應用型本科《工程圖學》教學改革的研究與實踐

龔嬋媛

(江蘇科技大學張家港校區，江蘇張家港 215600)

應用型本科教育是近年來快速發展的普通高等教育，其側重培養高級應用型人才，注重實踐教學，是目前很多地方高校都在積極探索的教育模式。這種教育模式順應社會發展潮流，符號地方經濟發展的需求。工程圖學是高等工科院校一門重要的技術基礎課，理論性和實踐性均很強，尤其是機械類專業一些后續課程、課程設計、畢業設計以及將來工程設計的基礎，是培養工程技術人員設計能力、實踐能力和創新能力的重要途徑。如何深化工程圖學教育理論，優化工程圖學教學內容，改革教學方法和手段，從而培養出符合社會需求的應用型高級人才，是值得認真研究的課題。

一 工程圖學教學改革的現狀

多少年來，工程圖學教學改革從沒停止過，廣大圖學教師以極大的熱情對圖學教學改革進行了探索，提出了各自的改革思路和方法，取得了良好的成果。

隨著應用型本科教育在我國的蓬勃發展，很多地方院校也積極探索培養應用型本科人才的教學模式。圖學教師也緊跟時代步伐，紛紛從課程體系、教學內容、教材建設、教學方法和手段等方面進行改革探索，各抒己見，形成了“百花齊放、百家爭鳴”的良好學術氛圍?？v觀各高校的教學改革，發現大家對絕大多數問題已形成一定的共識，對個別問題仍存在一些爭議。

1.加強實踐教學環節。

大家一致認為應用型本科人才的培養途徑在于理論與實踐的緊密結合，需突破傳統的學科知識型人才培養模式，重視和加強實踐教學環節，強調培養解決實際工程問題的能力。

美國加州大學圣迭哥分校工程圖學課程非常注重實踐教學，要求學生參加至少每周3學時的實踐活動，課程有專門的實驗場所和多媒體計算機房。實踐教學和課堂教學緊密結合，課堂教學內容圍繞實踐教學項目逐步展開。［1］

深圳大學對“工程項目引入法實踐教學模式”進行了研究，從拓展個性化設計出發，來提高學生的創新思維和創新設計的能力，同時通過建立基于團隊的工程項目小組，提高學生的綜合素質。

有的學者提出通過校企合作的方式來提高學生的實踐能力。有的提出要加強實踐教學改革，必須建設實踐環境，如建設開放式實驗室等。

2.引入三維CAD建模。

三維幾何模型是對設計表達的回歸，三維設計技術將逐漸成為設計表達的主要手段。因此，將三維建模引入到工程圖學課程是學科發展的必然趨勢，這已在圖學教育界形成了共識。但對于如何引入三維建模內容卻存在著爭議。目前，主要有兩種主張:即融合式引入和分段式引入。前者將三維幾何建模的原理、方法和技能融合、滲透到工程圖學課程中，形成新的教學理論、內容和過程;［2］而后者則是設置另外的必修課或選修課，與工程圖學一起構成新課程體系。

3.改革考核模式。

考試方法是教學方法的重要組成部分，是引導學生學習的一個指揮棒?？荚嚪椒ǜ母锬苤苯哟龠M學生自主學習，有利于學生能力的培養。廣大圖學教師也對考試方法改革進行了探索，且取得了卓有成效的效果。

浙江大學在考試方法改革上實現了一次創舉，將傳統考試方式與新考試模式在多種形態下進行有機整合，包括傳統的統一考試模式，基于平時成績的面試免筆試模式，結構表達小設計和小論文的加分模式，“自主命題、自我測試、自我評價”三自模式等。該考試方法改革充分調動了學生學習的積極性、主動性和創造性，很新穎很特別。［3］

遼寧石油化工大學結合教學實踐論證自主命題免考試模式的可行性，同時探索了免考試模式考核評價機制，并提出了完善機械制圖自主研究型學習考試模式改革的建議和實施方法。［4］

有的高校將考試方法改為:筆試+機試+口試+作業成績=總成績，期末考試采用閉卷形式，考讀裝配圖、拆畫零件圖;期末口試采用開卷形式，考讀零件圖;計算機繪圖考試采用上機考試，作業成績由習題集作業和制圖大作業組成。

