宮經(jīng)偉，林 麗，鳳 煒，晉 強(qiáng)

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

水利工程專業(yè)圖學(xué)課程教學(xué)模式與實(shí)踐

宮經(jīng)偉，林 麗，鳳 煒，晉 強(qiáng)

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

針對(duì)傳統(tǒng)水工CAD課程教學(xué)中教學(xué)對(duì)象的特征，以及教學(xué)中出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面出現(xiàn)的問題，將AutoCAD 和3Ds max等繪圖技術(shù)引入到課堂(實(shí)訓(xùn))教學(xué)內(nèi)容中，采用生活實(shí)例和水工建筑為作為實(shí)訓(xùn)對(duì)象，以實(shí)訓(xùn)對(duì)象為教學(xué)任務(wù)，教學(xué)考核緊緊圍繞著教學(xué)任務(wù)，逐步探索“教學(xué)-過程考核”相融合的教學(xué)模式。實(shí)踐證明：該教學(xué)模式可有效緩解教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)量少的矛盾，明確軟件操作的煩瑣性與實(shí)用性的主次關(guān)系，理清生活實(shí)體模型與水工建筑物的關(guān)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生自主思考，增強(qiáng)學(xué)生圖形的識(shí)圖能力和空間想象力。

專業(yè)圖學(xué)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)；“教學(xué)-過程考核”融合教學(xué)模式；學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率

20世紀(jì)90年代，我國(guó)各高校陸續(xù)開設(shè)了CAD課程，教學(xué)內(nèi)容主要以二維繪圖為主。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程圖學(xué)的發(fā)展，工程圖形的展示方式已漸趨多樣化，許多水利工程生產(chǎn)單位已逐漸采用三維圖形進(jìn)行工程交流，這對(duì)高校水利工程本科教學(xué)計(jì)算機(jī)繪圖課程的教學(xué)內(nèi)容、方法、手段提出了新的要求。

伍曉宇等將三維繪圖技術(shù)引入課程設(shè)計(jì)教學(xué)中[1]，鄭盛梓根據(jù)三維CAD技術(shù)與工程圖學(xué)之間的關(guān)系，提出了將手工繪圖與計(jì)算機(jī)繪圖有機(jī)地融合為一體的教學(xué)改革[2]，張京英等針對(duì)引入三維CAD不同的教學(xué)模式進(jìn)行了對(duì)比和論述[3]；鮑海艷等在水利水電工程CAD課程教學(xué)中運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[4-5]，聶曉根等結(jié)合《CAD/CAM》進(jìn)行教學(xué)方法改革及學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究，取得了一定教學(xué)效果[6]。

近年來，新疆興建的水利樞紐工程的規(guī)模越來越宏大，信息化管理對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)的投資決策、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理和建成后的運(yùn)營(yíng)等方面都起著決定性的影響和關(guān)鍵性的作用，而工程圖形的精確和高效展示是信息化管理的基礎(chǔ)。新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院工程圖學(xué)教研室密切跟蹤學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)向，針對(duì)傳統(tǒng)CAD教學(xué)模式下學(xué)生疲于記憶操作命令、工程制圖基礎(chǔ)差、空間想象能力差、缺乏學(xué)習(xí)興趣等特征，結(jié)合水工建筑物具體實(shí)例，在學(xué)生手工尺規(guī)作圖的基礎(chǔ)上，將AutoCAD和3Dmax等繪圖技術(shù)引入到課堂(實(shí)訓(xùn))教學(xué)內(nèi)容中，在兼顧專業(yè)性和趣味性條件下設(shè)置教學(xué)任務(wù)，強(qiáng)調(diào)過程考核，采取“時(shí)段考核與期末考試綜合考評(píng)”的考核方式，實(shí)現(xiàn)了從“以教為主(老師滿堂灌)”向“以學(xué)生為主體，以教師為引導(dǎo)”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)化、從學(xué)生“單純模仿學(xué)習(xí)”到“主動(dòng)探索解決方案”的轉(zhuǎn)化、從“以期末考試成績(jī)?yōu)槲ㄒ辉u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”到“時(shí)段考核與期末考試綜合考評(píng)”的轉(zhuǎn)化。實(shí)踐證明，該教學(xué)模式有效地提高了學(xué)生的識(shí)圖能力和空間想象力，不僅實(shí)現(xiàn)了學(xué)生“平面-空間”這一過程的思維轉(zhuǎn)換，鞏固了工程制圖等先學(xué)課程內(nèi)容，還對(duì)后續(xù)水工建筑物、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容做好了鋪墊。

1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的課程定位屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，是以選修課工程制圖為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)繪圖方式有效地增強(qiáng)學(xué)生在工程制圖學(xué)習(xí)中的“圖學(xué)意識(shí)”和提高繪圖效率。

