工程制圖類課程教學改革研究與實踐

梁國星　黃永貴　董黎君　張滿棟

摘要：針對當前工程制圖類課程教學中存在的問題，太原理工大學從課程內容編排到教學方法，再到考核方式，進行了全面的課程教學改革，使教學內容緊跟業界前沿技術，并注重過程管理環節及學生主動意識的培養。

關鍵詞：工程制圖；課程改革；實踐

工程制圖類課程是以工程與產品的圖樣或信息模型為研究對象，以培養工程專業技術人員的工程圖形表達能力、圖形形象思維能力以及工程圖樣繪制能力為主要任務，以最終實現工程與產品的技術信息交流為目標的一類重要的技術基礎課程。

工程制圖類課程于20世紀50年代承之于蘇聯，引入中國后，圖學工作者在課程內容體系編排、教學方法以及考核方式方面先后經歷了從學習蘇聯、模仿日本、效法歐美，最終到探尋符合中國高等教育國情的工程圖學改革之路，確立了該類課程完整的教學體系。然而，隨著我國高等教育事業發展與改革的不斷深入，人才培養的主體目標與方向逐步向提升創造力和培養創新型人才轉變。新形勢下，該類課程在教學方法上的欠缺日益突出，信息時代的網絡紅利鮮見于圖學課堂內外；課程內容變化甚微，教學側重于理論知識而忽略工程設計能力培養，大量教材甚至在章節名稱上都有相對固定的模式，明顯滯后于業界技術發展水平：在考核手段方面更是沿襲長期以來的期末紙卷考試，雖然也伴隨著一些改革探索，但整體上依然難以突破形式上的障礙。諸如此類方法手段嚴重阻礙著學生想象力、聯想力、變通力及觀察力的培養。

一、工程制圖類課程現狀

1.課程內容嚴重滯后于業界知識

隨著工業4.0革命和3D打印技術的出現，工程圖形信息表達形式正在從二維平面圖向三維空間圖形轉變，信息的檢索也從原來的單一文字拓展到圖形信息的檢索。國內圖學界對工程圖學引入三維幾何建模的討論總體上表現出了積極的態度。部分學者還進行了以創新性三維構型能力培養為核心的教學改革研究，探索建立二三維同步教學體系，以培養創新性圖學思維及利用三維特征構型進行綜合分析的能力。

綜觀國內工程圖學類教材，雖有少部分引入了三維造型軟件，但其目的僅停留在對二維平面圖形信息的詮釋上，而且通常因限于課時要求而被忽略。因此，這類改革依然停留在探索階段而鮮有付諸實踐，工程制圖類人才培養與社會需求相脫離。

2.課程考核方式不合理

課程考核兼有考查學生知識掌握程度和檢驗教師教學效果的作用。現階段，不同高等工科院校對工程圖學類課程的考核方式不盡相同，但大體上主要采用閉卷筆試、上機考試和平時作業相結合的考核辦法，紙卷考試成績所占比重較大，一方面不利于學生學習興趣的培養，致使學生忽視課堂教學過程的重要性，引發學生考前突擊的普遍現象，導致考核結束即遺忘知識，甚至最基本的理論方法也完全置若罔聞。另一方面，由于重視分數而忽視上機實踐、課外繪圖等練習，導致考核結果單一片面。

3.教學以教師為中心

“以教師為中心的教學”是指在工程圖學類課程教學過程中，教師是主體，學生成為自動生產線上的產品，使得部分學生的整個學習過程成為“不得己而為之”的一種窘迫現象，學生的主觀能動性得不到充分發揮，心智難以開啟，背離了高等教育提升學生基礎素質的教育理念。

此外，在教學過程中存在的諸如課堂封閉、學生與老師脫離、課程與圖學學術脫鉤等問題，都影響到高質量人才的培養。因此，對現階段工程圖學類課程存在的問題進行改革并付諸實踐迫在眉睫。

二、工程制圖類課程改革模式

目前，工程制圖類課程改革的重點集中在課程內容體系上。一是“基礎課程融合模式”，將制圖課程與相關專業原理、設計及CAD等課程整合，采用學科間橫向聯系和縱向貫通，重組教學內容，并以“設計為主導，能力為目標”組織教學。二是“基礎課程分塊協調模式”，將專業基礎課程統一規劃，分成模塊，明確各自定位，在不同學期講授不同模塊。三是“基礎平臺與專業相結合模式”，搭建一種不分專業、以培養“圖學素質”為目標的公共平臺，再根據專業需要，開設專業制圖課程。四是以三維建模為主線模式，旨在將三維建模的原理、方法和技能融入滲透到工程圖學中，形成新的教學體系、教學內容和教學方法，將“三維實體設計表達”貫穿于教學的各個階段。五是新老內容調整整合模式，其一是“三合一”模式，將畫法幾何、工程制圖與計算機繪圖三部分內容整合一體其二是“多合一”模式，在“三合一”模式基礎上并入三維建模與構形設計等內容，由此演化出各種新的體系與內容安排。

三、工程制圖類課程改革研究與實踐

“工程制圖類課程改革研究與實踐”正是針對上述五種模式取其長、避其短而提出的從工程制圖類課程內容編排到教學方法，再到考核方式的一種全面改革，期望能從根本上提升這類課程的教學質量，進而實現學生受益、老師受益、學校受益、社會受益的現代教學理念。

