關于工程圖學教學改革的幾點思考

孫 琎 于培師 趙軍華

(江南大學 機械工程學院，江蘇 無錫 214122)

工程圖學作為一門基礎課程，具有很強的專業性和實踐性，是“工程界的語言”[1-4]。我國多數工科院校的工程圖學課程遵循“傳遞—接受式”的傳統教學模式，重視傳授系統理論知識、培養基本繪圖技能，突出其“專業性”，而忽略了其作為基礎工具學科，通過與相關應用學科相結合，培養學生綜合素質的功能，從而使其缺乏“實踐性”。當前，科學技術的飛速發展，加快了工業制造生產的智能化和信息化，傳統的課程教學模式已逐漸跟不上時代發展的步伐，在培養學生動手和創新能力、工程項目設計、解決實際應用問題等方面暴露出諸多問題。文章就工程圖學課程在教學中存在的不足以及在教學改革過程中需要關注的問題展開研究與討論。

1 現有教學存在的問題

近年來的調查發現，學生在看圖和繪圖方面的能力有所下降，特別是對于一些形體復雜的結構，難以將其讀懂和準確表達，暴露了空間思維表達能力差的問題。此外，在作圖的規范性上也存在不少問題，比如有些學生對最基本的制圖標準知之甚少，甚至不清楚細實線、粗實線、虛線、點畫線及各種符號的具體用法……這些現象除了歸咎于某些學生自身的學習態度不端正以外，也反映了當前工程圖學教學的確存在著一些問題。

工程圖學課程將工程圖樣作為研究對象，著重培養學生讀圖和畫圖能力。傳統的教學模式以教師講授為主，學生被動接受，課后完成大量習題。由于課程信息量大、學時有限，再加上學生學習缺乏自主性、參與性和創造性，始終處于被動接受知識的狀態，從而影響了對知識的接收、掌握以及靈活運用。這也從側面反映了工程圖學這門課程在課時設置上不能很好地與教學內容相匹配，經常出現課時緊張的情況，教學內容中存在一些偏“冷”的知識，既造成了課時的緊張，也降低了該門課程的吸引力，使得許多教師在調動學生學習積極性的問題上面臨很大挑戰，教學雙方難以形成良好的互動，從而影響了教學效果。

當前，多媒體教學被廣泛引入工程圖學的課程教學中，極大豐富了關于復雜形體的展示手段和表現形式，對于培養學生的空間想象能力，以及在看圖時從二維平面到三維立體的跳躍性思維過程產生了積極的效果，得到了廣大師生的普遍認可[5]。但多媒體教學也存在一系列弊端，如課程容量大、教學進度快、學生理解知識不到位、教師講授方式與多媒體不匹配以及教師主導地位缺失等。許多教師在課件中加入了動畫展示，可直觀地展示一些復雜形體的形成過程，給學生的感覺無疑是生動形象的，但這種類似于放電影一樣的展示方式很難將整個過程長時間置于學生腦中，容易被忘記。如果教師過分依賴多媒體展示，忽略了對理論方法的講解和必要的課堂練習，結果很可能是學生印象不夠深刻，看動畫時似乎什么都懂，做題時卻無從下手。由此可見，多媒體教學確實有其明顯的優勢，但需要注意合理使用，才能起到對教學效果的促進作用最大化。

