工程制圖與識圖技能培養的信息化教學改革★

周 黎

(武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065)

工程圖是工程技術人員進行交流的一種無聲語言，工程制圖與識圖技能是高職道路橋梁工程技術專業學生必須掌握的一項核心技能，它包含了兩方面內容：一是工程制圖，二是工程識圖。工程制圖技能是將三維空間形體用二維平面圖表達出來的能力(三維到二維)，工程識圖技能則是通過二維平面圖識讀三維空間形體的能力(二維到三維)。

工程制圖與識圖技能的培養是一個循序漸進的過程，不能期待學生通過某一門課程或某個學期的學習一蹴而就，要達到熟練繪制和閱讀工程圖的目標，需要進行不斷的學習和長期的訓練，這就要求我們將工程制圖與識圖技能的培養貫穿于整個專業人才培養過程中。

1 工程制圖與識圖技能基礎訓練

我院在道路橋梁工程技術專業的第一學期開設了《工程制圖與識圖》課程。作為專業基礎課，《工程制圖與識圖》課程的教學目標是使學生掌握工程制圖基礎知識和幾何畫法并能夠作出三維圖形和簡單工程形體的各面投影，培養學生繪制和閱讀工程圖樣的基本能力。通過該課程的學習，在學生掌握了基本的制圖技巧，形成了一定的空間想象能力和形體表達能力后，再通過后續專業課的學習來進一步培養學生識讀復雜道路橋梁工程圖的能力。

1.1 《工程制圖與識圖》課程的發展

《工程制圖與識圖》課程的前身是《土木工程制圖》，它是建設工程相關專業一門非常傳統的專業基礎課，主要講授工程圖學相關知識?？紤]到高職學生的崗位實際需求，我們適當弱化了圖學相關理論的講授，強化了工程識圖和工程制圖技能的訓練，大大加強了課程的實踐性。理論教學內容主要包括投影理論，道路工程制圖國家規范等，除了理論教學外，還通過大量的教學案例和實踐訓練使學生熟練掌握工程制圖與識圖技能。

路橋專業教學團隊的老師們理清了《工程制圖與識圖》課程與《橋梁工程》《路基路面工程》《隧道施工技術》等銜接課程的關系，將工程制圖與識圖技能的培養目標分解到上述課程中，最終確定了適應高職路橋專業人才培養目標的《工程制圖與識圖》課程標準。

1.2 《工程制圖與識圖》課程的教學難點

常規的《工程制圖與識圖》課程教學手段有板書法、課件法、動畫模型法等，但在教學實踐中均體現出一些不足：

1)板書法。板書法是老師使用教學用尺規在黑板上演示作圖步驟的方法。優點是繪圖過程表達清晰，便于學生模仿學習，缺點是作圖耗時太長，在有限的時間內無法承載更多的教學內容，教學效率低，且學生往往會感覺枯燥，無法提高他們的學習積極性。

2)課件法。課件法是目前最常用的教學方法，優點是授課效率高，缺點是實踐性較欠缺，如果不配合相應的實訓訓練，授課內容學生很容易看過就忘，難以形成深層的理解記憶，達不到靈活應用所學知識的目標。

3)動畫模型法。傳統的制圖相關課程會用到幾何模型來向學生進行展示講解，但由于教學模型種類太少不能滿足專業教學需求，且購買、攜帶、存放幾何模型也非常不便，所以現在很少使用幾何模型，而是更多的使用動畫模型。動畫模型的優點是生動、有趣味性、存儲攜帶方便，容易引起學生的學習興趣，缺點是制作困難，如果購買服務的話費用較高且手續繁瑣，很難及時滿足教學需要。

除了上述提到的教學手段方面存在的不足以外，在教學模式上也亟待改革?！豆こ讨茍D與識圖》是一門對形象思維要求很高的課程，經過多年教學實踐經驗總結，我們發現學生對于本門課程的學習難點主要在于空間想象能力不足，學生很難準確做到二維圖形和三維模型之間的自由轉換，解決這一難題的有效途徑是將教學情境由抽象轉變為具象，同時配合大量實踐訓練，學生見的多畫的多，自然能形成屬于自己的一套方法，這就需要大量的實訓課時才能實現。我院的《工程制圖與識圖》課程共52個課時，一方面課時有限，一方面教學內容多任務重，如何能在有限的時間內保證教學質量提高學習效率是一個難題。

2 工程制圖與識圖技能專業訓練

通過《工程制圖與識圖》課程的學習，學生掌握了基本的制圖識圖技巧，形成了一定的空間想象能力和形體表達能力，為接下來的工程制圖與識圖技能專業訓練打好基礎。

道路橋梁工程技術專業涉及包括路、橋、隧在內的多種結構類型，每一種結構類型相互獨立又存在多種復雜的結構體系，很難用一門課將以上所有結構類型的教學全部涵蓋，因此我院開設了《橋梁工程》《路基路面工程》《隧道施工技術》等專業課。專業課主要教授學生各種道路橋梁相關結構物的構造形式以及施工方法，而識讀工程結構物圖紙是教學重點之一。

由于專業課內容多、難度高，各種工程結構物的構造特別是異形結構構造難以找到合適的模型進行展示，而學習難度的增加也會導致學生產生厭學情緒，因此教學上的困難比《工程制圖與識圖》課程更大。

