中意兩國“工程制圖”課程教材比較與分析

唐樂為，熊德紅，張愛軍，尚振濤，李 莉

（湖南大學 機械與運載工程學院，湖南 長沙 410082）

引言

“機械制圖”課程是機械類學生必修的專業基礎課程之一，通過課程教學過程引導學生完成“機械制圖”課程內容學習，促進學生立體空間思維的形成和發展，并具備機械制圖和識圖能力。根據新工科建設要求和協同育人教學目標，圖學教育工作者從課程體系、教材建設、實踐教學和教學模式等多個角度進行“工程制圖”課程教學改革研究，目的在于激發學生自主學習的積極性和提高學生的創新實踐能力。杜俊總結了國內“工程制圖”課程教學體系的問題，提出了融合三維建模技術的新型課程教學體系。李競闡述了新工程視域下機械制圖教材建設的改革方式，包含校企協同撰寫教材并引入虛擬現實技術等內容。朱文博提出通過增加機械零部件認知實踐教學，建立基于認知實踐和工程設計理念的“機械制圖”課程教學體系。從測繪實踐和課程思政教學分別探索了工程制圖測繪實踐課程的改革方式、融合課程思政元素的教學模式，并在教學實踐中取得了良好的教學效果。

教材作為課程教學內容的基本載體，是知識傳遞、課程建設和教學改革的基礎。蘇金英采用動態管理方法，根據邏輯順序和認知思維發展，重構并優化了部分工程制圖教材的知識點，體現了教學改革的時代性。寧利川建議引入工程實踐案例，適當增加機械制圖教材的廣度和難度。余江鴻構建了基于CDIO模式的“機械制圖”教學知識點，用以適應現代企業對機械人才的新需求。以上文獻根據不同教學理論的分析結果，優化了機械工程制圖課程教材內容和教學方法，具有一定的指導和參考意義。針對教材內容改革研究，另一種方式是對比研究不同國家的課程教材的異同點，通過吸收國外教材的優點，持續提高國內教材的國際化水平。大連理工大學舒宏就中日兩國機械類制圖教材知識結構和教學內容進行了詳細比較，提出了減少理論知識敘述并增加實踐應用內容等改革措施，對國內機械制圖教材改革和雙語教學具有啟發意義。朱秋寒研究了中日職業教育機械制圖教材的異同，總結了職業教育機械類教材內容應以實踐類知識為主線，并注重學生職業實用能力的培養，符合我國對新時代職業教育人才的具體要求。面向智能制造發展對專業技術人才能力的新需求，結合工程專業認證要求和新工科改革發展目標，新時代機械類復合創新型人才的能力培養應與時俱進，不斷發展提高。因此，通過研究工程類專業基礎課程工程制圖教材，不僅能夠明確教學內容對應的個人能力培養目標，而且可以指導工程制圖教材改革和機械工程專業建設，以適應現代社會快速發展對機械類專業人才能力需求的新變化。

本文從工程制圖教材構架、知識要點分析和工程創新能力培養三個角度，分析了中意兩國工程制圖教材的異同點，提出國內工程制圖教材內容改革和教學模式改進的新方向，以期對新時代智能制造背景下工程制圖課程教材建設、教學改革、國際化教學等方面起到一定的啟發和參考作用。

一、教材選擇

從20世紀50年代后期開始，國內工程制圖教育工作者以蘇聯教材為基礎，陸續出版了多種校版工程制圖教材，滿足不同高校對人才培養目標的要求。雖然國內教材在各章節內容的深度和廣度上略有區別，但是大多數教材之間重疊內容較多。意大利帕多瓦大學于1222年建校，是歐洲歷史最悠久的四大高等教育院校之一。因此，本文選取意大利帕多瓦大學機械工程專業本科生的“工程制圖”課程教材，作為意大利工程制圖教材分析對象。結合湖南大學工程類專業現用“工程制圖”課程教材，以湖南大學《工程制圖》（第5版，2019年出版）和意大利帕多瓦大學“工程制圖”課程教材（2018年 上 冊，2020年下冊）（以下統稱為意大利教材）為例，進行中意兩國工程制圖教材內容的比較與分析研究。

