《畫法幾何與土木工程制圖》課程的現狀分析及發展探索

姚 爽 趙 亮

長江師范學院土木建筑工程學院（408100）

1 背景

《畫法幾何與土木工程制圖》課程是土木工程類如建筑學、土木工程、城市規劃、給排水工程專業的一門主干專業基礎課[1]。 它貫穿于土木工程建設的整個過程中，是專業技術人員必須掌握的一門重要課程。其目的就是培養學生對于三維形體及其相關位置的空間邏輯思維能力及看圖和繪圖能力，并通過實訓課程培養學生的形象思維能力，為后續的“房屋建筑學”、“CAD 繪圖”等課程的學習奠定堅實的基礎。

《畫法幾何與土木工程制圖》課程共安排了56個學時， 其中42 個學時為課堂教學、14 個學時為試驗。 課堂教學主要以書本和PPT 為主，教授學生關于三面投影、剖面圖、建筑工程圖、結構工程圖的基本知識；試驗主要是繪制實際生活中的簡單的三維立體，作為課堂教學的補充和拓展，幫助同學們更好地理解立體、組合體的投影規律。

由于近幾年“新工科”的大力推廣，對傳統的工科專業也產生了極大的沖擊。在此背景下，《畫法幾何與土木工程制圖》 作為建筑工程類專業的基礎課，也有著迫切的改革需求。文章結合行業對于“新工科” 的要求及土木類專業自身的發展趨勢和特點，從教學目標、教學方式、教學實訓等方面出發，提出課程教學改革的新思路和新方向。

2 課程簡介

《畫法幾何與土木工程制圖》作為土木工程類專業的基礎課之一， 主要講授了三面投影體系、平面立體、剖面圖、斷面圖及建筑結構專業工程圖等方面的基礎入門知識。 根據以往的教學大綱，可以將本課程分為三大部分。第一部分包括制圖基本技能、投影基礎知識、投影變換。這部分的教學重點及難點是培養學生理解三面投影體系；要求學生熟練掌握直線及平面的投影特性、直線與平面、平面與平面的相對位置的投影特點和制圖方法， 了解投影變換的相關內容[2]。第二部分包括基本立體、組合體、軸側投影、形體的表達方法。這部分的教學重點在于基本立體及形體的表達方法； 要求學生熟練掌握平面立體表面的點、線的制圖方法，掌握剖面圖及斷面圖的形成，了解軸側投影的繪制方法、組合體的識圖和制圖方法。 第三部分包括標高投影、建筑施工圖、結構施工圖、設備施工圖。這部分的教學重點是讓學生掌握建筑平立剖面圖、結構構件圖、基礎圖以及水暖電專業施工圖的圖示方法。

從第一部分到第三部分，可以說是個循序漸進的過程，第一部分是本課程的重點及難點，尤其是點線面的投影方法，直線、平面的投影關系。 熟練掌握投影關系是學習后續章節的基礎。 有了對點、線、面投影規律的基本認知，才能較好地理解基本立體以及形體的表達方法；知道了平面上的點、線的投影規律，才能做出帶有曲面的三維立體的投影；有了對基本立體及形體平面、斷面、剖面圖的認識，才能輕松地學習和掌握與建筑、結構、設備施工圖相關課程知識。

3 現狀教學形式及主要存在的問題

《畫法幾何與土木工程制圖》作為土木工程類專業每個學生必須學習的專業基礎課程，具有學分高、課程難的特點。 課程中有關三維物體投影的理論教學抽象、枯燥、對學生的空間想象能力和邏輯思維能力要求極高；對于僅有高中立體幾何知識的大一新生而言，是一個相當大的挑戰。大一新生對新的學習環境、新的學習方法尚未適應，在專業形體方面也沒有知識積累，所以會感到本課程的學習難度很大，尤其是難以理解畫法幾何中與點線面投影相關的一些難點，這對教師來說也是一個挑戰。如果這個章節的教學效果不理想，在后面的教學中就會出現“一步差，步步差”的現象。所以，培養大一新生基本的空間想象力和空間邏輯思維能力， 為課程教學打好基礎，是這門課程的教學改革方向。