1.課程內容體系重新設置與構建的研究

這一研究主要針對“課程內容滯后于業界知識”這一問題提出，目的在于解決培養學生與專業需求和社會需求相脫節這一矛盾。對于工程制圖類課程而言，業界前沿技術主要表現在各類三維造型軟件上。圍繞不同專業進行工程圖學類課程基礎內容、專業內容的設置和課時分配，探索確立了適合于課堂且緊跟專業發展的前沿三維造型軟件教學內容，并將其引入到教學活動中，分專業構建包含不同三維造型的制圖類課程教學內容，實現了工程形體的三維表達方法。

圖形理論基礎部分易于形成工程圖學自身體系，找出圖學規律，有利于發揮圖學在培養大學生專業素質和能力中獨特的、不可替代的作用。通過內容的重新劃分整合，圖形理論基礎部分著重于素質培養，包括工程素質、圖形素質、空間思維素質等，專業制圖部分、工程應用軟件和上機實驗著重于專業能力培養，包括分析問題解決問題的能力、圖形表達能力、計算機軟件使用能力、工程概念與基本設計能力等。

制圖基礎部分通過“工程制圖基礎”教程加以實施，專業制圖部分根據不同的專業要求配置相應專業背景的教師、選用不同的教材、進行獨立的教學內容。同時，根據不同的專業開展不同的前沿造型軟件教學，實行軟件的開放管理，做到與業界前沿緊密結合。上機指導資料等教學內容公布在工程軟件平臺上，引導學生實施工程形體的三維表達。三維軟件實行動態更新，實時捕捉業界前沿技術，避免教學內容落后于業界知識的怪象。endprint

增設公共自學平臺是課程內容體系重新構建的一大亮點。2003年，我校“工程制圖”課程榮獲山西省首批精品建設課程，并于2013年成功進行了該課程的轉型升級，榮獲山西省精品資源共享課，為學生的自主學習提供了一個優越的平臺。此外，我校還與全國30多所重點高校一起，參與了教育部重大項目“同時異地”網絡視頻公開課的研究，運用現代信息技術支持“工程圖學”課程教學改革，通過協同教學信息化支撐平臺建設，發揮了優質資源輻射帶動作用。

2.針對制圖類課程內容考核方式的研究

針對現階段工程制圖類課程考核方式單一、缺乏科學性這一問題，我們分別從以下幾個方面展開了研究：（1）探索并實施了合理的考教分離具體方案。為配合我校新立項“工程制圖”核心課程建設項目，推進核心課程考試制度改革，在我校教務處積極倡導下，工程圖學教研室全體教師緊密圍繞教學大綱要求，覆蓋全部知識點分類確定試題類型及數量，通過組織圖學專家評審，最終編制完善了多達2700道題的試題庫，既保障了各年度考試試題難度的均衡性，又有效避免了第三方命題出現的偏差。（2）確立基礎制圖、專業制圖作業成績、手工繪圖成績與試卷考試成績的合理比重，杜絕了一考定性的不合理考核方式。（3）確立了優秀學生申請免考合理方案，建立了一套完整的免試學生準入條件及評分制度。（4）廢除了部分少學時專業學生“工程制圖”閉卷考試的考核方式，制定了更為合理的成績評價體系。考核方案以過程評價和總結評價相結合，具體如下圖所示。

依照上圖進行考核的同時，部分專業如服裝工藝、生物工程等專業可取消總結評價考核，采用撰寫報告形式的考核方式。此外，為了杜絕學生白命題考試、免試中出現的不公平現象，設立完善舉報郵箱，一經核實，取消自命題考試和免試資格。

3.“以學生為主體，教師為主導”教學方法的研究

針對長期以來工程圖學類課程教學中學生主體意識被忽略、教師把整個教學活動封閉在自己的意識中這一現象，我們依據“以學生為主體，教師為主導”教學理念，進行了相應的教學方法和手段改革，有效引導學生從“不得不”到“自由自覺地活動”的轉變，把學生的獨立思考變成教學活動的一個重要組成部分。

在教學過程中，我們從學生和老師的互動做起，設置互動教學內容，建立互動教學課堂；根據制圖課程的特殊性，在圖形構型過程中，設置主動參與教學內容；習題課采取教師組織分組討論，學生講解，真正實現學生為主體、教師為主導的教學過程。通過教學內容改革，課堂延伸到專業前沿，形成了開放的課堂；課堂知識緊跟業界前沿技術，實現了教學內容與專業需求的緊密結合；通過考核方式改革，加強過程管理環節，實現了“考生”到“學生”的轉變；通過教學方法改革，增強了學生在教學過程中的主動意識，實現了從“生產學生”到“學生生產”的轉變。

4.教材改革研究

近年來，我校先后主持編寫了《畫法幾何與機械制圖》《工程制圖》《工程制圖基礎》等教材及配套習題冊，并于2012年出版了《畫法幾何與機械制圖及計算機繪圖》，實現了機械專業和材料專業的整合。2014年編寫出版的《土木水利工程制圖及計算機繪圖》（第二版），成功實現了土木、水利、建筑、給排水、環境工程專業教材內容的整合。2016年，在工程制圖類課程教學內容整合的基礎上，修訂了《工程制圖基礎》一書，補入了電氣制圖和化工制圖等內容，為56學時制圖課程改革奠定了基礎。

[本文獲山西省高等學校教學改革重點項目（J2015014）資助]

[責任編輯：夏魯惠]endprint