非機(jī)類《工程制圖》通識(shí)選修課教學(xué)方法探究

翟璐璐 林哲

摘要：伴隨時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)對(duì)寬口徑、應(yīng)用型、復(fù)合型人才需求的增加，面向非機(jī)類類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的《工程制圖》通識(shí)選修課程在為學(xué)生提供了解工程常識(shí)、培養(yǎng)工程意識(shí)、提高工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的同時(shí)，該門課程的教學(xué)也面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。本文結(jié)合教學(xué)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了該門課程在教學(xué)過程中普遍存在的一些問題，并針對(duì)性地總結(jié)了在課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面的創(chuàng)新性教學(xué)策略，為提高工程制圖的教學(xué)效果、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：工程制圖；通識(shí)選修課；教學(xué)改革；趣味教學(xué)；趣味考核

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）03-0207-03

一、前言

工程圖樣以圖形的形式來表達(dá)設(shè)計(jì)構(gòu)想，被譽(yù)為工程技術(shù)語言。工程制圖是培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣基本能力的一門通識(shí)類課程，具有較成熟的理論和較豐富的實(shí)踐。近年來，由于寬口徑、應(yīng)用型本科專業(yè)的設(shè)置和培養(yǎng)需求，社會(huì)對(duì)復(fù)合型應(yīng)用人才需求的增加，為高等理工科院校非機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生開設(shè)工程制圖課程，為學(xué)生提供了解、掌握相關(guān)工程知識(shí)提供平臺(tái)，有利于非機(jī)類各專業(yè)的學(xué)生獲取機(jī)械方面知識(shí)、培養(yǎng)工程意識(shí)、拓寬專業(yè)口徑、提高高校學(xué)生的整體工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。與此同時(shí)，非機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生對(duì)工程制圖課程的需求不斷增加，各校工程制圖類通識(shí)選修課開課逐漸增多，以浙江理工大學(xué)2016-2017學(xué)年參選該課程為例，70多名學(xué)生中僅有15人研修工科相關(guān)專業(yè)，其余50多人均來自經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理科學(xué)、化學(xué)、服裝設(shè)計(jì)等文理及藝術(shù)設(shè)計(jì)類專業(yè)。學(xué)生的年級(jí)、專業(yè)、空間思維能力等逐漸呈現(xiàn)多樣性，為適應(yīng)這種新形勢(shì)的教學(xué)需求，我校針對(duì)非機(jī)類《工程制圖》通識(shí)選修課程開展了一系列的教學(xué)改革，通過調(diào)研及課堂反饋，對(duì)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容以及課堂教學(xué)手段進(jìn)行了初步探索。

二、教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1.學(xué)生思維及動(dòng)手能力多樣化。工程制圖課程具有抽象性、實(shí)踐性的特點(diǎn)[1]，需要學(xué)生具有一定的空間想象、形體構(gòu)思及動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)難度較大。選修工程制圖通識(shí)選修課的學(xué)生逐漸以文史、經(jīng)濟(jì)及藝術(shù)類考生為主，識(shí)圖及讀圖等專業(yè)訓(xùn)練少，空間思維能力及動(dòng)手能力在各專業(yè)學(xué)生中差別較大。以我校2016-2017學(xué)年兩個(gè)學(xué)期參選該課程的學(xué)生為例，班級(jí)中藝術(shù)設(shè)計(jì)類學(xué)生的空間思維及動(dòng)手能力普遍高于文理專業(yè)學(xué)生，課堂參與度與積極性更高。然而，實(shí)際教學(xué)中刻板的教學(xué)章節(jié)設(shè)置、不合理的教學(xué)進(jìn)度安排不僅使思維能力較強(qiáng)的同學(xué)疲于接受教學(xué)內(nèi)容，無暇顧及讀圖、識(shí)圖、畫圖思維方式的建立；更使得思維能力較差的學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，甚至讓學(xué)生產(chǎn)生逃避、厭學(xué)等抵觸心理。

2.教材內(nèi)容無針對(duì)性。工程制圖課程雖有教材、教學(xué)參考書、電子課件、電子教案以及網(wǎng)絡(luò)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(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要工具，教材的內(nèi)容和質(zhì)量直接影響到教學(xué)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(duì)性及教學(xué)受眾的群體針對(duì)性。各校面向非機(jī)械類學(xué)生開設(shè)的《工程制圖》教學(xué)內(nèi)容主要以機(jī)械類及其他工科類制圖課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，教材多采用非機(jī)械類工科專業(yè)《工程制圖》教材。以天津大學(xué)出版社出版的“十三五”精品教材《工程制圖》非機(jī)械類版本為例，教學(xué)內(nèi)容共十章，50%章節(jié)以畫法幾何的表達(dá)為主，50%章節(jié)以工程零件的規(guī)范性表達(dá)為主。此類章節(jié)設(shè)置適合于自動(dòng)化、化工及生物工程等非機(jī)械類工科學(xué)生，卻并不適用于面向全校各類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的《工程制圖》通識(shí)選修課，尤其是零件圖及裝配圖的畫法等內(nèi)容對(duì)于文理及藝術(shù)設(shè)計(jì)類學(xué)生來講，既艱澀難懂，讓學(xué)生失去對(duì)制圖的興趣，又很難真正應(yīng)用于實(shí)際生活與工作中。

