非机类《工程制图》通识选修课教学方法探究

摘要：伴随时代的发展，社会对宽口径、应用型、复合型人才需求的增加，面向非机类类专业学生开设的《工程制图》通识选修课程在为学生提供了解工程常识、培养工程意识、提高工程素质和创新能力的同时，该门课程的教学也面临着新的挑战与机遇。本文结合教学中的实践经验，阐述了该门课程在教学过程中普遍存在的一些问题，并针对性地总结了在课程内容、教学方法及考核方式等方面的创新性教学策略，为提高工程制图的教学效果、提高学生的综合素质、工程意识和创新能力奠定了基础。

关键词：工程制图；通识选修课；教学改革；趣味教学；趣味考核

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0207-03

一、前言

工程图样以图形的形式来表达设计构想，被誉为工程技术语言。工程制图是培养学生绘制和阅读工程图样基本能力的一门通识类课程，具有较成熟的理论和较丰富的实践。近年来，由于宽口径、应用型本科专业的设置和培养需求，社会对复合型应用人才需求的增加，为高等理工科院校非机械类各专业学生开设工程制图课程，为学生提供了解、掌握相关工程知识提供平台，有利于非机类各专业的学生获取机械方面知识、培养工程意识、拓宽专业口径、提高高校学生的整体工程素质和创新能力。与此同时，非机械类各专业学生对工程制图课程的需求不断增加，各校工程制图类通识选修课开课逐渐增多，以浙江理工大学2016-2017学年参选该课程为例，70多名学生中仅有15人研修工科相关专业，其余50多人均来自经济学、管理科学、化学、服装设计等文理及艺术设计类专业。学生的年级、专业、空间思维能力等逐渐呈现多样性，为适应这种新形势的教学需求，我校针对非机类《工程制图》通识选修课程开展了一系列的教学改革，通过调研及课堂反馈，对教学目标、内容以及课堂教学手段进行了初步探索。

二、教学现状及存在的问题

1.学生思维及动手能力多样化。工程制图课程具有抽象性、实践性的特点[1]，需要学生具有一定的空间想象、形体构思及动手能力，学习难度较大。选修工程制图通识选修课的学生逐渐以文史、经济及艺术类考生为主，识图及读图等专业训练少，空间思维能力及动手能力在各专业学生中差别较大。以我校2016-2017学年两个学期参选该课程的学生为例，班级中艺术设计类学生的空间思维及动手能力普遍高于文理专业学生，课堂参与度与积极性更高。然而，实际教学中刻板的教学章节设置、不合理的教学进度安排不仅使思维能力较强的同学疲于接受教学内容，无暇顾及读图、识图、画图思维方式的建立；更使得思维能力较差的学生失去学习兴趣和学习主动性，甚至让学生产生逃避、厌学等抵触心理。

2.教材内容无针对性。工程制图课程虽有教材、教学参考书、电子课件、电子教案以及网络课程等课程资源，但教材是仍课程内容的主要载体，是教师课堂教学和学生学习的主要工具，教材的内容和质量直接影响到教学效果[2]，而目前市面上存在的工程制图教材普遍缺乏专业针对性及教学受众的群体针对性。各校面向非机械类学生开设的《工程制图》教学内容主要以机械类及其他工科类制图课程内容为基础，教材多采用非机械类工科专业《工程制图》教材。以天津大学出版社出版的“十三五”精品教材《工程制图》非机械类版本为例，教学内容共十章，50%章节以画法几何的表达为主，50%章节以工程零件的规范性表达为主。此类章节设置适合于自动化、化工及生物工程等非机械类工科学生，却并不适用于面向全校各类专业学生开设的《工程制图》通识选修课，尤其是零件图及装配图的画法等内容对于文理及艺术设计类学生来讲，既艰涩难懂，让学生失去对制图的兴趣，又很难真正应用于实际生活与工作中。

3.教学学时短，课程难度较大。近年来，随着各校人才培养与教学目标的调整，各专业总学时压缩。工科背景的通识选修课基本维持在32学时，相比机械类及其他非机械类工科专业学生48-60学时的课时数，《工程制图》通识选修课的课时只能基本满足机械类学生画法几何部分的学习时间，课堂绘图、识图等实践性练习的时间分配严重不足。此外，相较于其他通识类课程，工程制图专业性强，在拓宽学生视野、培养其工程意识的同时，以迅速识图、准确构建三维实体及规范性表达为课程目标，因此，课程内容多且难度较大。

