劉樹元，林宏劍，劉文莉

以工程人才培養(yǎng)為目標的工程制圖課程教學改革實踐

劉樹元，林宏劍，劉文莉

（臺州學院建筑工程學院，浙江臺州318000）

針對《畫法幾何與工程制圖》的課程性質、教學現(xiàn)狀。在工科專業(yè)的地位、作用以及社會對工程人才的需求，如何構建新型課程體系和多層次教學平臺，改革課堂教學模式和實踐教學環(huán)節(jié)，提出了作者的一些看法和采取的具體措施。實踐表明，以工程人才培養(yǎng)為目標的工程制圖課程教學改革有助于培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力，可為國內同類院?！懂嫹◣缀闻c工程制圖》及其相關課程教學提供參考。

工程制圖；工程人才；工程案例；教學模式

黨的十七大以來，黨中央、國務院作出了走中國特色新型工業(yè)化道路、建設創(chuàng)新型國家、建設人才強國等一系列重大戰(zhàn)略部署，這對高等工程教育改革發(fā)展提出了迫切要求。走中國特色新型工業(yè)化道路迫切需要培養(yǎng)一大批能夠適應和支撐產業(yè)發(fā)展的工程人才；建設創(chuàng)新型國家，提升我國工程科技隊伍的創(chuàng)新能力，迫切需要培養(yǎng)一大批創(chuàng)新型工程人才；增強綜合國力，應對經濟全球化的挑戰(zhàn)，迫切需要培養(yǎng)一大批具有競爭力的工程人才。

《畫法幾何與工程制圖》（以下簡稱“工程制圖”）課程是給水排水科學與工程專業(yè)學生接觸的第一門專業(yè)基礎課，是工科學生的“工程語言”，是培養(yǎng)給排水專業(yè)工程技術人才必需的重要基礎課程之一［1，2］。該課程的教學目的是要求學生掌握投影的基本理論和方法，培養(yǎng)其讀圖能力、圖示能力、空間想象和思維能力以及繪圖技能，借助圖形表達來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)［2］。

1　現(xiàn)有工程制圖教學中存在的問題

長期以來，涉及到工程制圖課程的教學改革較多，已經取得了多項值得肯定的教學成果。但是，也應該看到，現(xiàn)有的工程制圖課程教學還存在許多問題，主要有：

（1）教學方法落后于課程本身的發(fā)展趨勢。在各種繪圖軟件中，三維繪圖技術漸漸成為必備的組成模塊，對于點線面特別是工程形體的表達，三維技術有著無可替代的直觀優(yōu)勢［3］。但是，目前的工程制圖教學中依然依靠模型來演示空間幾何形體，對于三維繪圖技術在教學中的應用、對于學生空間思維能力的培養(yǎng)和學生學習興趣的激發(fā)沒有引起足夠的重視。

（2）教學內容專業(yè)本體色彩淡化，與后續(xù)專業(yè)知識疏離。工程制圖過度強化各個工科專業(yè)共性的學習內容，而對于體現(xiàn)專業(yè)特色的專業(yè)制圖部分則過于弱化，缺乏對于專業(yè)工程圖樣各相互聯(lián)系部分的詳細分析和引導［4］，尤其對于將在今后專業(yè)課中能夠用到的有關知識語焉不詳，導致課程知識體系欠缺契合性、邏輯性和系統(tǒng)性，給教與學帶來一定困難。

（3）實踐教學忽視了學生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前的實踐教學依然注重二維工程圖樣的描繪，學生只是學會了從紙質版本到電子版本的轉變，缺少工程實例的觀察、接觸和繪圖表達［5］，欠缺工程素養(yǎng)的基本訓練和積極主動的學習興趣的激勵，從而更加談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［6，7］。

因此，探索一套以創(chuàng)新思維與設計繪圖能力培養(yǎng)為核心、新型教育技術為手段、緊密結合專業(yè)特色培養(yǎng)要求，有利于培養(yǎng)和提高培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)及工程設計能力的行之有效的教學方法，對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量具有十分重要的參考和借鑒作用［8］。