工程圖學教學還有一個重要的環節，因其多數是在課后開展而往往不被提及，那就是答疑輔導。所謂“傳道、授業、解惑”，很好地詮釋了作為教師應盡的職責，三者缺一不可。從古至今，“解惑”在為師者的教學活動中都發揮著重要作用，也是整個教學過程的重要組成部分。在日常的教學中，“傳道、授業”多是由教師將知識向學生的單向傳輸，完成的是“教”的環節，而“解惑”則是學生接收知識后，經過理解和認知，即“學習”后，以問題的方式再次反饋給教師，教師再針對這些個性化的問題，通過去偽存真、去粗取精，把知識再次傳輸給學生，通過這種不斷的反饋、傳輸、再反饋、再傳輸，最終將知識應有的本來面貌呈現給學生。可見，只有完成了“解惑”這一環節，才是真正實現了完整的“教與學”過程，而教師也正是在這一環節中獲取眾多個性化問題，才得以開展后續的個性化教學，真正做到因材施教。可以說，答疑輔導的重要性絲毫不亞于課堂教學。然而，現實情況是不少教師擔任的教學、科研工作過于繁重，課后沒有時間和精力給學生答疑輔導，甚至連作業都不能及時批改，學生作圖所犯的錯誤得不到及時糾正，以致形成錯誤的認知并養成習慣，在今后很長一段時間內都難以糾正。這些錯誤在不少學生的課程設計、畢業設計和答辯中表現得尤為突出。

2 教學內容需突出課程的“實踐性”

工程圖學是工科尤其是機械類專業學生最早接觸的基礎課程，該課程為后繼相關課程、課程設計及畢業設計等培養學生基本的畫圖、讀圖能力和空間想象能力，是一門將知識和實踐統一起來的綜合型課程。長期以來，工程圖學已逐漸形成其相對完善的課程體系，成為一門獨立的基礎學科，而這種獨立容易造成與其他學科的聯系被忽視。事實上，圖形往往來源于各學科知識的綜合，是以各專業理論為基礎的，因此工程圖學與其他學科之間是沒有清晰界限的。若在教學中保持與這些學科的緊密聯系，也必定能促進工程圖學的教學效果。

成都大學的余明浪指出，傳統的教學觀念和教學存在3個主要問題：(1)按照學科組建忽視教學規律；(2)脫離學生實際，不考慮學生的實際知識和思維規律；(3)很少關注時代的發展和進步，更不去了解市場經濟的需要[6]。長期以來，教改爭論的焦點之一就是學習“畫法幾何”的目的，或者說要不要學習“畫法幾何”。有不少學生反映，在學習“畫法幾何”時，花費了大量精力去研究如何求解交點、交線、實長、距離、夾角等圖解問題，而這些知識似乎在中學時大都涉及過，因此有些摸不清工程圖學這門課的目的何在，新意何在。不僅如此，很多學生還提出，在“畫法幾何”部分學到的制圖方法和技能在后面章節中基本用不到，而到了復習考試時，舊知識由于長期不用，又要重新學習一遍。歸結其原因，主要是傳統的教學觀點強調學術研究，過分強調學科的系統性和完善性，教學內容著重于圖解，忽視了學生形象思維即空間立體感的培養，而這恰恰是后面的體投影、剖視等內容需要提前打下的基礎。

隨著時代的發展，現代工程設計對制圖知識和能力提出了新的要求。在教學中應牢牢把握時代發展的主線，突出工程上必需和最常用的體投影、剖視、斷面、零件圖及裝配圖等教學內容，適當刪去那些在學科上需要但工程上極少使用或根本不用的圖解內容和方法。由此使得教學內容變得少而精，傳授理論知識的時間被壓縮，而訓練畫圖和讀圖能力的實踐時間增加，有利于應用型人才的培養。

3 教學過程需注重互動效應的提升

工程圖學是一門具有較強實踐性的課程，十分注重對學生空間思維能力和動手能力的培養，僅僅將知識在課堂上一次性地教授給學生是遠遠不夠的，需要通過學生的反饋及時了解其對知識的掌握情況，開展一系列有針對性的教學，加深學生對知識的理解，因此需要特別強調教學的互動性。互動教學是遵循教學相長、互相交流原則的教學理念和教學方式，強調師生間、學生間的雙向互動，充分激發學生學習的自主性和創造性。教學的互動效應是指教學互動的實際行為所引發的體現教學互動的實質精神、有利于促進教學目的達成的教學效果和反應，即必須通過互動帶來真實的教學效果[7]。完整的教學過程不僅僅局限于課堂教學，還包括課前準備以及課后工作。同樣，互動教學也貫穿于整個教學過程中，課堂、課外的一系列互動是構建互動教學的組成元素。互動是教學的手段，目的是為了提升教學效果，即互動效應。因此，開展教學互動可從以下幾個方面著手。

