非機類《工程制圖》通識選修課教學方法探究

翟璐璐 林哲

摘要：伴隨時代的發(fā)展，社會對寬口徑、應用型、復合型人才需求的增加，面向非機類類專業(yè)學生開設的《工程制圖》通識選修課程在為學生提供了解工程常識、培養(yǎng)工程意識、提高工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的同時，該門課程的教學也面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。本文結合教學中的實踐經(jīng)驗，闡述了該門課程在教學過程中普遍存在的一些問題，并針對性地總結了在課程內(nèi)容、教學方法及考核方式等方面的創(chuàng)新性教學策略，為提高工程制圖的教學效果、提高學生的綜合素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新能力奠定了基礎。

關鍵詞：工程制圖；通識選修課；教學改革；趣味教學；趣味考核

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）03-0207-03

一、前言

工程圖樣以圖形的形式來表達設計構想，被譽為工程技術語言。工程制圖是培養(yǎng)學生繪制和閱讀工程圖樣基本能力的一門通識類課程，具有較成熟的理論和較豐富的實踐。近年來，由于寬口徑、應用型本科專業(yè)的設置和培養(yǎng)需求，社會對復合型應用人才需求的增加，為高等理工科院校非機械類各專業(yè)學生開設工程制圖課程，為學生提供了解、掌握相關工程知識提供平臺，有利于非機類各專業(yè)的學生獲取機械方面知識、培養(yǎng)工程意識、拓寬專業(yè)口徑、提高高校學生的整體工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。與此同時，非機械類各專業(yè)學生對工程制圖課程的需求不斷增加，各校工程制圖類通識選修課開課逐漸增多，以浙江理工大學2016-2017學年參選該課程為例，70多名學生中僅有15人研修工科相關專業(yè)，其余50多人均來自經(jīng)濟學、管理科學、化學、服裝設計等文理及藝術設計類專業(yè)。學生的年級、專業(yè)、空間思維能力等逐漸呈現(xiàn)多樣性，為適應這種新形勢的教學需求，我校針對非機類《工程制圖》通識選修課程開展了一系列的教學改革，通過調(diào)研及課堂反饋，對教學目標、內(nèi)容以及課堂教學手段進行了初步探索。

二、教學現(xiàn)狀及存在的問題

1.學生思維及動手能力多樣化。工程制圖課程具有抽象性、實踐性的特點[1]，需要學生具有一定的空間想象、形體構思及動手能力，學習難度較大。選修工程制圖通識選修課的學生逐漸以文史、經(jīng)濟及藝術類考生為主，識圖及讀圖等專業(yè)訓練少，空間思維能力及動手能力在各專業(yè)學生中差別較大。以我校2016-2017學年兩個學期參選該課程的學生為例，班級中藝術設計類學生的空間思維及動手能力普遍高于文理專業(yè)學生，課堂參與度與積極性更高。然而，實際教學中刻板的教學章節(jié)設置、不合理的教學進度安排不僅使思維能力較強的同學疲于接受教學內(nèi)容，無暇顧及讀圖、識圖、畫圖思維方式的建立；更使得思維能力較差的學生失去學習興趣和學習主動性，甚至讓學生產(chǎn)生逃避、厭學等抵觸心理。

2.教材內(nèi)容無針對性。工程制圖課程雖有教材、教學參考書、電子課件、電子教案以及網(wǎng)絡課程等課程資源，但教材是仍課程內(nèi)容的主要載體，是教師課堂教學和學生學習的主要工具，教材的內(nèi)容和質(zhì)量直接影響到教學效果[2]，而目前市面上存在的工程制圖教材普遍缺乏專業(yè)針對性及教學受眾的群體針對性。各校面向非機械類學生開設的《工程制圖》教學內(nèi)容主要以機械類及其他工科類制圖課程內(nèi)容為基礎，教材多采用非機械類工科專業(yè)《工程制圖》教材。以天津大學出版社出版的“十三五”精品教材《工程制圖》非機械類版本為例，教學內(nèi)容共十章，50%章節(jié)以畫法幾何的表達為主，50%章節(jié)以工程零件的規(guī)范性表達為主。此類章節(jié)設置適合于自動化、化工及生物工程等非機械類工科學生，卻并不適用于面向全校各類專業(yè)學生開設的《工程制圖》通識選修課，尤其是零件圖及裝配圖的畫法等內(nèi)容對于文理及藝術設計類學生來講，既艱澀難懂，讓學生失去對制圖的興趣，又很難真正應用于實際生活與工作中。

