基于通识教育的工程图学课程体系重构

摘 要：结合通识教育理念，在全校性、专业性通识教育课程的基础上，提出了学科通识教育课程，并结合工程图学课程的通识教育价值分析，重构了工程图学课程体系，包括全校通识课、工科通识课和面向机械类、近机类、土建类的专业基础课，使通识教育与专业教育相互融通，工科学生与非工科学生的工科通识教育相互兼顾，不同工科专业分类教学。教学实践表明，改革使学生的图学素质进一步强化。

关键词：工程图学；课程体系；重构；工科通识教育

工程图学课程是各工科专业一门重要的技术基础课，传统的理解它是一门研究工程与产品信息表达、交流、传递的工具性课程[1]，但现在有越来越多的工程教育者认为其应归属为技术科学领域[2]。因为该课程区别于其他课程的最大特点是将图学知识与思维训练（尤其是形象思维训练）有机结合，能够培养学生的形象思维与空间想象能力，形成图学素质，增强抽象思维和形象思维兼顾的综合思维能力。这种能力和素质不仅仅是工科学生所必备，也是其他专业学生创新能力积淀的基础之一，却又恰恰是学生在早期的中小学教育和后期专业培养中都有所或缺。因此，工程图学课程可以且应该在培养学生创新思维能力和工程素养方面发挥积极作用，应成为高校通识教育的重要内容。而我国高校目前的通识教育课程一般以人文和科学方面的知识居多，工科的课程并不多见，工程图学的通识教育作用值得期待。

我们在实践中结合工程图学课程的特点，对其传统的课程体系进行了重构，提出了分层分类的教学方案，既服务于非工科专业、工科专业学生形象思维能力的培养，又为机械、土建等相关专业的学生培养绘图技能，有机融合课程的通识教育与专业教育。

一、通识教育及其课程体系的层次性

通识教育是高等教育中不直接服务于专业教育但又是人所共需的一些能力的培养，涉及基础知识的传授、个性品质的训练、公民意识的陶冶，旨在打破学科壁垒，拓宽知识基础，沟通文理修养，扩展思想视野。一般认为通识教育有广义和狭义之分[3]，广义的通识教育是大学人才培养的一种教育理念，体现在学校的人才培养模式上，通常以培养方案、培养机制等予以实现。狭义的通识教育指专业教育以外的那部分课程的教学，其教学内容具有共同性、基础性、广博性、综合性和深刻性，一般面向全校学生。

通识教育课程目前是很多学者研究的焦点，文献[4]在分析了美国曼哈顿学院资深学者皮尔森对哈佛大学通识教育课程的评判后指出：通识教育课程体系至少应包含全校性和专业性两个层次，全校性的通识教育课程具有“全人”教育的特征，是关于“共同的知识经验”方面的课程；专业性的通识教育课程涉及某专业的基本知识，为学生选择未来专业方向奠定基础。这个观点突破了通识教育课程全校性的普遍理解[4]。基于这个观点，我们进行了进一步的拓展，认为通识教育课程体系应该在全校性、专业性两个层次之间再增加一个“学科性”层次。我们知道，同一个学科门类（如工科、理科、医科、文科等）的人才往往具有一些共同的特征和素养，使之在人的气质和能力上有所区别，这表明同一学科门类的人才在培养上具有共同的属性，在课程设置及其教学模式上具有共同的特点。比如一个工程师不管是什么工科专业，一般都具有务实、创新、有创意、善动手等一些共同品质，这些品质的造就，工学基础课程的教学功不可没，而这些课程应该就属于工科通识教育的课程。因此，学科通识教育课程就是那些致力于培养某科类人才共同的基本能力和学科素养的课程，是全校性通识教育与专业教育之间的桥梁。

二、工程图学课程的通识教育价值

首先，工程图学课程在教学过程中采取逻辑思维与形象思维相结合的综合思维方式，兼顾学生在逻辑空间和形象空间的几何分析与综合能力的培养，在进一步提高左半脑逻辑分析能力的同时，更能够开发多数学生滞后的右半脑，实现左右大脑的并行思维和联动开发[5]，这是其他很多课程所不具备的特点。因此，课程的学习不仅有助于工科学生工程能力的培养与提高，对其他非工科专业的学生也非常重要。