1.2 教學(xué)對(duì)象特征

對(duì)于學(xué)生而言，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是大學(xué)第一學(xué)期的水工制圖課程，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)掌握了畫法幾何、工程形體表達(dá)方法、三視圖原理等知識(shí)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程，掌握使用AutoCAD繪圖的能力。

以往的主要教學(xué)手段是以教師講授為主，運(yùn)用形體的軸測(cè)圖和輔助實(shí)體模型對(duì)學(xué)生“平面-空間”的試圖能力和空間邏輯思維進(jìn)行訓(xùn)練，由于學(xué)生缺乏實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，空間想象力不夠，無法建立實(shí)際建筑物三維概念，從二維到三維或三維到二位的思維過程轉(zhuǎn)變非常困難。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)模式是在二維投影及表達(dá)的層次上，僅是利用了計(jì)算機(jī)繪圖軟件AutoCAD將繪圖命令逐個(gè)講解，并輔助基本形體進(jìn)行練習(xí)訓(xùn)練，學(xué)生往往會(huì)簡(jiǎn)單仿照教師的命令進(jìn)行操作。這種教學(xué)模式下，面對(duì)各種繁雜的操作命令，有些學(xué)生在初學(xué)期甚至認(rèn)為計(jì)算機(jī)繪圖比尺規(guī)作圖復(fù)雜，因此，學(xué)習(xí)興趣和積極性難以持續(xù)，而且這種教學(xué)模式難以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的思維和能力。

1.3 考核方式

2 圖學(xué)教學(xué)模式改革設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 教學(xué)模式體系建設(shè)

圍繞課堂教學(xué)交流、教案編寫、教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)、時(shí)段考核任務(wù)設(shè)計(jì)、習(xí)題集核準(zhǔn)、試題庫(kù)建設(shè)等一系列課程建設(shè)事項(xiàng)，開展以與水利工程專業(yè)圖學(xué)教學(xué)相關(guān)的教研室為單位的水利工程專業(yè)圖學(xué)課程教學(xué)模式體系建設(shè)。

將AutoCAD和3Dmax等繪圖技術(shù)引入到課堂(實(shí)訓(xùn))教學(xué)內(nèi)容中，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為教學(xué)方法，逐步探索“教學(xué)-過程考核”相融合的教學(xué)模式，可緩解課時(shí)量少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，明確軟件操作的煩瑣性與實(shí)用性的主次關(guān)系，理清趣味聯(lián)系實(shí)例與專業(yè)水工模型的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生自主思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生圖形的識(shí)圖能力和空間想象力。教學(xué)模式體系設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)方法，適用于學(xué)習(xí)各類實(shí)踐性和操作性較強(qiáng)的知識(shí)[2]。

2.2.1 任務(wù)為導(dǎo)向

教學(xué)模式任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法首先要確定明確的教學(xué)任務(wù)。在課時(shí)量有限的前提下，確定教學(xué)任務(wù)時(shí)，既要注意學(xué)生的知識(shí)體系和學(xué)習(xí)時(shí)段，還要兼顧水利工程學(xué)科特點(diǎn)

2.2.2 教師為主導(dǎo)

教學(xué)以及考核等環(huán)節(jié)均緊密結(jié)合教學(xué)任務(wù)。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)遵循循序漸的原則，首先，應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生將教學(xué)任務(wù)完成，更重要的是，引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)分解成若干個(gè)任務(wù)，然后按一定的邏輯順序來完成任務(wù)，該過程中，教師應(yīng)注重激勵(lì)學(xué)生大膽探索未知和分析問題、解決問題的邏輯思維能力。

圖1 水利工程專業(yè)圖學(xué)課程教學(xué)模式

2.2.3 學(xué)生為主體

教學(xué)方法不再是簡(jiǎn)單的示范和模仿的過程，更深層次的是學(xué)生充滿好奇心、主動(dòng)探索未知的新型學(xué)習(xí)模式，不僅充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性，還能提高教學(xué)效率，使“教”與“學(xué)”有效結(jié)合。

2.3 教學(xué)模式實(shí)施

課程采用以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的“教學(xué)-過程考核”相融合的教學(xué)模式。主要包括如下環(huán)節(jié)：教師示范操作演示及講授、學(xué)生模仿練習(xí)、技巧摸索、時(shí)段考核、作品點(diǎn)評(píng)及重難點(diǎn)凝練和期末考核。在教學(xué)整個(gè)環(huán)節(jié)中注重對(duì)學(xué)生主動(dòng)探索未知知識(shí)的引導(dǎo)、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)和課堂的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變：從“以教為主(老師滿堂灌)”向“教學(xué)融合”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)化；從“學(xué)生單純模仿學(xué)習(xí)到主動(dòng)探索解決方案”的轉(zhuǎn)化和從“以期末考試成績(jī)?yōu)槲ㄒ辉u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”到“時(shí)段考核與期末考試綜合考評(píng)”的轉(zhuǎn)化。具體教學(xué)實(shí)施過程中還應(yīng)處理好如下幾方面內(nèi)容：