二 工程圖學教學改革的趨勢

工程圖學教育是工程教育的基礎，尤其在數字化設計與制造、土木工程、建筑工程等行業中具有重要的地位和作用。隨之社會對高層次應用型人才的需求，以及CAD/CAE/CAM的廣泛應用，圖學教育受到了沖擊和挑戰，各種教學方法、手段及考核方法的改革令人耳目一新。圖學課程的教改不會停止，但總體的發展趨勢是一致的，改革的目標就是要培養服務地方經濟需求，有較強動手實踐能力、創新能力的高級應用型人才。

1.三維建模技術。

將三維建模引入圖學課程已是教學內容改革的大趨勢，從圖學課程的教學實踐及三維設計技術的發展現狀來看，傳統的圖學內容目前仍然存在繼續改革發展的需要，三維造型工具并不會短時間內完全取代二維繪圖。因此，未來的教改方向不是引入三維建模內容來完全取代二維，而是強調三維造型能力與二維繪圖能力并重。將三維造型技術與傳統的課程內容相融合，構成新的內容體系。

2.實踐教學環節。

在實踐教學環節，工程圖學課程將會與國際教學接軌，借鑒國外的實踐教學方法，即將每次的實踐課以項目設計的形式展開，學生圍繞項目任務書，進行合作分工，然后完成任務。這樣同時培養了學生的繪圖能力、創新能力和團隊合作能力。同時，在實踐教學過程中，徒手繪圖能力的培養將會受到越來越多的重視。因為徒手繪圖快捷、靈活、不受工具限制，對培養形象思維、空間思維和創造性思維很有益處。［5］

三 工程圖學教學改革的實踐探索

1.教學內容的優化和調整 。

目前，圖學課程依然是沿襲傳統的教學模式，將圖學課程分為兩部分:畫法幾何和機械制圖，分別在兩學期完成。畫法幾何部分內容仍占很大比重，截交線和相貫線還是作為重點講解。因此應適當精簡畫法幾何部分的內容，弱化截交線和相貫線的求解難度。

雖然將計算機繪圖引入到課程中，但也僅僅是講解AutoCAD二維繪圖，對CAD三維建模很少涉及。而三維設計是現代設計生產模式的主流，因此當前的教學遠遠不能滿足市場對人才的需求。在我們學生的課程設計和畢業設計中已經開始廣泛使用UG、Pro/E、Inventor等三維造型工具，通過三維實體建模來表達設計對象。因此，圖學課程教學應引入三維建模的內容。

以本人所在校區工程圖學課程教學現狀為例，課程總學時為96學時，其中實踐課18學時，只占了不到20%，而應用型本科教育著重培養學生的動手實踐能力，且在國外高校的圖學課程中，理論課學與實踐課學時之比都達到了1:1。因此，在課程的學時上應作調整，增加實踐環節的課時量。只在量的方面保證實踐環節還不夠，還須改革實踐的內容。目前，校區工程圖學實踐課依然是傳統的教學內容，就是安排學生完成規定的幾何作圖練習及單一零件的測繪和裝配圖大作業等。這種模式容易教條化，不利于培養學生的創新能力、動手能力和團隊精神。因此，我們需重新探索更加合理完善的實踐教學模式，讓圖學教育與工程實際接軌，培養自主創新的高級應用型人才。

經過以上的分析和研究，我們對教學內容進行了優化重組，充分注重傳統內容與現代圖學技術的融會貫通，各知識模塊理論與實踐相結合，以機械類課程為例，優化后的《工程圖學》課程內容體系結構如圖1所示。

圖1 《工程圖學》課程內容體系結構

課程總學時96學時，主要面向機制、機電、熱動等專業開設，分為工程圖學1和工程圖學2兩部分，由兩學期完成。教學內容由理論教學和實踐教學模塊構成，其中理論教學學時為70學時，實踐環節學時提高至26學時。理論教學內容主要包括制圖基本知識、投影基礎、機件的表達方法、工程圖樣、計算機繪圖等五個部分，其學時分配如表1所示。

表1 理論教學內容及學時分配

制圖基本知識部分介紹國家標準的有關規定和簡單幾何圖形的作圖方法;投影基礎部分介紹正投影法和軸測投影法，且大大降低了求解截交線和相貫線的難度，重點放在組合體的形體表達;機件的表達方法部分通過各種圖樣畫法來表達不同結構形狀的工程形體;工程圖樣部分主要培養繪制和閱讀工程圖樣的能力;計算機繪圖部分介紹二維繪圖的基本命令和三維建模的基本思想。實踐教學方面，探索以創新實踐能力培養貫穿教學全過程的教學體系。目前開設的實驗如表2所示。

