季陽萍

（太原科技大學(xué) 化學(xué)與生物工程學(xué)院，山西 太原 030021）

0 引言

圖學(xué)是用圖形傳播文化知識、科技文明的載體，是促進(jìn)人類社會由低向高不斷發(fā)展的重要途徑。我們至今看到的最古老的人文始祖伏羲和女媧的畫像中就有了 “規(guī)”“矩”“垂”3種重要的測繪工具，人們常用“左圖右書”來描述和傳播科技文化，聯(lián)合國將不會讀圖、不會使用計算機的人列入信息時代的“新文盲”［1］。這些都充分說明圖形繪制在人類文明的發(fā)展中有著很重要的地位。這里，筆者根據(jù)多年教學(xué)實踐和與同行的交流所得，論述了目前工程制圖課程教學(xué)中存在的問題及其應(yīng)對策略。

1 圖學(xué)教學(xué)中“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”的兩極化及其影響

1．1 圖學(xué)教學(xué)中“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”兩極化的存在

在調(diào)研中了解到，目前工程圖學(xué)的教學(xué)領(lǐng)域里出現(xiàn)了兩種極端的傾向：一方面是過于留戀“傳統(tǒng)”的技藝，對“現(xiàn)代”的東西接受緩慢，不能跟上發(fā)展的步伐；另一方面是單純追求“現(xiàn)代”的東西，對“傳統(tǒng)”的繪圖、讀圖技巧丟失嚴(yán)重，直接影響到對制圖的理解和應(yīng)用。這種兩極化主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）以教師為中心授課。當(dāng)前教師授課雖然采用了模型、多媒體的課件，一定程度上提高了課堂教學(xué)效率，但課堂教學(xué)仍以傳授知識為主，忽略學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升。

（2）課程體系、教學(xué)內(nèi)容沒有與時俱進(jìn)，與人才需求脫節(jié)。很多學(xué)校由于時時有限，工程制圖課程教學(xué)內(nèi)容仍局限在傳統(tǒng)內(nèi)容范圍，即使加入了計算機繪圖，內(nèi)容也只局限于AUTOCAD的操作應(yīng)用。

（3）實踐課程課時不足，缺乏必要的實踐性訓(xùn)練，動手能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)上缺乏有效的途徑。

（4）對學(xué)生學(xué)習(xí)效果缺乏科學(xué)、合理的評價方式，很多學(xué)校仍然以傳統(tǒng)的考試方式為主。

1．2 兩極化對圖學(xué)教學(xué)的影響

由于對圖學(xué)教育中傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)的認(rèn)識差異，嚴(yán)重影響了學(xué)生對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中常常出現(xiàn)以下情況：在方案設(shè)計階段，不會繪制方案草圖，徒手繪圖能力較差；在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，不會選擇裝配體的表達(dá)方案（如主視圖的選擇等）；在繪制裝配圖階段，不能完全按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正確表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)件、常用件；在拆畫零件圖階段，不能正確表達(dá)零件的加工信息，甚至出現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)與裝配體不一致。許多機械類專業(yè)畢業(yè)的大學(xué)生畫不出正確用于生產(chǎn)的工程圖紙。

2 “傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”教學(xué)的融合策略

2．1 以國際先進(jìn)的教學(xué)理念引導(dǎo)融合

美國密西根大學(xué)突出培養(yǎng)工科學(xué)生的3種能力：（1）把想法變?yōu)閳D形的能力；（2）把圖形變?yōu)槟Ｐ偷哪芰Γ唬?）把模型變?yōu)楫a(chǎn)品的能力。這3種能力都以形象思維為基礎(chǔ)。其中第一種能力通過傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)內(nèi)容即可解決；第二種能力雖然通過傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)也能解決，但是效果欠佳，最有效的方法是借助于計算機三維建模技術(shù)，幫助學(xué)生直接將圖形變?yōu)槟Ｐ?；第三種能力則是要以前兩種能力為基礎(chǔ)，結(jié)合專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練而獲得［2］。

學(xué)生的這3種能力是系統(tǒng)的、不可偏廢的，教師只有用先進(jìn)的教學(xué)理念調(diào)整、融合傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)手段，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的、素質(zhì)全面的工科學(xué)生。

2．2 以全國圖學(xué)大賽的內(nèi)容導(dǎo)向融合

自2008年以來，每年由教育部組織，由教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會和中國圖學(xué)學(xué)會制圖技術(shù)專業(yè)委員會聯(lián)合舉辦了 “全國大學(xué)生先進(jìn)圖形技能與創(chuàng)新大賽”。其宗旨：其一，考察學(xué)生的工程圖形表達(dá)能力，考察學(xué)生的繪制和閱讀工程圖樣的能力；其二，考察學(xué)生的空間思維能力及其創(chuàng)新能力；其三，考察學(xué)生的空間思維以及分析和解決空間問題的能力；其四，考察學(xué)生的工程意識及其工程思想方法；其五，考察學(xué)生的認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。