3 信息化教學改革與實踐

3.1 信息化教學手段

總結工程制圖與識圖技能培養最核心的困難主要是以下幾點：缺少合適的教學模型；課程時長有限；識圖過程太抽象學生接受困難。針對這些問題，我們采用了信息化手段予以解決。

1)用三維建模軟件制作符合教學需要的三維模型庫。經過教學團隊討論研究，我們首先將路橋專業學生應該熟練掌握的幾種工程結構進行分類，然后根據不同類型的工程結構物按照由淺入深的原則設計典型教學案例和實踐項目，再將這些項目分解到各門課程中，由任課老師根據學生的具體學習狀態靈活把握。

三維建模軟件主要是用到AutoCAD和Revit兩種，AutoCAD的操作比Revit簡單，Revit的優點則是可以參數化，建出來的模型更精細。BIM技術應用是未來的發展趨勢，因此我們今后建設三維模型庫將更多的使用Revit軟件建模。

2)開展線上線下混合式教學。線上線下混合式教學便于學生課前預習課后復習，提高了學習效率。另外，我們將教學重難點錄制成微課上傳到線上教學平臺提供給學生進行自主學習，解決了課時限制的問題。線上學習平臺還能夠記錄每位學生的學習狀態，可以作為考查學生的參考。

3)注重思維過程引導，化抽象為具象。工程制圖是由三維到二維的過程，學生比較容易接受；工程識圖則是由二維到三維的過程，需要一定的抽象思維能力，學生接受起來往往比較困難。在指導識圖方法時，有別于傳統的純理論講授，我們的老師將抽象的識圖過程用三維建模軟件一步一步展現出來，將抽象問題具象化，創建立體模型的過程就是識圖的思維過程，用視覺刺激代替聽覺刺激，既有利于學生理解，又提高了教學效率。

3.2 信息化教學實踐

3.2.1 教學案例一：補繪形體三視圖中缺少的圖線

補繪形體三視圖見圖1。

1)教學目的：

a.使學生掌握識讀三視圖的方法；

b.培養學生的空間想象能力；

c.訓練學生繪制三視圖的能力。

2)教學過程：

a.老師一邊講授識圖方法，一邊用AutoCAD軟件建立形體三維模型：首先判斷該形體屬于切割體，是長方體被切割而成(如圖2所示)，長方體三維模型如圖3a)所示，從側面圖可知，長方體從側面被切去了一塊(三維模型如圖3b)所示)，從平面圖可知，剩下的部分又被切去了兩個角(三維模型如圖3c)所示)，最后形成的就是目標形體。由此完成了該切割體的識讀和三維建模。

b.要求學生獨立完成三視圖的補繪并檢查作業，對學生的學習情況做到心中有數。

c.使用AutoCAD的多視口顯示功能，將形體三視圖與形體三維模型對應起來講解每條圖線的對應關系(如圖4所示)，進一步講解三視圖的繪制方法，幫助學生勘誤，引導學生獨立思考(由于AutoCAD三維模型中不可見輪廓線也顯示為實線，因此要注意查看圖線的可見性)。

3)教學總結：

要向學生講解這個形體的三視圖畫法，傳統的教學方法一般是用理論講授配合ppt展示，但理論講授不夠立體形象，學生比較難以想象該形體的空間構造，如果要制作ppt動畫，過程又比較繁瑣，而且ppt動畫展示動作較快，學生往往還沒有消化理解就進入了下一步，不利于學生深入思考。現在我們用三維建模軟件來對該形體進行實時建模，將抽象的識圖思維過程形象化，便于學生準確接收老師要傳達的信息，同時提高了學生的參與感和學習興趣。

3.2.2 教學案例二：識讀橋臺構造圖

橋臺圖見圖5。

1)教學目的：

a.使學生掌握橋臺結構構造；

b.培養學生識讀工程圖的能力。

2)教學過程：

a.橋臺可以看作是一個疊加體，由基礎、臺身、臺帽和支座墊石組成，閱讀橋臺圖可以用識讀疊加體三視圖的方法來進行。

b.分別看懂基礎、臺身、臺帽和支座墊石的形狀和尺寸，然后看懂各組成部分之間的位置關系，將它們組合起來就能夠得到完整的橋臺。講授組合體識圖方法的同時，用Revit軟件建立橋臺模型，并向學生進行360°展示，幫助學生熟練掌握橋臺構造(如圖6所示)。

c.橋臺是橋梁工程的重要組成部分，其構造比較復雜，對于高職學生有一定難度，是學習重點也是學習難點，因此我們將橋臺的識圖和建模過程錄制成微課，上傳到線上教學平臺，方便學生重點學習。

3)教學總結：

橋梁結構復雜多樣，要講清楚橋梁構造最好的方法就是使用三維模型。在教學中用Revit軟件建立橋梁模型，既能夠幫助學生掌握橋梁構造，又能引起學生對學習Revit軟件的興趣，同時方便快捷、省錢省力，再配合微課教學，就能達到事半功倍的效果。

4 教學改革成果

經過三年多的教學改革實踐，我院路橋專業學生工程制圖與識圖技能的培養取得了良好效果，學生完成作業和實踐項目的情況也有很大改善。我們的學生于2019年和2020年連續兩年參加“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽(道橋類)，均獲得了團體三等獎及多個單項二等獎、單項三等獎的好成績，這是對我們教學工作的極大鼓勵和肯定。

5 結語

工程制圖與識圖技能是每位高職道路橋梁工程技術專業學生必須掌握的一項核心技能，在教學過程中，要把它講透徹講明白看起來簡單實際很有難度。我們采取的教學方法取得了不錯的效果，但同時也存在一些問題，比如：某些復雜的工程結構三維建模困難；部分學生學習主動性較差，線上課程學習情況不理想等。我們將繼續與兄弟院校和合作企業進行交流，在今后的教學工作中不斷學習、改進，力爭做到與時俱進，為專業人才培養服務，為企業輸送合格人才。