表2 實踐教學內容及學時分配

通過對機器零、部件的測繪，使學生掌握一般測繪程序和步驟，進一步掌握各類零件草圖和工作圖的繪制方法，掌握常用測量工具的測量方法，理解零、部件中的公差、配合、粗糙度的基本鑒別原則，了解零件常用材料及其加工方法，有效地將圖學課程、金工實習、工廠實習等環節接觸到的知識綜合應用，從而提高學生的設計繪圖能力。

2.教學方法和手段的改革。

2.1 建設“工程圖學”網絡學習平臺。

校區圖學教師師資比較匱乏，導致學生與教師面對面的交流機會很少，學生在課前預習和課后作業中遇到的疑難問題得不到及時的解決，挫敗了學生自主學習的積極性和熱情。

其次，工程圖學課程中涉及到很多形體、零部件的圖樣表達，學生一開始很難建立空間形體的概念，因此需要借助教學模型幫助學生想象。我們圖學組也早已認識到這一問題，且已著手用虛擬現實技術構建大量教材中和習題集中的三維模型，試圖建立一個虛擬模型庫，可以發布到校園網絡上，便于學生課后預習和復習。

由于圖學教師少，制圖作業量大，所以往往不能保證每份作業都批改，沒被批改的學生要求知道作業答案的一些反饋。我們建立了習題解答系統，該系統可以發布到網絡學習平臺，能提供習題的詳細答案和具體解答過程。

網絡學習平臺提供了一種有效的手段，可以引導學生自主學習。正值校區啟動了數字大學堂，給我們一個創建網絡課程的很好的平臺。我們建立了課程網站，教學資源非常豐富，如:教學大綱、授課計劃、CAI課件、教案、虛擬模型庫、習題解答等。圖2— 圖4分別為《工程圖學》網絡課程的界面。

圖2 《工程圖學》虛擬模型庫

圖3 《工程圖學》習題解答

2.2 改革考核方法和成績評定模式。

近幾年校區的《工程圖學》課程的考試方法，仍沿襲著一張考卷定成績的模式，即采用閉卷考試，題型也很單一，比如下學期的課程，只考零件圖和裝配圖的讀圖。該方法不能檢驗學生的創新能力、計算機繪圖技能和實踐能力，無法全面地考核學生所學的知識和能力，不利于綜合素質的培養。因此，我們研究出一套科學合理的考核和成績評定方案，該方案經過實踐證明，能夠很好地鼓勵先進、鞭策后進，公平合理。

該課程的最后總成績主要由平時作業、實驗、競賽、測驗四部分組成。測驗依然采用傳統考卷的模式進行，卷面總成績為100分，從而得出基本分數。平時作業、競賽、實驗這三部分分別以A、B、C、D的等級形式給出，累積A1次加1分，累積D1次減1分。最后直接與基本分數相加，即得出總成績。

比如，學生甲卷面分數為80分，平時作業得A10次，實驗得A2次，競賽得A1次，該學生的總成績=80+10*1+2*1+1=93。

學生乙卷面分數為75分，平時作業得D4次，實驗得D2次，該學生的總成績=75－4－2=69。

四 結束語

圖4 《工程圖學》課件與教案

本文分析了國內外《工程圖學》教學改革的現狀和趨勢，研究了應用型本科人才培養模式的特點。在此基礎上，對校區《工程圖學》的教學改革進行了大膽的探索實踐，分別從教學內容、教學方法和手段、考核方法和成績評定等方面做了改革，并取得了滿意的成果。希望這些改革成果能具有一定的借鑒作用，對工程圖學課程的進一步改革起到促進作用。

［1］毛文武.美國加州大學圣迭哥分校工程圖學課程教學研究［J］.工程圖學學報，2007(5):172－177.

［2］童秉樞，田凌，馮娟.10年來我國工程圖學教學改革中的問題、認識與成果［J］.工程圖學學報，2007(4):1－5.

［3］陸國棟，施岳定，費少梅.工程圖學考試方法改革［J］.工程圖學學報，2004(3):111－115.

［4］唐曉初，李靜，趙恒華，等.機械制圖考試模式的改革探索與實踐［J］.工程圖學學報，2009(1):130－135.

［5］付云松.談制圖課中徒手繪圖訓練重視創新能力培養［J］.云南建筑，2005(6):61－62.