新工科背景下工程制圖課2-3D協(xié)同實(shí)踐教學(xué)改革

張浬萍 楊軍 賴佳欣

摘 要：隨著新工科發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，高等教育院校的人才培養(yǎng)的目標(biāo)逐步向創(chuàng)新型和實(shí)用型復(fù)合人才轉(zhuǎn)變。在新形勢(shì)下，工程制圖課程的教學(xué)方法依然沿用傳統(tǒng)方法的現(xiàn)實(shí)普遍存在，無法滿足新時(shí)代人才培養(yǎng)要求。本文以2-3D思維轉(zhuǎn)換訓(xùn)練為途徑，以工程案例為實(shí)訓(xùn)載體，以二三維工具學(xué)習(xí)為輔助，以思維能力和制圖技能培養(yǎng)為目標(biāo)的工程制圖課程教學(xué)改革，著力于培養(yǎng)實(shí)踐與創(chuàng)新型人才，以切合新工科背景下的工程人才培養(yǎng)需求。

關(guān)鍵詞：新工科 工程制圖 教學(xué)改革 思維轉(zhuǎn)換 實(shí)踐教學(xué)

隨著智能制造等新技術(shù)的發(fā)展，新工科建設(shè)將是教育改革的必然趨勢(shì)。在工程制圖學(xué)領(lǐng)域，因數(shù)字化應(yīng)用的普及，國內(nèi)外均發(fā)布了《技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》系列標(biāo)準(zhǔn)，基于數(shù)字化模型的技術(shù)語言正在成為新的技術(shù)規(guī)范，平面圖紙將被三維圖紙所取代的發(fā)展趨勢(shì)正在萌生，但高校制圖課程的“理論講授+舉例說明+課后練習(xí)”的教學(xué)方法仍在延續(xù)，課程內(nèi)容變化甚微，對(duì)于學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足，與當(dāng)代圖學(xué)數(shù)字化的大勢(shì)不符，明顯滯后于時(shí)代技術(shù)的發(fā)展。本文以切合實(shí)際、可落地實(shí)施為原則，提出以2-3D思維轉(zhuǎn)換訓(xùn)練為途徑，以工程案例為實(shí)訓(xùn)載體，以二三維工具學(xué)習(xí)為輔助，以思維能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建工程制圖課程教學(xué)方法改革，以使制圖課教學(xué)符合新工科背景，切合圖學(xué)數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)。

一、現(xiàn)狀簡述

工程制圖課作為高校工科類專業(yè)學(xué)生最早接觸的技術(shù)基礎(chǔ)課程，具有極廣的授課學(xué)生群體。現(xiàn)對(duì)當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀存在的普遍現(xiàn)象略做說明。

（1）空間思維能力培訓(xùn)不足。

（2）工程案例實(shí)踐訓(xùn)練不足。

（3）課堂內(nèi)容滯后時(shí)代技術(shù)發(fā)展。

此外，畢業(yè)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的制圖水平低下、為了找工作而慌忙自學(xué)繪圖軟件、對(duì)復(fù)雜幾何形體對(duì)象不能有效運(yùn)用表達(dá)方法等現(xiàn)象在高校內(nèi)也十分普遍。

二、制圖課程2-3D協(xié)同教學(xué)方法改革

從宏觀角度講，工程制圖課程包括二部分內(nèi)容：一是以投影理論為主線的圖形學(xué)基礎(chǔ);二是以基本制圖標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)制圖標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)體系所規(guī)定的制圖規(guī)范。投影理論強(qiáng)調(diào)的是2-3D思維轉(zhuǎn)換方法，制圖規(guī)范則是技術(shù)圖紙的繪圖規(guī)則，其中，2-3D思維轉(zhuǎn)換使教師施教和學(xué)生學(xué)習(xí)的根本難點(diǎn)。因此，本文提出了一種以2-3D思維轉(zhuǎn)換訓(xùn)練為核心，以工程案例為實(shí)訓(xùn)載體，以二三維工具學(xué)習(xí)為輔助，以思維能力和制圖技能培養(yǎng)為目標(biāo)的工程制圖課程教學(xué)改革，切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)空間思維能力突出、制圖技能扎實(shí)、初具實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)素養(yǎng)，且符合當(dāng)代工程人才需求的實(shí)踐性創(chuàng)新人才。

