如何提高工科大學生圖學素養的探討

[摘 要]圖學素養，是工程技術人員必備的專業技能和專業修養。機械制圖課程為培養工科大學生對圖形、形體的認知、創新和表達能力，提高學生的圖學素養能力發揮著重要的作用。制圖課程不僅僅要求學生掌握精準繪圖和快速閱讀圖樣的技能，更是要通過豐富的教學模式，培養學生對形體構型的敏感性和對工程圖樣的興趣，提高學生對自身所從事專業的熱愛，激發學生探索專業知識、提高自身專業技能的渴望。

[關鍵詞]機械制圖；圖學素養；課程改革

[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0128-02

一、前言

任何的機構創新都離不開對機構的構型和表達。工程技術人員對所從事的工程領域中的機構形體的構型思考、圖形表述以及認知的能力，是工程技術人員必備的專業技能和專業修養，即圖學素養。機械制圖是一門研究繪制和閱讀工程圖樣的一門學科[1]，是工程界的語言，是技術交流的重要工具，是培養大學生具備圖學素養的重要途徑。本文針對機械制圖課程如何提高大學生的構型/圖紙的認知能力、空間想象能力和表達能力，探討制圖課程的課程改革模式，提出課程科學評價考核標準。

二、課程存在的問題

從目前我國的機械制圖課程教學來看，教學方式已經由圖板加掛圖的傳統教學手段提升為多媒體教學的授課方式，教師在課堂中運用現代化教學手段，能做到圖文并茂的講解知識。但是教學手段的改革并沒有帶來教學模式的改變，傳統的教學模式沿用至今，即教師課上講授知識，學生課下做作業的簡單方式?！皺C械地教與被動地學”無法培養學生對圖學的興趣，很難在有限的學習時間內深入培養學生對圖形、形體的認知、創新和表達能力，從而提高學生自身的圖學素養能力。

三、課程教學模式改革

機械制圖課程的教學內容體系和教學方法的改革勢在必行，需要從課程的教學模式、豐富實踐環節和改變成績評價標準等方面著手進行。可以將原有課程的理論教學和知識訓練“兩個模式”的傳統方式，轉變為“五個模塊”的教學改革模式——理論基礎教學模塊、理論應用訓練模塊、CAD繪圖工具訓練模塊、創新設計訓練模塊和實踐提升模塊?！拔鍌€模塊”的教學模式分別從基礎知識學習能力、理論應用能力、CAD繪圖能力、創新設計能力和實踐應用能力，培養和提高學生的圖學素養，完成對學生全課程的圖學素養考核評價。

（一）理論基礎教學模塊

理論基礎教學模塊是課程基礎模塊，培養學生具備投影表達能力和空間想象能力。該模塊分為建立空間投影體系、掌握空間形體想象方法和形體的綜合應用表達方法三個內容，目的是開發拓展學生的空間想象力，培養學生對圖形和形體的認知能力，提高學生形體表達水平。

第一，建立空間投影體系。通過建立三面投影體系，幫助學生在頭腦中建立三維空間立體框架，為提高學生的空間想象力打下基礎。

第二，掌握空間形體想象方法。形體的空間形狀不會在學生在的頭腦中憑空出現，需要學生在進行理論學習和分析的基礎上，逐步完成對形體的空間想象。點/線/面的三面投影、簡單立體的投影及表面取點、形體的截切和相貫、形體分析法、線面分析法等，都將成為提高學生空間想象力的理論支撐。

第三，綜合應用，不斷提高能力。學生在建立了空間坐標系，掌握了理論分析法的基礎上，需要進行綜合分析訓練，通過組合體的讀圖練習分析和想象復雜形體的空間形狀，以提高和強化自身的空間想象力。

制圖是一門有趣的課程，當學生通過自己的學習努力，將抽象的點、線、面集合所對應的空間立體形狀在頭腦中初步成形，逐漸清晰時，那種學習成就感和興趣將會油然而生。

（二）理論應用訓練模塊

理論應用訓練模塊能提高學生對理論知識的靈活應用水平。學生掌握的理論基礎知識必定要服務于工程實踐，通過不斷的練習，最終要熟練掌握零件圖、裝配圖的讀圖和繪圖方法，掌握好工程界的這門技術語言。機械制圖課程要培養學生具備尺規常規繪圖、計算機繪圖和徒手繪圖三個繪圖技能，其中的尺規常規繪圖技能是首先要熟練掌握的基本技能。隨著科技的發展，計算機繪圖被廣泛應用，但是尺規繪圖始終與之并肩前行，并沒有被徹底替代，如同計算機打字無法取代手寫字一樣。因此，在課程教學安排中，尺規繪制零/部件的工程圖紙的教學環節必不可少。應當指出，“徒手繪圖”是設計的源頭，是運用制圖這門語言實現快速交流設計思想的基本功，在教學環節中應當給予高度重視。[2]