3.教學學時短，課程難度較大。近年來，隨著各校人才培養(yǎng)與教學目標的調(diào)整，各專業(yè)總學時壓縮。工科背景的通識選修課基本維持在32學時，相比機械類及其他非機械類工科專業(yè)學生48-60學時的課時數(shù)，《工程制圖》通識選修課的課時只能基本滿足機械類學生畫法幾何部分的學習時間，課堂繪圖、識圖等實踐性練習的時間分配嚴重不足。此外，相較于其他通識類課程，工程制圖專業(yè)性強，在拓寬學生視野、培養(yǎng)其工程意識的同時，以迅速識圖、準確構建三維實體及規(guī)范性表達為課程目標，因此，課程內(nèi)容多且難度較大。

4.課堂參與積極性及互動性較差。目前，各高校參選通識選修課程的多為低學年學生，該類學生對自己的培養(yǎng)歷程、事業(yè)定位及成才塑造模糊，選擇《工程制圖》通識選修課大多因為一時興趣或好奇的驅使，在實際學習6-8個學時后，最初的興趣和學習主動性往往會隨著課程難度的逐漸加大而消耗殆盡。然而，現(xiàn)行的制圖類課程教學依然采用“教師講，學生聽”的傳統(tǒng)教學模式，特別是課程的前期學習中，任課教師忽略“興趣類的潛能”的引導、啟發(fā)、互動交流，加上課時量與任務量的不對等，教師每堂課內(nèi)容較多，進度較快，使得大部分學生逐漸進入缺乏學習原動力、內(nèi)驅力的被動學習狀態(tài)，課堂參與積極性每況愈下。

5.考核標準機械且單一。面向機械類及非機械類工科學生開設的工程制圖課程考核方式主要包括課堂制圖考核、復雜零件的零件圖或裝置裝配圖繪制考核及期末筆試，此類由紙面呈現(xiàn)的考核方式只能反映出學生掌握理論知識的優(yōu)劣，并不能較好地反映學生空間想象能力及形體構造能力的塑造與提升效果。此外，鑒于課程內(nèi)容的特殊性，部分學生容易產(chǎn)生投機取巧的心理，以其他同學的考核作業(yè)為模板，依葫蘆畫瓢，不具體深究讀圖、識圖及形體構造的思維方法。

三、教學思考與改進

1.注重課前及課后問卷調(diào)查。源于社會學、心理學的問卷調(diào)查法對于了解被調(diào)查者對某些特定問題的傾向性和態(tài)度具有重要意義，因此常常被引入教學過程中[3]。為應對工程制圖通識選修課面臨的生源多樣化、思維及動手能力參差不齊的現(xiàn)狀，我校在課程第一個學時以調(diào)查問卷的形式對學生的年齡、專業(yè)、職業(yè)規(guī)劃、選課初衷等問題進行調(diào)研分析，并在調(diào)研問卷中穿插簡單的判斷與選擇題，內(nèi)容涉及簡單立體結構、組合體、趣味三維卡通形象的視圖繪制，日常生活中家具、電器、生活用品的視圖識別，三維建模軟件的基礎知識與操作步驟判別等。通過此類視圖識別的正確率，預判參與本學期課程的學生三維視圖能力、空間想象能力的普遍水平，以此為據(jù)對教學內(nèi)容、教學進度及趣味化實例進行微調(diào)。根據(jù)我校2016-2017及2017-2018兩個學年共計120位學生調(diào)查問卷結果分析，選課學生以大一及大二學年的管理科學、設計學及環(huán)境科學等專業(yè)為主。通過調(diào)查問卷分析，98.5%的參選學生對該門課程的教學內(nèi)容、教學目的及開課學院及教師情況有準確的認知，91.6%的參選學生對立體幾何解析法的建立與問題求解有較好的基礎，83.3%的學生對平面幾何相關公理與定理有一定基礎，但僅有62.5%的學生對立體復雜圖形有作圖并應用公理或定理分析的能力。參選學生對現(xiàn)代作圖工具及三維造型工具的了解和應用經(jīng)驗較少，16.7%的學生聽說過UG、Solidworks、Pro-E、3D max及Rhino等專業(yè)建模軟件，僅2位同學詳細了解以上專業(yè)軟件的特點及對應應用領域。此外，統(tǒng)計結果表明，除機械、建筑等相關專業(yè)外，參選學生均在工程制圖的標準化表達、識圖、判圖及作圖技能等方面基礎薄弱。針對以上情況，本門課程教學中加強了作圖規(guī)范、三視圖與三維立體模型關聯(lián)性等方面的講解與訓練。

2.教學內(nèi)容的精簡與趣味化教學。針對本課程學時短難度大的特點，課題組適當減少部分難度較大、專業(yè)性較強的教學內(nèi)容，刪減零件圖、裝配圖等傳統(tǒng)工科學生的重點教學內(nèi)容，將教學內(nèi)容精簡為制圖基礎、畫法幾何、視圖的表達與讀取、制圖標準及應用四部分內(nèi)容。