3.教學(xué)學(xué)時(shí)短，課程難度較大。近年來，隨著各校人才培養(yǎng)與教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整，各專業(yè)總學(xué)時(shí)壓縮。工科背景的通識(shí)選修課基本維持在32學(xué)時(shí)，相比機(jī)械類及其他非機(jī)械類工科專業(yè)學(xué)生48-60學(xué)時(shí)的課時(shí)數(shù)，《工程制圖》通識(shí)選修課的課時(shí)只能基本滿足機(jī)械類學(xué)生畫法幾何部分的學(xué)習(xí)時(shí)間，課堂繪圖、識(shí)圖等實(shí)踐性練習(xí)的時(shí)間分配嚴(yán)重不足。此外，相較于其他通識(shí)類課程，工程制圖專業(yè)性強(qiáng)，在拓寬學(xué)生視野、培養(yǎng)其工程意識(shí)的同時(shí)，以迅速識(shí)圖、準(zhǔn)確構(gòu)建三維實(shí)體及規(guī)范性表達(dá)為課程目標(biāo)，因此，課程內(nèi)容多且難度較大。

4.課堂參與積極性及互動(dòng)性較差。目前，各高校參選通識(shí)選修課程的多為低學(xué)年學(xué)生，該類學(xué)生對(duì)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(shí)選修課大多因?yàn)橐粫r(shí)興趣或好奇的驅(qū)使，在實(shí)際學(xué)習(xí)6-8個(gè)學(xué)時(shí)后，最初的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性往往會(huì)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(xué)依然采用“教師講，學(xué)生聽”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，特別是課程的前期學(xué)習(xí)中，任課教師忽略“興趣類的潛能”的引導(dǎo)、啟發(fā)、互動(dòng)交流，加上課時(shí)量與任務(wù)量的不對(duì)等，教師每堂課內(nèi)容較多，進(jìn)度較快，使得大部分學(xué)生逐漸進(jìn)入缺乏學(xué)習(xí)原動(dòng)力、內(nèi)驅(qū)力的被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，課堂參與積極性每況愈下。

5.考核標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械且單一。面向機(jī)械類及非機(jī)械類工科學(xué)生開設(shè)的工程制圖課程考核方式主要包括課堂制圖考核、復(fù)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(xué)生掌握理論知識(shí)的優(yōu)劣，并不能較好地反映學(xué)生空間想象能力及形體構(gòu)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(xué)生容易產(chǎn)生投機(jī)取巧的心理，以其他同學(xué)的考核作業(yè)為模板，依葫蘆畫瓢，不具體深究讀圖、識(shí)圖及形體構(gòu)造的思維方法。

三、教學(xué)思考與改進(jìn)

1.注重課前及課后問卷調(diào)查。源于社會(huì)學(xué)、心理學(xué)的問卷調(diào)查法對(duì)于了解被調(diào)查者對(duì)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(xué)過程中[3]。為應(yīng)對(duì)工程制圖通識(shí)選修課面臨的生源多樣化、思維及動(dòng)手能力參差不齊的現(xiàn)狀，我校在課程第一個(gè)學(xué)時(shí)以調(diào)查問卷的形式對(duì)學(xué)生的年齡、專業(yè)、職業(yè)規(guī)劃、選課初衷等問題進(jìn)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(jié)構(gòu)、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(shí)別，三維建模軟件的基礎(chǔ)知識(shí)與操作步驟判別等。通過此類視圖識(shí)別的正確率，預(yù)判參與本學(xué)期課程的學(xué)生三維視圖能力、空間想象能力的普遍水平，以此為據(jù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度及趣味化實(shí)例進(jìn)行微調(diào)。根據(jù)我校2016-2017及2017-2018兩個(gè)學(xué)年共計(jì)120位學(xué)生調(diào)查問卷結(jié)果分析，選課學(xué)生以大一及大二學(xué)年的管理科學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)及環(huán)境科學(xué)等專業(yè)為主。通過調(diào)查問卷分析，98.5%的參選學(xué)生對(duì)該門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的及開課學(xué)院及教師情況有準(zhǔn)確的認(rèn)知，91.6%的參選學(xué)生對(duì)立體幾何解析法的建立與問題求解有較好的基礎(chǔ)，83.3%的學(xué)生對(duì)平面幾何相關(guān)公理與定理有一定基礎(chǔ)，但僅有62.5%的學(xué)生對(duì)立體復(fù)雜圖形有作圖并應(yīng)用公理或定理分析的能力。參選學(xué)生對(duì)現(xiàn)代作圖工具及三維造型工具的了解和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，16.7%的學(xué)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(xué)詳細(xì)了解以上專業(yè)軟件的特點(diǎn)及對(duì)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域。此外，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，除機(jī)械、建筑等相關(guān)專業(yè)外，參選學(xué)生均在工程制圖的標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)、識(shí)圖、判圖及作圖技能等方面基礎(chǔ)薄弱。針對(duì)以上情況，本門課程教學(xué)中加強(qiáng)了作圖規(guī)范、三視圖與三維立體模型關(guān)聯(lián)性等方面的講解與訓(xùn)練。