其次，工程图学课程以形象思维作为专项训练和教学目标之一，能够培养学生的空间想象能力、形体构思能力。形象思维是运用直观形象、表象、想象等方式研究和解决问题的思维形式，是一种立体的思维方式[6]。这种思维能力是工程技术人员获得创意所不可或缺的能力，也有利于非工科学生创新能力的培养。

第三，工程图学课程的理论和方法决定了其在教与学过程中师生都必须严谨认真、一丝不苟，学生在学习过程中能够潜移默化地培养脚踏实地的作风、耐心细致的态度、遵守标准规范的能力，这是每一个人做好工作的重要品质。

第四，工程图学课程历来是一门实践性很强的课程，学习过程中的各种作业和实践内容都不能轻易拷贝，学生即便是抄袭作业也必须一笔一画地亲自临摹，这就迫使学生自觉或不自觉地体验工程实践，提高动手能力。

综上，工程图学课程对学生思维能力发展和优良品质形成的作用和影响已大大超出了课程内容所涉及的知识本身，不仅符合工科通识教育的教学要求，也适用于面向非工科专业的全校性通识教育。而从学生的学习能力看，修读工程图学课程无大学先修课要求，只需要一些中学几何知识，对于经高考入学的学生哪怕是文科生也能够胜任学习。因此，只要合理设计教学内容，工程图学将对全校性、学科性、专业性各层次的通识教育发挥积极作用。

三、工程图学课程体系的重构

1. 课程的教学现状分析

工程图学作为基础课程，大多安排在第一、第二两个学期开课，是工科学生进入大学首先接触工程的课程。由于工科专业繁多，课程体系一般根据不同专业的培养目标分为机械类、近机类、非机类、土建类等。其中机械类、土建类内容最多、要求最高，非机类要求最低、学时较少。教学内容一般包含投影基础、制图基础、绘图标准与规范、专业图绘制、计算机绘图等几大部分。目前各高校的教学现状主要表现为：

（1）课程的影响面与辐射面一般仅限于工科学生，基本不涉及非工科专业的学生。

（2）工科专业中，机械类、土建类的课程内容由于研究对象的不同在专业图方面差异较大，而投影基础、制图基础、计算机绘图部分的教学内容基本相同，对空间构型能力、形象思维能力、绘图能力等方面的教学要求也基本一致。由于目前大多数高校实施按专业培养，两类工程图学课程的教学一般各自为阵，互不融通。

（3）近机类、非机类的课程与机械类相比，学时（学分）数和教学要求递减，但教学内容的架构相同，只是深度和难度不同，各知识点几乎是机械类的精简版。这样的横向压缩式精简并没有很好地体现各工科专业对工程素质与能力的培养要求，工科学生必需的形象思维能力得不到很好的训练和提高；一些非机类专业并不十分必要的工程图（如零件图、装配图）等内容，却需要简约式地教学，使学生不仅难以掌握，还会对课程感到厌烦而抵触，影响教学效果。近年来，已有部分非机类专业如电子信息方面的专业在培养方案中删去了工程图学课程，削弱了课程的地位。

2. 分层分类的课程体系重构方案

工程图学课程体系的重构思路是：充分发挥课程特点，综合考虑工科学生工程素养的共同性和专业培养的差异性，以及非工科学生形象思维能力的培养需求，对课程内容以纵向切分的形式合理取舍，构建面向不同专业的分层、分类课程体系见下表。

该课程体系设有全校通识课、工科通识课、专业基础课三个层次，其中专业基础课层次又分为机械类、近机类和土建类。各课程根据不同专业的培养需求，具有不同的教学目标和教学内容。

（1）全校通识课层次。“形体构思基础”课程作为学校通识教育选修课面向全校非工科专业的学生，旨在训练形象思维能力和空间想象能力。课程安排了形体表达与立体构形两部分内容，主要包括基本形体的投影、截切、相贯和立体组合、形体构形、立体造型等教学内容，每学期根据学生的选课情况开课。

（2）工科通识课层次。根据我们所在学校实施的按大类培养模式，在第二学期面向工程技术大类中的全校工科专业开设“工程图学基础”课程，作为学生选择专业之前的一门工科通识教育课程。为此，根据工科学生形象思维能力和工程师品质培养的共性要求，安排了投影基本理论、立体构形方法、工程基本规范三部分教学内容。从最基本的点线面投影入门，重点强化形体构形训练，教学深度与难度相当于过去的机械类，旨在培养、提高工科生的形体构思与分析能力、空间想象能力和求真务实能力。

