“分解式作圖訓練”在工程制圖課程教學中的應用

趙勝華 劉 晶 張 敏

（桂林理工大學土木與建筑工程學院，廣西 桂林 541004）

0 引言

工程制圖課程是以幾何學為基礎，以投影法為方法，研究幾何形體的構成、表達及工程圖樣繪制、閱讀基礎的工程基礎課，具有基礎性強、教育功能豐富、授課專業多等特點。課程主要培養學生的空間思維能力和空間想象能力，并訓練其運用有關的國家制圖標準、規范，繪制工程圖的基本技能。隨著工程制圖課程的課時壓縮和互聯網技術的介入，學生的手工繪圖訓練時間越來越少，導致其手工繪圖能力越來越弱，這不僅不利于理論知識的掌握，更不利于“工匠精神”的培養。經過不斷的探索和創新，本文針對工程制圖課程教學中遇到的問題，結合課程思政的要求，提出“分解式作圖訓練”的繪圖訓練方式，將傳統的手工繪圖方式進行改進，在不額外增加負擔的情況下，達到提高學生的手工繪圖能力和培養其工程素養的目的，從而提高教學效果。

1 工程制圖課程教學現狀與存在的問題

工程制圖課程的授課專業大致可分為大學本科機械類、大學本科非機械工科類和大學本科非工科類三種類型，由于采用學分制的教學管理制度，各個高校的工程制圖課程授課學時受到了極大的壓縮。以桂林理工大學為例，本科非機械工科類和本科非工科類專業的工程制圖課程課時總量由原來的48～80 學時壓縮到了現在的32～64 學時，其中學生數較多的土木類、測繪類及環工類等專業均為32 學時。在課時總量普遍減少的基礎之上，如何提高工程制圖課程的課堂教學質量是每位授課教師面臨的難題。

在此背景下，很多高校教師開展了相應的教學改革并取得了豐富的教改成果，既構建了很多有影響力的課程教學體系，也形成了一些有實操意義的教學方法。在教學體系的構建方面，典型的做法是將工程制圖課程融入學生專業能力培養的全過程當中，加強基礎課和專業課的聯系，避免單個課程的封閉式改革，提倡課程鏈的整體改革與優化等。在教學方法的實踐方面，主要做法是將計算機繪圖、慕課、雨課堂和自建立體模型庫等教學工具和手段，引入傳統的課堂教學當中，并形成一些有特色的混合式教學法。以上教改成果對提高工程制圖課程的教學質量具有十分積極的意義。但是，對于大部分高校而言，工程制圖課程仍然是一門獨立的基礎課，與其他專業課的聯系并不緊密。而課程教學體系的改革涉及面廣，需要學校或學院從宏觀層面去協調資源的分配，對于普通授課教師來說不具有實際的指導意義。

此外，隨著社會的發展和科技的進步，各高校為授課教師提供了各種便利的條件，桂林理工大學也不例外。有了各種便利條件，線上線下等“互聯網+”教學方式得到了廣泛的發展和應用。盡管教學手段多樣，但絕大部分工程制圖課程的課堂教學活動仍然遵循“理論知識講授—課堂練習—總結—課后練習—講評—新的理論知識講授”的過程。其中，工程制圖課程中的“理論知識”并不難理解，講授所需的時間也不多，而學生們在課堂練習和課后練習中需要花費大量的時間和精力。因此，如何通過練習讓學生掌握繪圖規范和繪圖步驟才是教學的重點和難點。經過多年的教學觀察，學生們在工程制圖課程作業的練習中存在以下一些問題。

（1）學生們的學習能力及動手能力有差異。學習主動性反映學生的學習態度，而學習能力是客觀存在的事實。通過高考進入高校的絕大部分學生都具有較好的學習能力，對工程制圖課程的理論知識點學習不會太大障礙。俗話說“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，有些同學理論學得很扎實，在做練習的時候卻不會或不敢動筆畫圖，或者是沒有按照規范去畫圖。

（2）部分學生的空間想象能力較差，在立體模型和平面圖形的相互轉換過程中很吃力，特別是在組合體的讀法、畫法和軸測圖的表達方面。還有些同學雖然理解立體模型，但是圖線表達得并不完整，比如很多同學會遺漏曲面組合體中的相貫線。對于此類情況，常規教學手段的教學效果并不明顯，因此，如何幫助碰到諸如此類情況的同學也能通過工程制圖練習提高繪圖能力，是值得思考的問題。

2 “分解式作圖訓練” 的實施

2.1 “分解式作圖訓練”的內容

工程制圖課程的教學內容呈現出模塊化和循序漸進的特點，模塊化是指知識點可以歸納為投影體現、點線面的投影、基本立體的投影、平面與立體相交、立體與立體相貫、組合體的畫法和讀法、軸測圖畫法和剖視圖畫法等主要內容；而這些知識點又是環環相扣，互為基礎的，比如點線面的投影是立體投影的基礎，平面與立體相交等又是組合體畫法的基礎等，而要掌握這些知識點需要通過課堂練習來熟悉，課后練習來鞏固。因此，在整個的工程制圖課程學習過程中，同學們的整體感覺就是畫圖時間多。而針對練習中存在的各種問題，筆者嘗試了一種新的繪圖訓練方法，并將其稱為“分解式作圖訓練”。以圖1 所示組合體的三視圖畫法為例，該組合體可視作由三個簡單形體構成：形體①為長方體底板，形體②為帶圓角和圓孔的長方體立板，形體③為切角梯形棱柱；圖2 為畫組合體三視圖的分解作圖步驟，第一步先畫形體①三視圖；第二步是從零開始畫好形體①三視圖后再畫形體②三視圖；第三步是從零開始依次畫好形體①、②三視圖后再畫形體③三視圖并整理、檢查、加深圖線。