2　工程制圖教學改革的主要內容及預期目標

由以上分析能夠看出，工程制圖教學在工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新方面的基礎作用還沒有得到足夠的重視，相應的改革和研究還很滯后，尤其在教育部2010年提出“卓越工程師”培養(yǎng)計劃后，這種滯后現(xiàn)象越發(fā)顯著［7，8］。為了促進工程制圖課程在以工程素質培養(yǎng)為目標的教學中的發(fā)展，促進改革教學的順利進行，我們有必要對本科院校工程制圖課程改革問題進行深入的思考和研究。

2.1主要教學改革內容

主要教學改革內容包括以下4個方面。

（1）構建專業(yè)本色突出的新型工程制圖課程教學體系；

（2）探索適合工程素質教育的開放式教學模式；

（3）構建適合工程素質教育的多層次教學平臺；

（4）以工程項目為引領、以工程意識、工程素質培養(yǎng)為基礎，改革實踐教學環(huán)節(jié)。

2.2預期教學改革目標

通過工程制圖課程教學改革的實施，期望達到以下兩個目標。

（1）建立以提高教學質量為核心，以工程圖樣為載體、以創(chuàng)新思維與構型能力培養(yǎng)為宗旨，以工程意識、工程素質培養(yǎng)為關鍵的課程新體系；

（2）培育學生的工程意識和良好的工程素質，強化學生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3　具體研究方法和操作措施

以臺州學院建筑工程學院2013級給排水科學與工程專業(yè)第二學期的《工程制圖及CAD》課程為教學改革實施對象，按照上述教學改革內容，分別在“新型工程制圖課程教學體系構建”、“開放式教學模式探索”、“多層次教學平臺”和“實踐教學環(huán)節(jié)改革”四個方面進行了教學改革實踐?，F(xiàn)分述如下。

3.1具體研究方法

主要采用理論分析、調查研究和實踐檢驗相結合的方法進行研究。首先，以給排水科學與工程專業(yè)工程制圖教學為研究對象，采用理論分析的方法，對工程制圖課程、專業(yè)培養(yǎng)計劃、專業(yè)教學大綱以及專業(yè)知識體系進行系統(tǒng)地分析和梳理，在掌握專業(yè)知識脈絡的基礎上，尋找各個知識點的契合性，做好工程制圖知識點的定位、歸類和整合工作；其次，采用調查研究的方法，從近年來出版的文獻、書籍、網(wǎng)站中確定給排水科學與工程專業(yè)各個知識點中具有代表性和適用性的工程實例，并進行系統(tǒng)地歸納和整理，爭取與專業(yè)理論知識點耦合；最后，在上述工作的基礎上，擬定本課程理論和實踐教學環(huán)節(jié)。并堅持由淺入深，由表及里的過程，在理論教學和實踐教學中進行嘗試，同時構建過程考核和監(jiān)督評價體系，隨時驗證教學效果，隨時總結經驗和改正錯誤。

3.2具體操作措施及做法

在正確認識工程制圖課程的教學目標、任務及發(fā)展趨勢的基礎上，對于工程制圖課程教學體系的主線、核心和支撐載體進行重新定位。努力建立既符合現(xiàn)代教學特征，又能體現(xiàn)傳統(tǒng)價值，有利于培養(yǎng)和提高學生工程創(chuàng)新能力的課程新體系。

新型課程教學體系的建設主要以教學大綱的修訂為抓手。修訂教學大綱的指導思想是適應當前臺州學院地方性、應用性的辦學定位，同時要契合給排水科學與工程專業(yè)，體現(xiàn)專業(yè)基礎課的課程地位，另外，爭取做到與時俱進，體現(xiàn)知識的更新?lián)Q代?；谝陨现笇枷耄谠薪虒W大綱的基礎上，對于部分課程內容和課時進行了調整。