4.课堂参与积极性及互动性较差。目前，各高校参选通识选修课程的多为低学年学生，该类学生对自己的培养历程、事业定位及成才塑造模糊，选择《工程制图》通识选修课大多因为一时兴趣或好奇的驱使，在实际学习6-8个学时后，最初的兴趣和学习主动性往往会随着课程难度的逐渐加大而消耗殆尽。然而，现行的制图类课程教学依然采用“教师讲，学生听”的传统教学模式，特别是课程的前期学习中，任课教师忽略“兴趣类的潜能”的引导、启发、互动交流，加上课时量与任务量的不对等，教师每堂课内容较多，进度较快，使得大部分学生逐渐进入缺乏学习原动力、内驱力的被动学习状态，课堂参与积极性每况愈下。

5.考核标准机械且单一。面向机械类及非机械类工科学生开设的工程制图课程考核方式主要包括课堂制图考核、复杂零件的零件图或装置装配图绘制考核及期末笔试，此类由纸面呈现的考核方式只能反映出学生掌握理论知识的优劣，并不能较好地反映学生空间想象能力及形体构造能力的塑造与提升效果。此外，鉴于课程内容的特殊性，部分学生容易产生投机取巧的心理，以其他同学的考核作业为模板，依葫芦画瓢，不具体深究读图、识图及形体构造的思维方法。

三、教学思考与改进

1.注重课前及课后问卷调查。源于社会学、心理学的问卷调查法对于了解被调查者对某些特定问题的倾向性和态度具有重要意义，因此常常被引入教学过程中[3]。为应对工程制图通识选修课面临的生源多样化、思维及动手能力参差不齐的现状，我校在课程第一个学时以调查问卷的形式对学生的年龄、专业、职业规划、选课初衷等问题进行调研分析，并在调研问卷中穿插简单的判断与选择题，内容涉及简单立体结构、组合体、趣味三维卡通形象的视图绘制，日常生活中家具、电器、生活用品的视图识别，三维建模软件的基础知识与操作步骤判别等。通过此类视图识别的正确率，预判参与本学期课程的学生三维视图能力、空间想象能力的普遍水平，以此为据对教学内容、教学进度及趣味化实例进行微调。根据我校2016-2017及2017-2018兩个学年共计120位学生调查问卷结果分析，选课学生以大一及大二学年的管理科学、设计学及环境科学等专业为主。通过调查问卷分析，98.5%的参选学生对该门课程的教学内容、教学目的及开课学院及教师情况有准确的认知，91.6%的参选学生对立体几何解析法的建立与问题求解有较好的基础，83.3%的学生对平面几何相关公理与定理有一定基础，但仅有62.5%的学生对立体复杂图形有作图并应用公理或定理分析的能力。参选学生对现代作图工具及三维造型工具的了解和应用经验较少，16.7%的学生听说过UG、Solidworks、Pro-E、3D max及Rhino等专业建模软件，仅2位同学详细了解以上专业软件的特点及对应应用领域。此外，统计结果表明，除机械、建筑等相关专业外，参选学生均在工程制图的标准化表达、识图、判图及作图技能等方面基础薄弱。针对以上情况，本门课程教学中加强了作图规范、三视图与三维立体模型关联性等方面的讲解与训练。

2.教学内容的精简与趣味化教学。针对本课程学时短难度大的特点，课题组适当减少部分难度较大、专业性较强的教学内容，删减零件图、装配图等传统工科学生的重点教学内容，将教学内容精简为制图基础、画法几何、视图的表达与读取、制图标准及应用四部分内容。

随着计算机及投影仪技术的发展，多媒体授课已成为高校授课的日常方式，然而制图类课程由于实践性强的特点，长时间依赖课件授课，学生的注意力难以保证，眼高手低，参与积极性不高[4]。因此，结合选课学生在空间思维差异较大的特点，本门课程在教学过程中采用启发、互动式教学方法，通过趣味探究及多样化课堂练习开发学生的潜能，引导学生紧跟每个教学环节，通过教师与学生的双向交流，调动双方的积极性和能动性，活跃课堂气氛，实现教与学的最佳效果。由此，课题组特别针对不同章节的教学内容采用不同的趣味教学内容。