2.3.1 任務(wù)設(shè)計(jì)

課程以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為基本教學(xué)方法，則任務(wù)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到教學(xué)效果。

任務(wù)設(shè)計(jì)兼顧趣味性和專業(yè)性。例如，在綜合練習(xí)時(shí)，選用水利工程中空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的拱壩、過水涵洞、分水閘等作為講解實(shí)例，如圖2～圖4所示。既能鞏固教學(xué)內(nèi)容，又能使教學(xué)內(nèi)容密切聯(lián)系生活，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為后續(xù)水工建筑物、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容做好鋪墊。

圖2 拱壩模型 圖3 過水涵洞模型

圖4 渠首整體模型

2.3.2 過程考核方式

2.3.3 考核評(píng)價(jià)

過程考核方法中還應(yīng)制定過程考核的具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)分遵循考核透明、公平、客觀的原則，在進(jìn)行完過程考核評(píng)價(jià)后，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)過程考核完成情況總結(jié)得失，及時(shí)組織學(xué)生進(jìn)行交流和討論，激勵(lì)學(xué)生積極指出自己在實(shí)施任務(wù)過程中遇到的難點(diǎn)及解決方法，并給出自己完成任務(wù)的方案，其他學(xué)生可提出進(jìn)一步改進(jìn)的措施，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的自我糾錯(cuò)的能力。

最后，根據(jù)學(xué)生考核情況進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，針對(duì)多數(shù)學(xué)生在考核過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述的將AutoCAD和3Dmax等繪圖技術(shù)

引入到課堂教學(xué)內(nèi)容中，在兼顧專業(yè)性和趣味性條件下設(shè)置教學(xué)任務(wù)，強(qiáng)調(diào)過程考核，采取“時(shí)段考核與期末考試綜合考評(píng)”的考核方式，實(shí)現(xiàn)了從“老師滿堂灌”向“教師引導(dǎo)”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)化、從學(xué)生“單純模仿學(xué)習(xí)”到“主動(dòng)探索解決方案”的轉(zhuǎn)化、從“以期末考試成績(jī)?yōu)槲ㄒ辉u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”到“時(shí)段考核與期末考試綜合考評(píng)”的轉(zhuǎn)化。實(shí)踐證明，該教學(xué)模式緩解了課時(shí)量少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，激發(fā)學(xué)生自主思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生圖形的識(shí)圖能力和空間想象力，教學(xué)效果得到了明顯的改進(jìn)。

[1]伍曉宇，鐘金明，李積彬，等.基于三維工作室的CAD/CAM教學(xué)研究[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào):理工版，2002，19(3):85-89. .

[2]鄭盛梓， 姚涵珍， 周桂英， 等. 面向三維CAD技術(shù)的工程制圖教學(xué)研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版， 2005， 31(4):154-156.

[3]張京英，羅會(huì)甫，張 彤，等.三維造型設(shè)計(jì)與工程圖學(xué)的有效融合[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31(6):151-154.

[4]鮑海艷，張貴金. 基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“教學(xué)實(shí)踐一體化”教學(xué)模式研究[J].課程教材改革，2013(10):65-66.

[5]鮑海艷，張貴金.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在“水利水電工程CAD”中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2012(22):62-63.

[6]聶曉根， 范揚(yáng)波.CAD/CAM教學(xué)方法改革及學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].理工高教研究，2007，26(3):101-102，112.

Teaching Model and Practice of Advanced Graphics for Hydraulic Engineering

GONG Jingwei， LIN Li， FENG Wei， JIN Qiang

(College of Hydraulic and Civil Engineering， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China)

Aimed at the characteristics of the object and the problems of teaching content and teaching method in the traditional course of hydraulic CAD teaching, advanced graphics drawing technology, such as AutoCAD and 3Ds max, was introduced into the classroom teaching and training. With real stuff and hydraulic structure as the training objects, task-based teaching method was adopted, and the teaching mode combining teaching with the testing of students’ learning processes has been explored step by step. Practice has showed that the teaching model can effectively relieve the contradictions between more teaching content and less course time, clearly define the primary and secondary relationship between trivialness and practicality of software operation, clarify the relations of real stuff and hydraulic structures, improve students’ interest and efficiency in learning, and inspire students’ thinking and ability of spatial imagination.

advanced graphics; task-based teaching method; teaching mode combining teaching with processes testing; interest and efficiency in learning

2015-02-10；修改日期: 2015-03-17

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)校級(jí)教研基金資助項(xiàng)目。

宮經(jīng)偉(1984-)，男，博士，講師，主要從事水工建筑物圖學(xué)以及數(shù)值模擬方面的研究。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.04.052