這一比賽的特點：一是規(guī)范，采取了政府支持、專家主導(dǎo)、學(xué)生主體、社會參與的組織運行模式；二是規(guī)模大，參賽人數(shù)多，具有權(quán)威性和影響力；三是涉及的專業(yè)知識面廣，大賽分為機械類、建筑類、水利類和道橋類。以機械類為例，其中包括機械制圖（手工）、金屬工藝學(xué)、機械原理、機械零件、材料力學(xué)、三維建模（計算機繪圖）等多門課程；四是綜合應(yīng)用性強，競賽題目中大都是工程實踐知識，必須依靠多學(xué)科知識才能完成［2］。

大賽每年舉辦一屆，至今已經(jīng)舉辦了七屆。競賽中規(guī)定了組隊規(guī)模、競賽時間、競賽規(guī)則及評審要求等，將傳統(tǒng)的手工制圖基礎(chǔ)和現(xiàn)代圖學(xué)建模結(jié)合在一起。圖學(xué)大賽，無形之中引導(dǎo)了教師教學(xué)理念的改變和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，同時圖學(xué)教學(xué)中“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”兩極化現(xiàn)象也得到了調(diào)整。

2．3 以改變系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)融合

對于各類圖學(xué)教育，不要再人為地將“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”分開，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)的內(nèi)容和時間，制圖教師素質(zhì)應(yīng)全面，“兩輪”齊全，“兩翼”齊備。

圖學(xué)教學(xué)改革分兩步走：一是將投影原理、制圖基礎(chǔ)和計算機繪圖3個模塊放在低年級開課；二是將專業(yè)圖放到高年級進(jìn)行，參數(shù)化CAD在畢業(yè)設(shè)計中進(jìn)行。這樣既有利于學(xué)以致用，也解決了低年級學(xué)生在不了解專業(yè)的情況下，難于掌握專業(yè)圖的困難。

以機械類課程為例，將《機械制圖》《機械零件》《機械原理》融為一體，成為一門課。首先從《機械設(shè)計》原理入手，講投影原理、制圖基礎(chǔ)和計算機繪圖；其次將專業(yè)制圖與《機械原理》及設(shè)計融合在一起；最后用CAD軟件繪制零件圖、裝配圖。

投影理論是教材的主線，充分融合機械制圖和幾何畫法的內(nèi)在聯(lián)系；增加徒手繪草圖訓(xùn)練，為進(jìn)行現(xiàn)代工程技術(shù)設(shè)計尤其是創(chuàng)意設(shè)計打下基礎(chǔ)；結(jié)合平面圖形、基礎(chǔ)立體和組合體、零件圖、裝配圖等，將構(gòu)型設(shè)計的訓(xùn)練貫穿到全教學(xué)過程中，有效地培養(yǎng)形體想象、空間思維、創(chuàng)新和創(chuàng)造能力，誘發(fā)和調(diào)動學(xué)生潛在知識和非智力因素；選用AUTOCAD軟件，并將計算機繪圖貫穿到全過程中。恰當(dāng)融合傳統(tǒng)和現(xiàn)代的教育手段。

2．4 以圖學(xué)理論標(biāo)準(zhǔn)技能的教學(xué)深化融合

圖學(xué)教學(xué)應(yīng)該從圖學(xué)理論、圖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和作圖的技能與技巧3個方面逐漸進(jìn)行深度融合［3］。

（1）圖學(xué)理論融合。理論來自于實踐，反過來又指導(dǎo)和推動著實踐活動。近幾十年來，我國的圖學(xué)理論一直在隨著社會生產(chǎn)實踐的快速發(fā)展而發(fā)展著，但理論往往會落后于實踐，常反映在教材上，解決了教材的問題，就基本上能夠解決圖學(xué)理論與實踐相脫節(jié)、傳統(tǒng)與現(xiàn)代兩極化的問題。當(dāng)前制圖教材的改革大致趨勢是：由大部頭、系統(tǒng)型教材向簡明、實用型教材發(fā)展；由教材與習(xí)題分開向教材與習(xí)題結(jié)合方面發(fā)展；在教材內(nèi)容上加強了軸測投影在教學(xué)中的應(yīng)用，降低了讀、繪零件圖、裝配圖以及草圖訓(xùn)練的難度。

（2）圖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)融合。講究標(biāo)準(zhǔn)的目的是確保材料、產(chǎn)品、過程和服務(wù)能夠符合需要。制定標(biāo)準(zhǔn)是一件嚴(yán)肅、精確、權(quán)威的事情，在整個學(xué)與用的過程中必須嚴(yán)肅對待。在制圖基本知識體系中，投影理論是成熟的內(nèi)容，相對穩(wěn)定，機械常識要求不高，所以制圖知識的更新是制圖標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂。新標(biāo)準(zhǔn)要反映新的知識結(jié)構(gòu)。