（1）重構(gòu)制圖課程內(nèi)容體系。針對(duì)空間思維能力培訓(xùn)不足、工程案例脫節(jié)、繪圖工具技能缺乏的問題，重構(gòu)制圖課程內(nèi)容體。在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和方法的基礎(chǔ)上，重視基于立體本源經(jīng)驗(yàn)的課堂應(yīng)用，重視以2-3D思維轉(zhuǎn)換為側(cè)重點(diǎn)，將三維建模思想和投影表達(dá)方法相結(jié)合，生動(dòng)地表達(dá)和表述投影規(guī)律和知識(shí)理論。針對(duì)不同學(xué)科專業(yè)需求分配培訓(xùn)案例和課時(shí)等。按此原則，將三維軟件的應(yīng)用引入工程制圖課程的學(xué)習(xí)，對(duì)現(xiàn)有的教材，特別是案例對(duì)象進(jìn)行整合，刪除陳舊的、不適應(yīng)時(shí)代的內(nèi)容，增加制圖課程相關(guān)的新內(nèi)容，重新構(gòu)建適應(yīng)時(shí)代的制圖課程的授課內(nèi)容，以達(dá)到專項(xiàng)培訓(xùn)和訓(xùn)練的目的，加快學(xué)生思維方法的形成和轉(zhuǎn)變。

另外，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，線上的課堂將是未來的主流，開設(shè)線上制圖課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線上線下共同教學(xué)，有利于教學(xué)質(zhì)量提升。

（2）“實(shí)訓(xùn)為基，能力為重”的教學(xué)方法改革。制圖課程本身是一門應(yīng)用于工程踐行的技術(shù)課程。因此，工程實(shí)踐的案例繪制，即滿足了課程教學(xué)本身的需要，也極大地提升了學(xué)生的專業(yè)熱情、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、工程素養(yǎng)等，并綜合為學(xué)生的思維能力和技術(shù)制圖能力。具體而言：其一，空間思維能力的培養(yǎng)必須依賴于基于立體的實(shí)訓(xùn)過程，采用三維實(shí)訓(xùn)的方法去構(gòu)建學(xué)生的立體思維是直接而有效的方法，有利于引導(dǎo)學(xué)生建立自身對(duì)投影理論的理解和應(yīng)用，快速實(shí)現(xiàn)思維能力的培養(yǎng)。其次，工程經(jīng)驗(yàn)必須在實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)中才能建立。應(yīng)用工程案例和當(dāng)下普及的二三維制圖工具進(jìn)行制圖實(shí)踐，有助于實(shí)現(xiàn)目前以能力為導(dǎo)向的OBE現(xiàn)代教學(xué)理念。其三，使用基本示例進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，引導(dǎo)學(xué)生從“不樂意為之”到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生學(xué)習(xí)課程基本技能的同時(shí)，獲得一定的工程案例經(jīng)驗(yàn)，幫助學(xué)生“為用而學(xué)、學(xué)以致用”，同時(shí)有效地提升學(xué)生的參與性、操作性和實(shí)踐性，促進(jìn)學(xué)生能力的高速提升。其四，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的工程案例實(shí)踐教學(xué)促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)和引發(fā)教學(xué)方法的豐富性，例如教師通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)法引導(dǎo)學(xué)生對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行充分的思考和分析，組織學(xué)生自行進(jìn)行討論，甚至課堂翻轉(zhuǎn)促使學(xué)生為主進(jìn)學(xué)習(xí)。其五，完成制圖教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，通過促進(jìn)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用的充分認(rèn)知，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思考和創(chuàng)造熱情。

（3）培養(yǎng)與時(shí)俱進(jìn)知識(shí)架構(gòu)。技術(shù)制圖標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求是工程技術(shù)制圖中非常重要的內(nèi)容，通過二、三維繪圖工具的訓(xùn)練不但促使學(xué)生有效地快速具備2-3D思維轉(zhuǎn)換方法，也普及了基于數(shù)字化模型技術(shù)的技術(shù)制圖認(rèn)識(shí)，構(gòu)建學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)制圖知識(shí)系統(tǒng)。引導(dǎo)學(xué)生從規(guī)范的圖紙中提前獲取工藝知識(shí)，促進(jìn)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。同時(shí)使得學(xué)生初步了解數(shù)字化制圖和設(shè)計(jì)過程，同時(shí)對(duì)基于三維模型的技術(shù)制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的了解和學(xué)習(xí)。總之，在新工科建設(shè)的時(shí)代中，教師的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)與時(shí)代的發(fā)展相適應(yīng)，以便拓展學(xué)生的知識(shí)面，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

結(jié)語

在新工科建設(shè)的實(shí)踐和探索中，工程制圖課程的改革勢(shì)在必行。在考慮時(shí)代背景和數(shù)字化技術(shù)制圖發(fā)展趨勢(shì)的時(shí)代背景下，以基于數(shù)字化模型的2-3D思維轉(zhuǎn)換方法培訓(xùn)為內(nèi)在動(dòng)力，以工程案例應(yīng)用進(jìn)行能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，重建工程制圖課程的內(nèi)容體系，并以內(nèi)容促進(jìn)教學(xué)方法的深度變革，從而實(shí)現(xiàn)“重能力”的、符合OBE教學(xué)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，才能培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展所需的優(yōu)質(zhì)人才。