在原有《工程制圖及CAD》教學大綱基礎上，主要突出了四個方面內容。

（1）在“課程基本要求”中強調學生工程意識和工程素質的培養(yǎng)，注重提高學生的工程創(chuàng)新能力；

（2）在“課程基本內容”中增加了應用計算機輔助繪圖技術進行三維繪圖技能的課程，以此更新教學內容，幫助學生快速建立三維構型能力；

（3）在“實踐教學”環(huán)節(jié)強調工程引領作用，增加習題課的課時比重；

（4）在“評價與考核”環(huán)節(jié)注重過程考核、過程控制和過程監(jiān)督機制建設，增加平時成績的占比。

3.3開放式課堂教學模式探索

改變以教師為中心的填鴨式教學模式，變灌輸式教學為啟發(fā)式、互動式、討論式教學，激發(fā)學生自主學習、自助學習的熱情，糾正學生不良的學習習慣和學習行為。

具體做法是：

（1）引入工程案例，擴大課堂外延。注重將學生周邊的工程實例引入課堂教學中，并集中帶領學生參觀學習實際工程案例，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。如在講授工程形體章節(jié)時將校內的各種建筑構型引入，并與教材中的構型進行橫向比對，建立教材知識與實際工程之間的紐帶；在講授本專業(yè)施工圖知識時，所列舉案例為學生公寓室內給排水系統(tǒng)，方便學生隨時進行觀察和理解。這樣做的好處是擴大了課堂的外延，將課堂教學引向了課堂之外，幫助學生建立本課程與工程專業(yè)知識之間的聯(lián)系紐帶。

（2）分組學習，互促互進。在課程進行兩周后，按照平時成績高低將學生穿插組成每3人1組，3人的課堂成績、作業(yè)成績和習題課成績取平均值為3人的平時成績，激勵學生互幫互助、互相監(jiān)督，共同學習，共同進步，全班60名同學共分成了20組。

（3）隨堂練習，及時鞏固?！豆こ讨茍D》是一門邏輯性和實踐性較強的專業(yè)基礎課程，因此，為保證學生的學習效果，檢驗教師的教學效果，在每2～3課時中專門開辟0.5～1課時的隨堂練習時間，在練習過程中，教師隨時答疑，學生隨時提問，并做當堂驗收。

（4）前排激勵，積極爭先。對于在一學期學習過程中一定比例課時均坐在前排的同學給予適當?shù)钠綍r成績分數(shù)獎勵，幫助和鼓勵學生建立長期的積極的學習態(tài)度，參與到課堂教學和討論中來，建立了長效的過程監(jiān)督機制。本學期的工程制圖教學中計有20名同學受到了獎勵。

3.4多層次教學平臺建設

開發(fā)集二維投影圖、三維模型及動畫于一體的多媒體系列課件，動態(tài)地演示和模擬空間幾何元素之間的相對位置，并展示從三維立體到平面圖形、從平面圖形到三維立體的表現(xiàn)過程與方法。同時充分利用語音聊天工具，與學生進行網(wǎng)絡互動和指導，形成一個多層次、多視角的立體學習平臺。

（1）教學場所。除傳統(tǒng)的教室、計算機房和繪圖教室外，因地制宜地建立工程實景課堂，主要指以校內各類辦公樓和學生寢室為主的室內給排水教學現(xiàn)場、各類校內景觀用水區(qū)組成的室外給排水教學現(xiàn)場。

（2）多媒體。除傳統(tǒng)的講授二維投影多媒體教學課件外，按照工程制圖課程的最新發(fā)展，開發(fā)和制作了完整的講授三維投影知識的多媒體教學課件。三維多媒體課件的開發(fā)，既是工程制圖課程最新知識體系的要求，又對學生構建立體思維和空間想象能力、輔助學習二維投影知識具有重要作用。

（3）網(wǎng)絡互動交流平臺。利用網(wǎng)絡的方便快捷，建立學習網(wǎng)站以及QQ群等互動交流平臺，將教學從傳統(tǒng)的課堂延伸到課堂之外的虛擬空間，大大拓展了教與學的自由度，提升了教師與學生的交流和互動效果，有助于學生快速解決學習本課程的難題，教師則可以對于學習中的難點問題隨時掌握并重點講解。

3.5實踐教學環(huán)節(jié)改革

實踐教學環(huán)節(jié)是工程制圖課程特點的重要體現(xiàn)，也是學生實踐動手能力、圖示能力以及平面和空間轉化能力的重要培養(yǎng)途徑。因此，在實踐環(huán)節(jié)主要通過以下三種途徑進行嘗試和改革。