3.1 建立和諧的師生關系

建立良好的師生關系是順利開展互動教學的前提條件。教師與學生由于普遍存在年齡、知識結構、角色等的差異，雙方在溝通中往往存在或多或少的阻力。特別是某些學生，出于對教師的敬畏之心和自我保護心理，在與教師溝通時表現得謹小慎微，不能很好地表達自己的真實想法，很多學習中的疑問得不到徹底解決。也有一部分學生，與教師干脆零交流，彼此成為最熟悉的陌生人。在這種師生關系上欲建立良好的教學互動顯然是非常困難的，有時雖然教師熱情很高，積極尋求與學生的互動，卻得不到學生的響應，最終一堂精心設計的課程變成了自導自演的獨角戲。顯然，要與學生形成有效互動，就要建立更加和諧的師生關系和更加順暢的溝通渠道。

在構建和諧師生關系中，教師無疑扮演著主導者的角色。教師自身的人格魅力、知識結構等對于協調師生關系發揮著重要作用。學生往往對知識面廣、風趣幽默、平易近人的教師懷有深度的好感，他們將上課視為一種樂趣，因為上這些老師的課，可以在聊天、聽故事、講笑話的過程中不知不覺地學到很多知識，記憶深刻。這就需要教師在課堂外花費更多的時間和精力，通過長期積累，多方面充實自身的知識結構，以便在課堂教學中充當主持人的角色，而不是照本宣科。當然，提升人格魅力是一個長期積累的過程，特別是對于年輕教師來講，更需要不斷地修行。構建和諧師生關系更重要的是要建立一種平等的，類似于朋友和朋友的關系。在這種關系中，師生更容易形成彼此間的信任，有助于營造良好的心理活動氛圍，并有效喚起學生內在的情感和動機，優化師生之間的關系，從而對教學互動產生積極的促進作用。通過創建民主、平等、合作的教學氣氛，可以使學生的心態、思維更加開放，進而可以調動學生學習的興趣和積極性。總之，為實現良好的教學互動，建立和諧的師生關系是非常必要的，但也絕非易事，需要教師不斷在教學實踐中有意識地進行探索和總結。

3.2 課堂互動與課外互動并重

課堂教學是實現教學目標和任務的重要教學環節，但不是唯一環節，互動教學也不應局限于課堂上進行，實現課外互動同樣對提升互動效應有著十分積極的促進作用。課外互動發生在課前和課后兩個教學環節中，如果說課堂教學是教學過程的主體，那么課前和課后教學則是兩翼。在整個教學過程中，課前教學圍繞教學內容提出問題和線索，引導學生做好相關知識的預習和準備，為課堂教學做好鋪墊；課堂教學根據所提出的問題和線索，對各個知識點進行全面而系統的講解，指導學生解決問題；課后教學根據學生對知識的理解和掌握程度，進行具有針對性的復習、總結和輔導答疑，幫助學生鞏固和加深對知識的理解。由于知識具有連貫性，對舊知識的復習和總結也是對新知識的重要準備，課前、課后兩個教學環節并無明顯界限，也可同時開展，因此課外教學在整個教學過程中發揮著承上啟下的作用，成為連接課堂教學的重要紐帶，亦是對課堂教學的重要補充。