（3）专业基础课层次。根据相关工科专业后期培养的要求，第三学期面向机械类、近机类和土建类专业分别开设三门图学课程作为后继专业学习的基础课，电子信息等非机类专业不设该层次的图学课程。具体是：

①“工程设计概论”课程是机械类专业的必修基础课，旨在培养学生机械工程图样的表达能力，增强工程设计的感性认识。课程安排了工程规范、绘图技能、工程图表达、工程设计方法等四部分教学内容，重点训练工程图（零件图、装配图）表达方法与设计方法。课程借鉴了国外同类课程的教学经验，新增了工程设计方法的内容，包括6帽子思维方法、串行设计与并行设计、创新方案设计、设计团队与项目管理等，将产品开发方法与工程图表达相互融合。

②“工程图学应用”课程是近机类相关专业的必修基础课，旨在培养学生对工程图样的理解与应用能力。课程安排了工程规范、绘图技能、工程图表达三部分教学内容，侧重于产品工程图的阅读与理解。

③“土木工程制图”课程是土建类专业的必修基础课，旨在培养学生对房屋建筑结构图、施工图的表达能力，提高建筑工程设计能力。课程安排了建筑图表达规范、工程形体表达、建筑专业图三部分教学内容，重点训练房屋结构、钢筋混凝土结构、结构基础和结构楼板等工程图的设计表达方法。

四、工程图学课程体系重构方案的特点

与传统的工程图学课程体系相比较，课程的重构方案具有以下几个特点：

（1）在体系结构上兼顾了人才培养的多元性。重构的工程图学课程体系将通识教育与专业教育有机结合、相互融通，对工科学生与非工科学生的通识教育分层设计、相互兼顾，不同工科专业分类教学、突出重点，使课程的受众性更广，辐射面更大。

（2）在教学内容上突出了形象思维能力训练。面向全校非工科学生的“形体构思基础”课程以形象思维能力作为专项训练的内容；面向工科生的“工程图学基础”课程强化了形象思维能力的训练，提高了近机类、非机类专业学生对形体分析训练的教学深度与难度，改革了非机类专业过去面面俱到的简约式教学，突显形象思维和求真务实能力的培养。

（3）在教学形式上加强了团队合作的工程实践。除“形体构思基础”课程外，其他课程均有约1/3课时的实践教学，并引入设计团队管理的思想，采用团队协作的方法推进各项实践内容，使学生在训练动手能力的同时，增强沟通能力和合作意识。

重构的工程图学课程方案已纳入学校相关专业的培养方案，并从2007级学生开始全面实施，受益学生除工科专业外，还涉及工商管理、物流管理、会计学、金融学、经济学、市场营销、国际经济与贸易、艺术设计、行政管理等专业，累计达7300多人。实践表明，课程有效地提高了各工科专业尤其是非机类专业学生的形象思维能力，培养了选课的非工科学生的工程素养和图学素质，较好地理顺了各工科专业的后继培养，推进了作者所在学校按大类培养模式的实施。

参考文献：

[1] 王秀英，白海英，张秀芝. 面向创新人才培养的工程图学综合实践[J]. 工程图学学报，2009（5）.

[2] 徐健，张承谱，丁伯慧等. 高等工程教育体系中工程图学课程的改革诌议[J]. 工程图学学报，2011（3）.

[3] 张寿松. 近十年我国通识教育研究综述[J]. 教育理论与实践，2003，23（10）：12-14.

[4] 张冲. 大学本科通识教育的他山之石——评哈佛大学与哥伦比亚大学本科通识课程体系之争[J]. 复旦教育论坛，2011，9（1）：43-46.

[5] 赵耀虹，王吉昌. 工程图学中组合体的构型设计探讨[J]. 机械工程与自动化，2008（5）.

[6] 陈锦昌，陈炽坤，邓学雄等. 基于素质教育进行工程图学的教材建设[J]. 工程图学学报，2009（6）.

[项目资助：浙江省新世纪高等教育教学改革研究项目“基于按学科大类培养的工程图学课程体系改革与实践”（项目编号：yb07021）]