（3）作圖技能與技巧融合。技能是能力，技巧是動作。動手能力培養(yǎng)、工程素質(zhì)培養(yǎng)是工程制圖課程的職責(zé)。學(xué)生在課堂上、書本里所學(xué)到的理論知識，只有經(jīng)過自己的親身實踐、親力所為的動手操作，才能將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實踐行為和能力。加強訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、工程素質(zhì)的有力舉措［4］。

2．5 以調(diào)整加強模擬訓(xùn)練融合

在先進(jìn)工業(yè)國家中，工程圖學(xué)教育各有特色，這些特色在某種程度上對我國的工程制圖教學(xué)具有借鑒價值如，借鑒國外圖學(xué)課程設(shè)置，對工程制圖課程的教學(xué)環(huán)節(jié)做必要的調(diào)整，減少理論課堂課時，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)［4］，降低實踐成本，加強實踐環(huán)節(jié)，引入同步建模［5］模擬訓(xùn)練。實踐環(huán)節(jié)的課時應(yīng)多于理論課堂課時，少講多練，讓學(xué)生“做中學(xué)”，以期有效培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及工程素質(zhì)。

（1）驗證性模擬訓(xùn)練。驗證性模擬訓(xùn)練可以降低課程的教學(xué)難點，例如，立體表面交線模擬訓(xùn)練，觀察截交線和相貫線的空間投影，使學(xué)生由淺入深地掌握三維造型軟件進(jìn)行立體造型的基本方法，樹立模型設(shè)計理念。

（2）生成性模擬訓(xùn)練。使用三維造型軟件模擬生成復(fù)雜立體的三維實體模型，綜合運用所學(xué)知識模擬生成復(fù)雜立體的多種表達(dá)方案，對這些表達(dá)方案進(jìn)行分析比較，選出優(yōu)秀的表達(dá)方案。以虛擬現(xiàn)實加強模擬訓(xùn)練［4］，既培養(yǎng)了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，也提高了學(xué)生的科學(xué)研究的素養(yǎng)。

（3）產(chǎn)品性模擬訓(xùn)練。讓學(xué)生根據(jù)機械設(shè)計手冊完成常用標(biāo)準(zhǔn)件的模塊建庫，例如參數(shù)化彈簧、齒輪、螺栓等建模。進(jìn)行各種類型的常用零件建模，將零部件進(jìn)行虛擬裝配、拆卸，進(jìn)行零件圖、裝配圖的生成編輯等操作。通過同步建模［5］，加強模擬訓(xùn)練，使學(xué)生對機械設(shè)計過程有一個初步了解，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識的能力、工程素質(zhì)以及工程實踐能力。

（4）3D數(shù)字化設(shè)計制造性模擬訓(xùn)練?，F(xiàn)代工程設(shè)計正在從圖樣設(shè)計向產(chǎn)品模型設(shè)計過渡，以產(chǎn)品的幾何模型為核心實現(xiàn)CAD／CAE／CAM 一體化，三維圖樣直接指導(dǎo)生產(chǎn)加工正在逐步成為現(xiàn)實，3D打印技術(shù)基本成熟［6］。有必要重新構(gòu)建圖學(xué)教育的新體系，從三維設(shè)計入手進(jìn)行工程制圖教學(xué)。

3 結(jié)語

針對圖學(xué)教育出現(xiàn)的兩種極端傾向，應(yīng)調(diào)整融合教育理念，使其并行不悖。針對不同的教學(xué)對象，實施相應(yīng)匹配的教材，夯實基礎(chǔ)，讓制圖傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代計算機制圖發(fā)展協(xié)調(diào)并進(jìn)，在教學(xué)安排上兩者并重；改變師資導(dǎo)向偏離傾向，在克服兩個極端的同時，解決以設(shè)計為主線安排教學(xué)內(nèi)容；以應(yīng)用為目的選用教學(xué)方法，形成規(guī)范的教學(xué)模式，使傳統(tǒng)技術(shù)制圖和現(xiàn)代計算機繪圖兩者之間交融推進(jìn)。

［1］ 何援軍，童秉樞，丁宇明、蔡鴻明，張強．圖與圖學(xué)［J］．圖學(xué)學(xué)報，2013（4）:1-9．

［2］中國圖學(xué)會．圖學(xué)學(xué)科發(fā)展報告［R］．北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014:4．

［3］童秉樞．對工程圖學(xué)學(xué)科和圖學(xué)學(xué)科的若干認(rèn)識［J］．工程圖學(xué)學(xué)報，2010（6）:1-5．

［4］ 合作編輯者．百度百科:虛擬現(xiàn)實［EB／OL］．［2013-06-08］．http: ／／baike．baidu．com ／view ／7299．htm．

［5］ 合作編輯者．百度百科:同步建模［EB／OL］．［2013-06-08］．http: ／／baike．baidu．com ／view ／2170476．htm．

［6］ 合作編輯者．百度百科:3D 打印技術(shù) ［EB／OL］．［2013-10-31］．http: ／／baike．baidu．com ／view ／5403239．htm．