課堂互動與課外互動均是構建互動教學的組成元素。課堂教學是教學過程的主體，通過課堂互動引發的互動效應可顯著提升教學效果，但課堂互動往往局限于課堂之上，互動的空間和時間有限，導致互動形式受限，不易充分激發互動效應。由于課外互動相對不受時間和空間約束，靈活度更高，形式更加多樣化，有些在課堂上不易開展的互動形式都可在課外互動中完成，比如為鍛煉學生的空間思維能力，讓學生用橡皮泥、泡沫等制作組合體或零件模型來輔助學習;比如為了突出工程圖學課程的實踐性，組織學生去參觀實習等，這些都只能通過課外互動來實現。可見，課外互動可以在課堂教學之余，通過其自身所具備的一系列優勢對課堂互動進行必要的補充，完成一些在課堂教學中無法完成的教學實踐，使得課堂互動能夠得到更為充分的拓展和延伸。因此，課堂教學與課外教學并非兩個獨立不相干的教學環節，而是相輔相成、一加一大于二的關系，堅持課堂互動與課外互動并重，能更有利地激發教學互動效應，提升教學效果。

3.3 豐富教學互動的形式

在建立和諧師生關系以及同時抓好課堂互動與課外互動的良好基礎上，可在師生間、生生間借助課堂和課外兩個教學環節，進一步豐富教學互動的形式。對于課堂教學，提問回答、分組討論、主題辯論、角色互換等是采用頻率較高的互動形式，而隨著計算機、多媒體技術的不斷發展，可以更廣泛地將三維造型、三維繪圖軟件、多媒體學習系統等要素引入到互動中來，這些新要素往往更容易激發學生學習的興趣和積極性，使學生更愿意參與到互動中來，并親自動手操作，教師也可借此充分發掘學生的潛質，讓其在課堂上將心和手一起動起來，充分展示自己的才能，并最終掌握知識。課外教學所要達成的一個重要目標就是讓學生溫故而知新，在這一過程中學生往往會遇到一些自己難以解決的困難，需要與教師進行及時溝通和討論，這時可以采用輔導答疑、座談交流、網上討論、實踐學習等靈活多樣的互動形式，更有效地達成教學目標。

4 培養目標需關注學生綜合素質的提高

在工程圖學教學中，教師不僅要傳授專業知識，還應注重提升學生的綜合素質，讓學生在進行課程學習的同時，動手能力、創新能力、團隊合作能力、交流能力等都得到鍛煉和提高。

當前大部分工科學校的工程圖學課程一般都安排在大學一年級。大一的學生剛從高中畢業，還不具備本課程所需的前期知識，如空間思維能力、機械設計、零部件設計及加工等理論知識及實踐能力等，也沒有相應的工程經驗，所以學生不太容易理解合理標注尺寸的基本概念，不清楚零件圖和裝配圖上的技術要求，更難根據已有的制圖知識進行初步的設計和加工。因此，可安排和組織學生適當地參加一些實驗課及學科項目競賽，讓學生有機會親自操作機床，設計制造出一些相對簡單的零件，并將其裝配起來。在項目競賽中，鼓勵學生組隊參賽，要求參賽隊編制項目方案、時間節點規劃、技術文檔特別是設計圖紙等。項目競賽結束后，要求每個參賽學生通過PPT等形式，講解自己所做工作，并回答老師和同學提問。通過此類活動，既鞏固了學生的專業知識，同時也提高了其動手能力、創新能力、團隊合作意識以及交流能力等，從而提高了學生的整體綜合素質。

5 結語

工程圖學旨在培養學生掌握科學思維方法，增強學生的工程和創新意識，發揮工程基礎教育的平臺作用。實踐是檢驗真理的唯一標準，也是檢驗學校傳授給學生知識和能力成效的唯一標準。在教學中應不斷總結教育方法中的種種弊端，打破過分強調學科體系的傳統教學觀念，與時俱進，更加突出課程的“實踐性”，滿足新時代背景下工程設計對制圖知識和能力的新要求；積極構建和諧的師生關系，關注課堂教學與課外教學全過程，堅持課堂互動與課外互動并重，采用豐富多樣的教學互動形式，充分激發互動效應，促進教學效果的提升及教學目標的達成。為滿足新時代人才培養的需要，應樹立全面提高學生動手能力、創新能力及團隊合作能力等綜合素質的培養目標。