（1）重視和強調手工繪圖的重要性?；谑止だL圖是計算機輔助繪圖基礎的認識，將增加手工作業(yè)量和培養(yǎng)課時分別增加了原來的兩倍，培養(yǎng)對于圖紙的感性認識和讀圖繪圖技能，增強對于繪圖過程和程序的整體把握，為計算機輔助繪圖技能的培養(yǎng)打下基礎；并且有針對性地增加具有專業(yè)傾向性的描圖訓練，接觸、了解繼而掌握本專業(yè)圖樣的專業(yè)圖例、圖標和繪制方法，增強學生對于本專業(yè)知識的接觸和了解。專業(yè)圖樣描繪量較上一學年增加30%。

（2）增加工程實例的手工圖示訓練。將全班學生分成20組，任務為將校園建筑內的室內給排水系統(tǒng)繪制成平面布置圖和系統(tǒng)圖，每組選擇一個建筑物，不允許重復。每組3人，其中2人負責測量，另外1人負責繪圖，但要求全程3人都要參與，做到分工明確，人人參與。目的是使學生將所學知識真正應用到實際工程的觀察和理解中，對學生的專業(yè)設備認知能力和測繪能力進行實戰(zhàn)演練，培養(yǎng)和鍛煉學生的專業(yè)圖紙認知和圖示能力、協(xié)調組織能力、團結協(xié)作能力和動手操作能力，激發(fā)積極性和創(chuàng)造性。

（3）增加專業(yè)施工圖的CAD圖示訓練。按照新修訂的教學大綱要求，為了充分體現(xiàn)專業(yè)基礎課的定位和作用，在CAD上機實驗過程中，在適度調整繪圖工作量的基礎上，增加了以給排水科學與工程專業(yè)的施工圖抄繪為主要內容的綜合實驗供學生選做。實驗內容基本涵蓋了本專業(yè)的建筑給水排水方向和室外給水排水方向。從實際運行效果看，92%的學生在規(guī)定的時間內合格地完成了要求的訓練內容。

4　研究成效

2012級和2013級給排水科學與工程專業(yè)期末所考的題目均由《工程制圖及CAD》題庫隨機抽取，試卷內容涉及畫法幾何、工程制圖考核，CAD上機實驗單獨進行考核，題目難易程度與上年度相當，因此兩學年的考核成績具有可比性。

如表1所示，與未進行教學改革的2012級給排水科學與工程專業(yè)相比，2013級在最終期末考核的成績中不及格人數(shù)沒有改變，同樣都是7人。但是，在課程平均分數(shù)、優(yōu)良率（含期末考試和上機實驗）、專業(yè)知識掌握情況（以具體考核題目得分計）等方面均有所改善和提高。同時，表現(xiàn)較為突出的為學生的成績優(yōu)良率，2013級較2012級優(yōu)良率在理論考核和CAD上機實驗兩個方面分別提高了 441.94%和82.21%。

表1　2012級和2013級《工程制圖及CAD》課程考核成績對比

5　尚存在的問題

工程人才的培養(yǎng)，最重要的是相應教學平臺的建立和完善。在為期1年的教學改革實踐中，取得了一定效果的同時，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要集中在教學平臺建設的軟硬件方面。

5.1缺少實體工程案例教學實踐場所

教授實體工程案例的場所要滿足三方面的要求，一是要求具有實際工程樣板，滿足基本的工程要素，規(guī)范客觀地反應工程實際要求。二是應該滿足一定的教學要求，盡量不能將工程遮擋隱蔽起來，以便學生觀察；三是要滿足基本的安全防護要求。

此類場所的基本上有兩種獲得途徑。一種途徑是依靠與施工企業(yè)合作和協(xié)商解決，但是可能存在兩個的困難，一個是企業(yè)的意愿，另一個是場所是否滿足教學要求的問題，如施工進度過早和過遲均對學生的學習存在影響；另一種途徑是自己建設實體工程案例，專門用于教學，這需要一定的資金投入?；趯嶓w工程案例課堂使用的長期穩(wěn)定性的考慮，認為后一種途徑較為合理。