二、教材構架

課程教材作為連接教師和學生的關鍵橋梁，是傳遞知識和培養能力的紐帶。教材內容構架方式不僅有利于專業教師組織教學活動和實現知識輸出，還需要從學生接受的角度出發，有利于課程知識的接收和內化。目前，國內工程制圖教材多沿用蘇聯教材體系的學科邏輯關系強、強調理論知識的編寫特點，大部分教材缺少實際應用場景和內容。雖然這類教材更適合教師實現系統嚴謹的教學過程，但是并不能有效促進學生對知識點的內化和能力的培養，從而阻礙受教育者空間思維的形成與發展。

王彩芬在討論中美微積分教材中提到教學過程需要將知識內容與個體已有的認知結構相聯系，突出以學生為本的教材構架模式，實現學生知識內化和發展作為教學活動的最終目標。中意兩國工程制圖教材構架對比也體現了不同點。如在講解《正投影》章節內容時，意大利教材首先給出了正投影的概念，接著比較了第一角投影（歐洲、中國）和第三角投影（美國）的定義，分別以手電筒和照相機原理說明兩者的區別，使得兩種投影方式的概念變得形象生動，易于學生接受。中國教材根據定義投影面與光源、觀察者之間的位置關系，從理論上區分第一角投影和第三角投影。雖然兩種教學方式都能傳遞相同的教學內容，但是從學生視角出發，意大利教材的描述方式更有利于連接學生現有的認知內容，即新知識能夠固著在個人認知體系中，為后續應用提供長期的知識儲備。因此，國內工程制圖教材的構架可以嘗試思考工程制圖理論知識內容與受教育者已有認知范疇的關聯，探索最佳結合點，有利于工程制圖知識點的內化和吸收。又如，意大利教材在講解斜視圖內容時，采用換面法的思路進行講解，在復習換面法知識點的同時，體現了斜視圖表達的意義，即傾斜于基本投影面的復雜幾何體表面的真實特征表達方法。這種講解方式基于換面法知識點的內容，將斜視圖作為換面法知識的延伸，有利于斜視圖知識點的學習。

三、知識要點

不同于參考文獻［9，10］中關于中日機械制圖教材的對比方式，考慮到中意兩國語言系統的不同，本文不針對教材總字數進行統計比較。對于教材知識要點，對比分析僅從教材章節標題、頁數和圖例數三個方面，總結了中意兩國的教材內容和知識分布情況。

分析表明，中意兩國工程制圖教材知識要點基本一致，但在側重點的編寫順序上存在較大差異。意大利教材涉及畫法幾何的內容，但其分布在其他章節內容中。詳細閱讀中意兩國工程制圖教材后發現以下編寫特點：（1）湖南大學工程制圖教材的點投影、直線投影和平面投影內容集中在意大利教材《正投影》章節中介紹，但意大利教材相關內容不多，講解簡潔；（2）針對中國教材中的《基本體的投影》，部分內容對應意大利教材中的《幾何結構》，相對而言，意大利教材更加注重對幾何結構的認知，并給出了詳細的尺規畫圖步驟。（3）國內教材中的《立體表面的交線》對應于平面與立體表面的交線，出現在意大利教材中的《剖視圖和展開圖》章節，以求截面實形問題引入并介紹了換面法的原理和步驟，最后與后續斜視圖內容呼應，強化了換面法的應用；中國教材中的《組合體的投影》章節也安排在意大利教材《剖視圖和展開圖》章節組合體小節中，內容相對簡潔。

相對于國內機械制圖教材畫法幾何部分采用“點—線—面—體”的學科邏輯順序撰寫相關內容，意大利教材在介紹了常見的幾何圖形和立體幾何后，通過《正投影》的方法給出了三平面投影，最后結合三面投影講解立體上點線面的投影特點。關于畫法幾何知識要點，中意兩國教材的不同點體現在中國教材知識點較為集中；而意大利教材中的畫法幾何內容與工程表達及應用章節聯系更為緊密。