平面立体图形的投影、曲面立体图形的章节，引导学生采用折纸的方式探究面的投影特性及面上的点的投影方法，并在班内进行作品评比；组合体视图识图与读图部分，适时与不同专业的需求相结合，特别针对2016-2017学年第一轮课程参选学生中有电气、环境等专业，在组合体的表达方法讲解时，结合芯片实物、污水处理工艺图及管道施工图等引导学生分析其表达方法、绘图过程；组合体视图表达部分，课题组首先利用2学时演示Solidworks等三维建模软件的塑型过程及历年机械类学生的创意作品，并创新性地引导学生采用橡皮泥塑型表达自己识图的成果，组织小组塑型竞赛，并由任课教师在每次讨论课结束做综合分析和点评。

此外，在不同章节的讲解过程中，以主题的形式穿插播放国外制图课程导论动画、大型机械装配视频、动力学实验视频等，每组视频播放时间控制在15分钟之内。本次教学改革两轮实施过程中，配合第一章制图基础、第二章画法几何和第四章制图标准的教学内容，视频均以导论动画为主，配合第三章视图的表达与读取的教学内容，视频以机械装配、振动及PIV拍摄等先进实验手段等科普视频为主，旨在培养学生的工程意识及先进的工程理念。

3.综合考评与趣味化考核。目前，各高校通识选修课的考核方式均较为灵活，任课教师可以视课程的性质决定课程考评方式。以我校为例，文史类通识选修课综合考评方式以“论文+课堂表现”为主，艺术类通识选修课综合考评方式以“最终作品+课堂表现”为主，素质培养类通识选修课多以“（小组合作/独立）课堂陈述+课堂表现”为主，工程类通识选修课主要以“期末考试+课堂表现”为主，且课堂表现评分主要以出勤率及课堂参与度等传统衡量依据为主。本次课堂教学改革综合考评方式为“期末考试+大作业考核+课堂表现”。介于本次改革在日常教学内容中融入了许多趣味教学及作品互评环节，因此课堂表现80%决定于互动作品得分，其余由出勤率决定。期末考试试题以简单的点、线、面投影、识图及制图标准为主，考核学生对识图、基本制图及工程标准的认知及制图思维方式建立情况。大作业以30分钟为限，展示一段由积木搭建的机械结构运动视频，并定格在某个运动瞬间，由学生自主想象该运动机构在此刻的整体三维结构，并绘制准确的三视图。2016-2017学年两轮课程实践中，采用的趣味大作业虽不涉及曲面立体结构，但其某个运动瞬间三视图包括复杂的虚线结构及细节绘制，学生的三视图图形表达和标注真实反映了其对组合体结构的三维造型能力、对活动构件尺寸的详细计算及对工程制图标准的掌握情况。

四、结语

本文根据工程类通识选修课总体改革和发展趋势，结合近几年来在此类课程教学中的实践经验，阐述了非机类工程制图通识选修课教学过程中普遍存在的一些问题，根据课题组在教学过程中的教学经验，总结了非机类工程制图课堂教学在课程内容、教学方法及考核方式等方面可实施的一些改进，以期提高工程制图的教学效果和非机类学生对该课程的理解与相关专业的联系与作用。

参考文献：

[1]党婵娟，姚丽英.地方应用型高校非机类专業工程制图教学改革探索[J].职业教育研究，2017，（7）：67-70.

[2]汤精明，朱协彬.基于卓越工程师计划的工程图学课程教学改革与实践[J].甘肃科技纵横，2014，43（12）：82-84.

[3]张勤玲.基于调查问卷的土木工程概论课程教学探讨——以塔里木大学为例[J].课程教育研究：学法教法研究，2015，（14）：61-63.

[4]汪泉，孙金风，王君，等.非机类工程制图课堂教学几个重要环节的思考[J].科教导刊：电子版，2016，（3）：45-46.

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