（三） CAD繪圖工具訓練模塊

CAD繪圖工具訓練模塊培養學生掌握現代化手段繪圖的能力，即計算機繪圖能力。Auto CAD是進行機械制圖的很好的軟件平臺，廣泛應用于各個工程領域。開展Auto CAD軟件的使用方法訓練，使學生能夠熟練應用計算機繪制二維零件圖和裝配圖，并建立三維立體模型，提高繪圖質量和精度，實現空間想象、圖紙表達和構型再現三個環節相互補充相互驗證，促進學生的自主性學習。對學生軟件的使用，不能僅僅要求達到會簡單的操作這個層面，必須要求學生將計算機技術和工程實際結合起來，注重實戰鍛煉和繪圖技巧的積累，真正到達通過現代技術手段提高工程效益的目的。

（四）創新設計訓練模塊

創新設計訓練模塊培養學生具備一定的創新性思維和較強的工程素質。在這個階段中，學生根據一定的設計要求，進行有條件構型創新設計。學生通過開拓思維，團隊合作，得到合理設計方案，并通過繪制構型零/部件的工作圖、軸測圖和三維造型圖，將設計構型進行表達，增強自身對設計結構表達方式的多樣性能力。這可以培養學生的創新思維和團隊合作意識，提高學生的學習興趣，提升學生對形體表達方法、軸測圖和計算機表達應用能力。學生通過模擬工程設計過程，達到學以致用和自我檢驗的目的，同時可以深刻體會“機械制圖是工程界的語言，是技術交流的重要工具”。

（五）實踐提升模塊

實踐提升模塊是學生對課程所學知識的系統總結和提升。任何的學習過程都離不開科學系統的總結，機械制圖課程最后要通過兩周的零部件測繪環節，對整個課程做系統有效的總結與實踐提升。測繪實踐環節安排學生分組對由幾十種零件組成的產品進行測量和繪圖，了解部件工作原理、零件組成方式，繪制產品裝配示意圖，分解零件，查閱國家標準手冊，繪制非標準件零件的零件圖，根據零件圖和裝配示意圖完成產品裝配圖工作圖和計算機圖紙。也可以進一步對學生提出更高的要求，即進行產品三維造型建模和裝配訓練。通過測繪環節，學生熟練掌握了零/部件的測量方法，了解了工程常用部件的工作原理和性能，練習了零/部件的表達方法，提高了CAD繪圖工具的應用水平?？梢哉f，該環節是整個課程的全面再現和知識掌握的全面檢驗。

通過機械制圖課程的系統學習，學生可以最大限度提升自身的圖學素養。同時，在制圖課堂外，教師可開展豐富多彩的圍繞圖學學習的課外拓展活動，比如積極創造條件鼓勵學生參加圖學競賽和CAD繪圖大賽等，充分調動學生的學習能動性，培養學生的學習興趣，提高學生的學習自主性，同時提升學生學習的自信心。

四、成績考核評價

評價體系是引導課程發展方向的指揮棒，無論是課程評價指標還是學生的成績評價方式，都將決定著教師與學生的教與學。要培養出未來的卓越工程師，必須超越目前以掌握“知識點”為本的評價體系，形成以素質提升為本的、適應新時期社會需求的評價體系，并使之滲入整個培養過程。[3]當“會答題”不再成為學生學習的終極目標時，學生的創新思想、創新能力和對知識綜合運用能力的培養才能夠得到教師和學生的全面重視。制圖課程就要建立合理的課程成績評價考核標準，大膽改革，將學生的基礎知識學習能力、理論應用能力、CAD繪圖能力、創新設計能力和實踐應用能力作為綜合評價指標納入學生考核體系中，設定合理的權重系數，將對學生的成績評判改為對學生的圖學素養評價?？己嗽u價的改變，將引導學生和教師從注重解題能力的訓練，轉變為對圖學素養的全面培養。

五、結束語

學會一門課程，掌握一項技能，學好一門專業，必須是以喜愛為前提的。只有具備了興趣，才能激發學生掌握所學知識和專業的動力。制圖課程不僅僅要求學生掌握精準繪圖和快速閱讀圖樣的技能，更是要通過豐富的教學模式，培養學生對形體構型的敏感性和對工程圖樣的興趣，提高學生對自身所從事專業的熱愛，進而激發探索專業知識提高自身專業技能的渴望。為此，機械制圖課程在教學改革中還要不斷的探索和發展。教師作為課程改革的“主導者”，在教學改革中應始終貫徹“三個結合”[4]，即理論與實踐相結合、繼承與創新相結合、課內與課外相結合，不斷激發學生學習興趣，發揮學生的自覺能動性，全面提高工科大學生的圖學素養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 楊素君，等.工程制圖[M].天津：天津大學出版社，2010.

[2] 江洪，張培耘，吳巨龍. 美國工程圖學教材對我國圖學教育改革和精品課程建設的啟示[J]. 工程圖學學報，2006（6）：145-151.

[3] 龔克.關于“卓越工程師”培養的思考與探索[J].中國大學教學，2010（8）：4-5.

[4] 李斌，徐蔚. 面向卓越工程師培養的機械制圖課程教學改革探討[J].大學教育，2013（13）：127-128.

[責任編輯：陳 明]