可以從教學方式改革著手，調整教學方法和策略，調動學生的學習熱情和積極性，讓學生參與到講授和問答環節中， 將學到的知識迅速轉化為實踐。 本課程知識呈遞進關系，如果學生沒有充分理解和掌握點線面的投影規律及關系，就很難學好基本立體的投影、剖面和斷面圖等知識，甚至讀圖都會非常困難，所以怎樣提高“點線面”部分的教學質量，是需要重點考慮的問題。

4 教學內容改革策略

《畫法幾何與土木工程制圖》的教學目標是通過課程學習，使學生掌握閱讀和繪制工程圖紙的理論和方法，培養學生的空間想象能力和繪制工程圖紙的技能，為后續其他課程的學習、專業技能的學習、畢業設計打下良好的基礎[3]。

如今，BIM、CAD 等制圖軟件已得到廣泛應用，傳統手工制圖已完全退出舞臺。 教學過程中，可以相對弱化手工繪圖部分，如第六章“組合體”中組合體試圖的畫法、第八章“形體”中圖樣表達方法的畫法舉例；重點加強相對應的讀圖部分，如第六章“組合體”中組合體試圖的讀圖、第八章“形體”中圖樣表達方法的畫法舉例。 由于新版BIM、CAD 軟件中已經可以將平面圖轉為軸側投影圖，故第7 章“軸側投影”中針對軸側投影的手工繪制方法也可轉變為了解內容。

對于第三章“投影轉換”及第四章“曲線曲面的投影”也可以由掌握內容轉變為熟悉內容。 因為在教學過程中發現，僅僅是第二章的點線面及點線面的關系，學生學到后期就已經有些疲乏，第三章和第四章在整體難度上會更大一些，故這兩章內容可轉為熟悉內容， 讓學生在上課過程中有一定的緩沖，為第五章的學習奠定基礎。

5 教學方法改革策略

2019 年6 月頒布的《中共中央、國務院關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》要求 “強化課堂主陣地作用， 切實提高課堂教學質量”。 可以將這條意見應用于《畫法幾何與土木工程制圖》課程的教學中。

5.1 優化教學方式

教師在課前要指導學生做好預習，尤其是第二章的點線面部分，要讓同學們提前看書。 上課時要講清重點難點，引導學生主動思考；下課前要留出5 min 時間， 為學生勾畫出下節課的重點段落和重點內容，讓同學們有針對性地預習定義、定理及例題。可以多做道具。 道具要做得直觀、顏色鮮艷，一方面可以吸引學生的注意力， 一方面可以方便學生理解。 在第二章的教學過程中，每節課的前5 min 用于為同學們總結上節課的重點內容，讓學生們盡快進入上課的狀態；已經進入狀態的學生可以復習上節課的知識點，這樣有助于課堂教學。

5.2 加強教學管理

乘著“新工科”這艘快船，順應新形勢，制訂新計劃，優化教學各個環節，嚴格按課程標準教學，加強課程日常監督。 教師要提前10 min 到達教室，學生要簽到。 在比較枯燥的定義部分的教學中，可以隨機抽點學生給大家讀定義，既可以活躍課堂氣氛，又可以加深同學們對定義的理解。

5.3 加強作業輔導

課堂練習與課后作業相結合，及時鞏固學到的知識。 教師要根據課堂練習及課后作業的情況對學生進行差異化輔導；探索彈性作業和發散思維型作業，不斷提高作業設計質量。 建立學生幫扶制度，杜絕“一人寫，眾人抄”的現象，為學有余力的學生拓展學習空間。 讓同學上臺參與講解，更深刻地掌握知識點。 教師還可以對學生進行差異化教學和個別化指導，也可以組織同學們開展課堂討論活動。

5.4 積極應用新技術

推進“雨課堂”及“學習通”教學軟件的應用，建立《畫法幾何與土木工程制圖》課程網絡學習平臺。此類軟件平臺具有簽到和隨機點名功能，有助于教學管理；學生還可以隨時發布彈幕、匿名提問，極大地增強了課堂教學的互動性、趣味性，有助于活躍課堂氣氛，消除學生對本課程枯燥、難懂的印象。 同時，教學軟件的匿名功能也很好地解決了學生“想問又不敢舉手”的問題。