2.教學(xué)內(nèi)容的精簡與趣味化教學(xué)。針對(duì)本課程學(xué)時(shí)短難度大的特點(diǎn)，課題組適當(dāng)減少部分難度較大、專業(yè)性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，刪減零件圖、裝配圖等傳統(tǒng)工科學(xué)生的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容精簡為制圖基礎(chǔ)、畫法幾何、視圖的表達(dá)與讀取、制圖標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用四部分內(nèi)容。

隨著計(jì)算機(jī)及投影儀技術(shù)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(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，長時(shí)間依賴課件授課，學(xué)生的注意力難以保證，眼高手低，參與積極性不高[4]。因此，結(jié)合選課學(xué)生在空間思維差異較大的特點(diǎn)，本門課程在教學(xué)過程中采用啟發(fā)、互動(dòng)式教學(xué)方法，通過趣味探究及多樣化課堂練習(xí)開發(fā)學(xué)生的潛能，引導(dǎo)學(xué)生緊跟每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過教師與學(xué)生的雙向交流，調(diào)動(dòng)雙方的積極性和能動(dòng)性，活躍課堂氣氛，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的最佳效果。由此，課題組特別針對(duì)不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容采用不同的趣味教學(xué)內(nèi)容。

平面立體圖形的投影、曲面立體圖形的章節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生采用折紙的方式探究面的投影特性及面上的點(diǎn)的投影方法，并在班內(nèi)進(jìn)行作品評(píng)比；組合體視圖識(shí)圖與讀圖部分，適時(shí)與不同專業(yè)的需求相結(jié)合，特別針對(duì)2016-2017學(xué)年第一輪課程參選學(xué)生中有電氣、環(huán)境等專業(yè)，在組合體的表達(dá)方法講解時(shí)，結(jié)合芯片實(shí)物、污水處理工藝圖及管道施工圖等引導(dǎo)學(xué)生分析其表達(dá)方法、繪圖過程；組合體視圖表達(dá)部分，課題組首先利用2學(xué)時(shí)演示Solidworks等三維建模軟件的塑型過程及歷年機(jī)械類學(xué)生的創(chuàng)意作品，并創(chuàng)新性地引導(dǎo)學(xué)生采用橡皮泥塑型表達(dá)自己識(shí)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(jié)束做綜合分析和點(diǎn)評(píng)。

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(dǎo)論動(dòng)畫、大型機(jī)械裝配視頻、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻等，每組視頻播放時(shí)間控制在15分鐘之內(nèi)。本次教學(xué)改革兩輪實(shí)施過程中，配合第一章制圖基礎(chǔ)、第二章畫法幾何和第四章制圖標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)內(nèi)容，視頻均以導(dǎo)論動(dòng)畫為主，配合第三章視圖的表達(dá)與讀取的教學(xué)內(nèi)容，視頻以機(jī)械裝配、振動(dòng)及PIV拍攝等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段等科普視頻為主，旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)及先進(jìn)的工程理念。

3.綜合考評(píng)與趣味化考核。目前，各高校通識(shí)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(píng)方式。以我校為例，文史類通識(shí)選修課綜合考評(píng)方式以“論文+課堂表現(xiàn)”為主，藝術(shù)類通識(shí)選修課綜合考評(píng)方式以“最終作品+課堂表現(xiàn)”為主，素質(zhì)培養(yǎng)類通識(shí)選修課多以“（小組合作/獨(dú)立）課堂陳述+課堂表現(xiàn)”為主，工程類通識(shí)選修課主要以“期末考試+課堂表現(xiàn)”為主，且課堂表現(xiàn)評(píng)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(xué)改革綜合考評(píng)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(xué)內(nèi)容中融入了許多趣味教學(xué)及作品互評(píng)環(huán)節(jié)，因此課堂表現(xiàn)80%決定于互動(dòng)作品得分，其余由出勤率決定。期末考試試題以簡單的點(diǎn)、線、面投影、識(shí)圖及制圖標(biāo)準(zhǔn)為主，考核學(xué)生對(duì)識(shí)圖、基本制圖及工程標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)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(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)視頻，并定格在某個(gè)運(yùn)動(dòng)瞬間，由學(xué)生自主想象該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在此刻的整體三維結(jié)構(gòu)，并繪制準(zhǔn)確的三視圖。2016-2017學(xué)年兩輪課程實(shí)踐中，采用的趣味大作業(yè)雖不涉及曲面立體結(jié)構(gòu)，但其某個(gè)運(yùn)動(dòng)瞬間三視圖包括復(fù)雜的虛線結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)繪制，學(xué)生的三視圖圖形表達(dá)和標(biāo)注真實(shí)反映了其對(duì)組合體結(jié)構(gòu)的三維造型能力、對(duì)活動(dòng)構(gòu)件尺寸的詳細(xì)計(jì)算及對(duì)工程制圖標(biāo)準(zhǔn)的掌握情況。

四、結(jié)語

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

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