隨著計算機及投影儀技術的發(fā)展，多媒體授課已成為高校授課的日常方式，然而制圖類課程由于實踐性強的特點，長時間依賴課件授課，學生的注意力難以保證，眼高手低，參與積極性不高[4]。因此，結合選課學生在空間思維差異較大的特點，本門課程在教學過程中采用啟發(fā)、互動式教學方法，通過趣味探究及多樣化課堂練習開發(fā)學生的潛能，引導學生緊跟每個教學環(huán)節(jié)，通過教師與學生的雙向交流，調(diào)動雙方的積極性和能動性，活躍課堂氣氛，實現(xiàn)教與學的最佳效果。由此，課題組特別針對不同章節(jié)的教學內(nèi)容采用不同的趣味教學內(nèi)容。

平面立體圖形的投影、曲面立體圖形的章節(jié)，引導學生采用折紙的方式探究面的投影特性及面上的點的投影方法，并在班內(nèi)進行作品評比；組合體視圖識圖與讀圖部分，適時與不同專業(yè)的需求相結合，特別針對2016-2017學年第一輪課程參選學生中有電氣、環(huán)境等專業(yè)，在組合體的表達方法講解時，結合芯片實物、污水處理工藝圖及管道施工圖等引導學生分析其表達方法、繪圖過程；組合體視圖表達部分，課題組首先利用2學時演示Solidworks等三維建模軟件的塑型過程及歷年機械類學生的創(chuàng)意作品，并創(chuàng)新性地引導學生采用橡皮泥塑型表達自己識圖的成果，組織小組塑型競賽，并由任課教師在每次討論課結束做綜合分析和點評。

此外，在不同章節(jié)的講解過程中，以主題的形式穿插播放國外制圖課程導論動畫、大型機械裝配視頻、動力學實驗視頻等，每組視頻播放時間控制在15分鐘之內(nèi)。本次教學改革兩輪實施過程中，配合第一章制圖基礎、第二章畫法幾何和第四章制圖標準的教學內(nèi)容，視頻均以導論動畫為主，配合第三章視圖的表達與讀取的教學內(nèi)容，視頻以機械裝配、振動及PIV拍攝等先進實驗手段等科普視頻為主，旨在培養(yǎng)學生的工程意識及先進的工程理念。

3.綜合考評與趣味化考核。目前，各高校通識選修課的考核方式均較為靈活，任課教師可以視課程的性質(zhì)決定課程考評方式。以我校為例，文史類通識選修課綜合考評方式以“論文+課堂表現(xiàn)”為主，藝術類通識選修課綜合考評方式以“最終作品+課堂表現(xiàn)”為主，素質(zhì)培養(yǎng)類通識選修課多以“（小組合作/獨立）課堂陳述+課堂表現(xiàn)”為主，工程類通識選修課主要以“期末考試+課堂表現(xiàn)”為主，且課堂表現(xiàn)評分主要以出勤率及課堂參與度等傳統(tǒng)衡量依據(jù)為主。本次課堂教學改革綜合考評方式為“期末考試+大作業(yè)考核+課堂表現(xiàn)”。介于本次改革在日常教學內(nèi)容中融入了許多趣味教學及作品互評環(huán)節(jié)，因此課堂表現(xiàn)80%決定于互動作品得分，其余由出勤率決定。期末考試試題以簡單的點、線、面投影、識圖及制圖標準為主，考核學生對識圖、基本制圖及工程標準的認知及制圖思維方式建立情況。大作業(yè)以30分鐘為限，展示一段由積木搭建的機械結構運動視頻，并定格在某個運動瞬間，由學生自主想象該運動機構在此刻的整體三維結構，并繪制準確的三視圖。2016-2017學年兩輪課程實踐中，采用的趣味大作業(yè)雖不涉及曲面立體結構，但其某個運動瞬間三視圖包括復雜的虛線結構及細節(jié)繪制，學生的三視圖圖形表達和標注真實反映了其對組合體結構的三維造型能力、對活動構件尺寸的詳細計算及對工程制圖標準的掌握情況。

四、結語

本文根據(jù)工程類通識選修課總體改革和發(fā)展趨勢，結合近幾年來在此類課程教學中的實踐經(jīng)驗，闡述了非機類工程制圖通識選修課教學過程中普遍存在的一些問題，根據(jù)課題組在教學過程中的教學經(jīng)驗，總結了非機類工程制圖課堂教學在課程內(nèi)容、教學方法及考核方式等方面可實施的一些改進，以期提高工程制圖的教學效果和非機類學生對該課程的理解與相關專業(yè)的聯(lián)系與作用。

參考文獻：

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