圖1 組合體

圖2 畫組合體三視圖

2.2 “分解式作圖訓練”的優點

實際上，該繪圖步驟是教材上有關組合體三視圖繪圖步驟的分解說明，初學者看到該分解說明基本能理解，學習能力較好的同學能按照分解說明畫出組合體的三視圖，但實際情況是很多同學畫出的三視圖會存在不滿足“三等”關系、漏線甚至畫錯等問題。也就是說，雖然學生們看明白了怎么畫，但是繪圖時并未嚴格按照教材上所示的繪圖步驟來做，而工程繪圖就如建造樓房一般，先打好基礎才能修上部結構，沒有循序漸進的繪圖步驟就會出現各種問題，再多的練習也只是在重復之前的錯誤，練習的效果就會大打折扣。讓學生看明白繪圖步驟是一回事，將其轉化成自己的繪圖行為是另一回事，因此，“分解式作圖訓練”的練習方式具有以下優點：

（1）能加深同學們對繪圖步驟的理解和記憶。分解式作圖訓練的每一步驟都是從零開始繪制，并在前一部分內容的基礎之上畫出下一部分，強化記憶了繪圖步驟，大量練習的目的就變成了繪圖步驟和方法的掌握，讓同學們做到“想明白”和“畫得對”之間的協同統一。

（2）能嚴格約束同學們按繪圖步驟作圖。這里的“約束”包括兩個方面，一方面大部分同學能通過該訓練方式更深刻地理解繪圖步驟；另一方面所有同學采用該訓練方式通過完成課后作業，杜絕了部分同學因偷懶等原因對照答案照抄的“無用練習”。長此以往，從而達到通過課堂及課后練習鞏固繪圖步驟的作用。

（3）能培養同學們嚴格按步驟做事的工程素質。俗話說“不積跬步，無以至千里”，無論是畫組合體的三視圖還是繪制工程圖樣，都是畫完一個部分再畫另一個部分，具體到工程施工也是如此。通過分解式作圖訓練，能讓同學們明白再難的工作都可以分解成多個簡單工作后依次完成，培養他們良好的工程素質。

2.3 “分解式作圖訓練”的不足及對策

雖然“分解式作圖訓練”的訓練方式具有許多優點，但是每一步驟都從零開始繪制的作圖過程會大大增加同學們的繪圖工作量，教師在教學過程中通過以下措施來進行彌補。

（1）選取有代表性的練習題采用“分解式作圖訓練”練習。如平面與曲面立體相交后求三視圖中，選取截交線類型為曲線的這類立體練習；組合體的三視圖畫法中，選取一兩個疊加構成形式和切割構成形式的立體練習；諸如此類，越是畫圖步驟多，構型復雜的組合體可采用該訓練方式，同時，可以適當減少單次練習題目的數量。通過此類練習，結合教師的反復提醒和指導，經過一個學期的訓練，同學們基本養成了按照繪圖步驟畫圖的習慣，提高了繪圖能力。

（2）可以適當采用軟件繪圖替代手工畫圖。相比手工畫圖，計算機繪圖更加的快速，畫出的效果也更好，工程制圖與AutoCAD 的融合等教學方式也是提高教學效果的一種思路。現在的大學生接觸電腦機會多，教師可以通過課外時間教授他們操作AutoCAD 繪圖軟件，或提供學習資料，讓同學們初步掌握計算機繪圖技能，從而提高繪圖效率。該方式只能適合部分有條件的同學，并適當引導，教學過程中主要還是要求以手工畫圖為主。

2.4 “分解式作圖訓練”的教學效果

筆者于2021 年春季學期，在土木專業2020 級A班的工程制圖課程教學過程中采用了“分解式作圖訓練”訓練方式，同時選取B 班作為對照班級，兩個班級的生情、學生數量相當，教學進度相同。從平時的作圖練習來看，A 班的同學們表現更好。通過兩個班級在學期末的綜合成績對比可以看出：A 班的不及格率及合格率更低，而中等偏上的成績比率更高，兩個教學班中良好及優秀的比例相當，說明“分解式作圖訓練”訓練方式對提高及格率，拔高平均成績起到一定的作用。

3 結語

在縮減課時的大背景下，提高工程制圖課程的教學質量，特別是提高學生的手工作圖能力是每個工程圖學教師面臨的挑戰，“互聯網+”的各種教學方式和方法給老師的教學和學生的學習帶來了極大的便利，起到積極的作用，但是所有的理論學習終究還是需要通過大量的手工作圖練習來檢驗和鞏固。本文基于日常教學中發現的問題，嘗試采用了“分解式作圖訓練”的訓練方式，分析了其優缺點，驗證了其在教學中的效果，為提高工程制圖課程的教學效果提供了參考方法。