意大利工程制圖教材的特點還體現了教學內容的廣度。比如，第7章《制圖和機械加工》以較大篇幅介紹了常見機械加工方式及對應的常見機械零件工程圖例；第9章《尺寸標注和測量》將尺寸標注知識點和零件尺寸測量方式相結合，從根本上厘清了尺寸標注規定的原因并強調了注意事項。考慮到中意兩國基本國情和高等教育模式的差異性，意大利教材《幾何公差》和《尺寸公差》兩個重點章節在國內工程制圖教材中有相應介紹但并未重點展開。總體而言，意大利工程制圖教材內容詳盡，制圖知識點與機械加工及機械設計內容關聯性更強；國內工程制圖教材內容簡潔凝練，在畫法幾何部分理論性強、難度大，重點突出了培養學生制圖和識圖能力的特點。

四、工程創新能力

國內工程制圖教材側重于制圖和識圖知識的學習與掌握，受限于學時要求，涉及相應知識的應用和實踐較少；意大利教材的實踐內容較多，比如第8章《工業設計》和第12章《產品開發和生命周期》。引入工程應用需求，設計符合消費者預期的功能產品，有助于促進學生將知識點應用到具體產品的開發情境，從而培養和提高工程創新能力。意大利教材注重三維軟件的學習，根據章節內容選取相近的軟件模塊內容穿插在每章習題后，形成理論和軟件應用相結合的滲透式教學過程。因此，國內工程制圖教材適當增加實踐和創新內容，并與制圖理論知識相融合，對提高學生的工程創新能力有不可替代的作用。

五、教材改革思考與啟發

基于中意兩國“工程制圖”課程教材內容比較分析，結合課程教學實踐和經歷，對工程制圖類教材的改革研究進行了一些思考，得到了以下三點啟發。

1.工程制圖知識以教材為載體，在教師和學生之間實現傳遞，其效率取決于教材內容的構架方式。教師作為知識的輸出者，通常采用“定義—定理—證明—實例”的課程講授模式；學生作為知識的接受者，對內容的接受程度更多取決于個體認知領域與新知識的關聯程度，教與學的差異性使得教師教學效果及學生對知識點的掌握程度表現出較大的個體差異性。借鑒意大利教材的特點，通過采用融入學生現有認知體系的課程知識構架方式，與工程制圖知識點相結合，使新知識固著于已有認知體系，完成專業知識的傳遞和內化過程。

2.中意兩國工程制圖教材的知識點側重和內容分布區別較大。國內教材通常將畫法幾何和機械制圖內容區分并獨立成章，先講授畫法幾何“點—線—面—體”的相關內容，然后過渡到零件圖和裝配圖內容。意大利教材先給出基本幾何立體的類型，再從立體投影圖中分析點線面的投影規律。將畫法幾何知識點按工程制圖知識點需求分布在對應的章節是意大利工程制圖教材知識點分布的特點之一。

3.“工程制圖”課程的總體目標為表達產品設計思想服務，促進學生立體空間思維能力的形成和發展。國內工程制圖教材注重工程制圖和識圖能力的培養，意大利教材強調培養工程類學生的產品開發和設計能力。在實踐教學內容方面，國內教材相關內容較少。在新工科建設的創新復合型人才培養目標下，適當增加實踐教學和產品設計內容，將有利于大學生工科創新能力的發展。

結語

面對智能制造背景下新工科建設的需求，通過對比中意兩國工程制圖教材內容，分析了兩國教材在內容構架、知識點分布和工程創新能力培養三個方面的差別，從而提出關于工程制圖教材改革的兩點建議，即改變畫法幾何理論知識分布和適當增加實踐應用內容，以期對新時代機械制圖課程教材改革和工程創新人才的培養，起到一定的推動作用。