5.2缺乏實踐教學的過程監(jiān)督管理

以工程人才培養(yǎng)為目標的教學改革，需要建立與之適應的過程監(jiān)督與考核機制。

在教學改革實踐中發(fā)現(xiàn)，無論是CAD上機實驗還是工程實例的手繪練習，怎樣保證學生能夠獨立完成學習任務，保證學生在上機過程中認真完成操作，防止學生之間的抄襲一直是亟待解決的問題。

教學過程中的實踐技能的考核由兩方面組成，一是平時成績，二是期末考核成績。平時成績的考核包括出勤、操作、態(tài)度、實驗報告、作業(yè)等，其中操作和態(tài)度是較為抽象的評價指標，只能依靠教師個人進行定性的評價，對于實際情況的反映難免出現(xiàn)偏差。

因此，加強實踐教學的過程監(jiān)督管理手段和量化方法的建設，是以實踐性為主要特征的工程引領教學需要解決的基本問題。

6　未來研究方向

針對在教學改革實踐中發(fā)現(xiàn)的上述問題，認為應該在如下方面繼續(xù)進行研究和實踐。

（1）實體工程案例課堂的建設。為突出實體工程課堂的“實體”屬性，應該積極主動地和給排水專業(yè)施工企業(yè)溝通，并在實踐教學中不斷完善和修正實體工程課堂教學。在條件成熟后，為保證實體課堂使用的長期性和穩(wěn)定性，應推進模擬實體工程課堂建設，并在教學中積極進行完善。

（2）實踐教學的過程監(jiān)督管理機制建設。過程監(jiān)督是教學改革中一直推崇和提倡的教學手段，其重點和難點是如何建立有效的監(jiān)督和考核手段，矯正學生的不良學習習慣和學習行為，保證其能夠獨立完成任務、共同參與到實踐教學活動中。同時，還要求適應工程人才培養(yǎng)目標的變化，制定相應的監(jiān)督管理機制，從而真正起到加強學生工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力培育的作用。

［1］呂慧慧.工程制圖教學方法改革的探討［J］.科技信息，2013，31（10）:57-60.

［2］張滿棟，梁國星，楊勝強，等.泛土木水利工程制圖教學內容體系改革探討［J］.圖學學報，2013，34（4）:89-93.

［3］劉佳.空間思維與制圖教學［J］.圖學學報，2013，34（6）:121-124.

［4］陳曉燕.淺析SolidWorks在機械制圖教學中的運用［J］.裝配制造技術，2013，31（7）:75-79.

［5］安蔚瑾，林孟霞.面向工程素質的工程制圖教學改革研究［J］.濰坊教育學院學報，2011，28（6）:143-148.

［6］何潤琴.基于工程素質教育的工程制圖教學改革與實踐［J］.華章，2012，28（33）:58-62.

［7］方艷，李斌.卓越工程師背景下工程制圖教學改革［J］.中國冶金教育，2013，36（1）:115-118.

［8］李小兵，余桂英，胡會燕.以工程教育為目標的課程教學設計研究［J］.中國電力教育.2013，35（16）:77-81.

（責任編輯：耿繼祥）

Reformation and Practice of Engineering Draw ing Teaching M ode Aim ing at Engineering Personnel Training

LIU Shuyuan，LIN Hongjian，LIU Wenli
（School of Civil Engineering and Architecture，Taizhou University，Taizhou 318000，China）

Aimed at the properties"descriptive geometry and engineering draw ing"course， current teaching situation，professional status and role，in the engineering and social dem ands for engineering talents，som e view s and conc rete m easu res w ere put forw ard for how to build the new course system and multi-level teaching p latform，reform classroom teaching mode and practice teaching link.Practice show s that aim ing at engineering personnel training of engineering draw ing course teaching reform helps to cultivate the students'engineering quality and engineering innovation ability， w hich provide the reference for the sim ilar domestic colleges and universities"descriptive geometry and engineering draw ing"and its related courses teaching.

engineering draw ing；engineering talent；engineering case；teaching mode

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2015.03.017

2014-12-22；

2015-05-06

劉樹元（1971-），男，吉林農安人，講師，博士，主要從事水環(huán)境污染與防治研究。