精神飽滿。“提問式”是一種行之有效的啟發式教法。

課堂上設置一題多種解法的例題，開展“討論式”教學。如：求一已知點到一定直線間的距離。要求學生分組討論，最后各組派代表匯報此題的空間分析以及各種解題思路。對于回答問題的學生，答對了加分，答錯了不扣分。這種“討論式”教學方式，活躍了課堂氣氛，滿足了學生提高自我形象的需求，激發了學生發散思維能力，有助于培養學生多向思維，提高對知識的綜合應用能力。

開展實訓活動，培養學生創新性思維。我們在實驗班中開展了實訓活動，開闊了學生視野。如：在進行零件測繪時，組織學生到“沈航——海克斯康測量技術實驗室”，進行一次實訓，要求學生在實驗室的“4.5.4 SF”等型號三坐標測量儀上完成“對殼體類零件進行測量，利用一種繪圖軟件（不限定軟件）進行零件的三維造型，繪制出零件圖，并對零件進行幾何精度評價。”學生分組在不同的測量儀上同時完成，學生對此很感興趣。他們接觸到目前最先進的測量技術和測量設備，使學生大開眼界，增長見識，培養了創新思維，激勵學生創造性思維的發展。

（2）向學生傳授學習方法，啟迪學生智慧。眾所周知，“授人以魚”不如“授人以漁”，良好的教育不是傳授知識，而是傳授獲取知識和應用知識的方法。教育的最高境界就是啟迪學生智慧。

每一門課程會有這門課程的總的學習方法，而不同的教學內容會有各自不同的學習方法。對于工程圖學這門課程來說，由“物→圖”、再由“圖→物”的兩個過程的反復實踐，是這門課程總的學習方法，只有這兩個過程的反復進行，才能使得學生具有空間想象和空間分析能力、空間構型能力以及繪制閱讀工程圖樣等能力。而對于每一部分的具體的教學內容都會有各自的教學方法，比如組合體的繪圖讀圖是利用形體分析法，培養學生把復雜問題簡單化的思維方法和分析問題解決問題的方法。再比如機械制圖部分的剖視原理內容，無論是全剖、半剖、還是局部剖，都存在剖切平面的數量和界限的問題，要根據零件的具體結構特點而定。剖切平面將機件全部剖開，剖切平面是無界限的，就得到了全剖視；當機件的內外結構都具有對稱結構時，剖切平面的界限就縮小至對稱線位置，就形成了半剖視；當機件上只有局部結構未表達，此時的剖切平面界限繼續縮小至要表達的局部結構處，就形成了局部剖視。每個學生都會采用不同的表達方法來表達零件，重視答案的多樣性和特異性，有利于激發學生多向思維，培養創新思維。教師應該把每一部分教學內容的學習方法傳授給學生，已達到啟迪學生智慧的目的。

（3）構建自主學習的平臺，提高學生學習的積極性和主動性。學生學習自主性的培養是創新能力培養的基礎，而提高學生學習的積極性和主動性又是培養學生自主學習的基礎。為此，我們在教學中進行了一系列的改革，變“要我學”為“我要學”。

每名學生（4人一組）擔任一周課代表，除了收作業外，更重要的是課代表要負責批改本次全體學生的作業（點、線、面投影理論），并評定出成績。為了勝任這一工作，課代表要研究每個題目的各種解法和評分標準。這種實踐，使得教師和學生的角色發生了轉換，學生非常感興趣，極大地調動了學生學習的積極性，使學生體驗到了做一次老師的快樂。

教學中對于適合自學的內容，教師將安排學生自學。如平面內取點、取線的方法；軸測投影圖等內容在課堂上安排學生自學，教師把問題提出來，學生帶著問題去主動地探求有關知識和解決問題的方法，自學的效果將通過作業和創新大作業來檢驗。

在習題課上，有選擇性地布置一題多解的題目，激發學生的學習興趣。如：在組合體讀圖中，設置一個不定形的主視圖，讓學生盡量多地構思形體，并繪制出其視圖，以激發學生空間想象能力。

3 建立自主學習的工程圖學綜合考核方法

在工程圖學教學中，傳統的衡量學生學習成績唯一評判標準就是期末“一次性”考試定結果。這種評價是片面的，不利于培養學生空間思維、實踐動手能力、自學能力、創新創業等能力。為此我們進行了改革、實踐，探索更有效、更全面、更準確的考核方法，確保教育教學質量。

（1）加強學習過程監控，對學生進行學習過程評價。把學生完成作業的數量和質量納入考核。一學期學生必須完成規定數量的作業，超過總量1/3的作業未完成，將取消課程的成績評定資格。作業包括自學內容的課后指定作業。對每一次完成的質量都打出分數，最后取平均值計入總成績，占期末總成績的10%。

進行階段水平測試。一學期進行兩次階段水平測試，一次是點、線、面投影，一次是立體的投影。取兩次成績的平均值計入總成績，占總成績的10%。進行與課程進度相適應的階段測試，將考試融入了學習過程，以檢查學生平時的學習狀態和學習效果。

開展研討式教學。一學期進行8學時的研討式教學，每次教師將拋出問題，提出要求，學生分組討論，討論后選代表向老師和同學匯報研討結果。答對了加分，答錯了不得分也不扣分。占總成績的5%。

（2）舉行期末考試，對學生進行學習結果評價。期末考試是統一的閉卷考試，要對學生的學習結果進行評價。內容涵蓋所學的全部內容，其中點、線、面部分占50%，立體部分占50%，兩個部分均有綜合題，考查學生綜合分析和應用理論的能力。期末成績占總成績的60%。

（3）開展創新實踐活動，對學生進行能力結果評價。結合教學內容，開展創新實踐活動，對學生的能力進行評價。在完成“組合體”的教學內容后，留給學生一創新實踐大作業，每個學生“自主設計一個中等復雜程度的組合體（同學間不得重復），在A3圖紙上繪制其三視圖和軸測圖（自學內容），并制作出模型作品”。這個創新實踐大作業側重考核學生空間想象能力；空間構型能力；繪圖、讀圖能力；實踐動手能力；自學能力；創新能力。此外，還考核學生的審美意識和認真負責的工作態度。其中圖樣一個成績，模型作品一個成績，兩個成績的平均值作為這個大作業的成績，占總成績的15%。

4 結束語

我們的工程圖學教育對象是大學一年級的創新實驗班學生，在工程圖學的教育教學中除了完成空間思維能力、空間構型能力、繪圖讀圖能力和工程綜合素質等培養外，把培養創新創業能力作為最高目標。四年來，我們對創新實驗班四屆學生工程圖學教育教學不斷地進行改革、實踐，并對工程圖學的教學改革方案實施情況、實施效果，在2014、2015級學生中進行了問卷調查，結果表明，我們的改革深受學生的喜愛，也取得了一定的階段性成果，并得到了有關專家的認可。我們還將不斷地進行探索、改革、實踐，為培養創新型人才而努力。

本文為沈陽航空航天大學校級教改項目“實驗班工程圖學教學改革的探索與實踐”（編號：02140108）的階段性研究成果

參考文獻

[1] 董國耀等.面向21世紀的圖學教育.機械工業出版社，2000.7.

[2] 大連理工大學工程畫教研室編.畫法幾何學.高等教育出版社，2003.8.

[3] 叢偉主編.畫法幾何學.機械工業出版社，2012.3.