工程图学教育的改革现状与发展趋势

摘要: 随着社会的发展和对人才的需求,使得工程图学教育受到新的挑战。文章分析了当前工程图学教育教学现状以及存在的问题,阐述了工程图学教育的发展方向和人才培养途径,强调重构工程图学课程体系、稳定教师队伍、把工业产品设计引入制图教学中是今后的发展趋势。

Abstract: With the social development and demand for talent, engineering graphics education is facing new challenges. The paper analyzed the current teaching status and existing problems of engineering graphics education, and described its direction of development and approach to cultivate talent. It also emphasized that reconstruction of course system, stable team of teachers and application of industrial design are the developing trend of engineering graphics education in the future.

关键词: 工程图学;教育;教学;创新

Key words: Engineering Graphics;education;teaching;innovation

中图分类号:G40 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0165-02

0引言

工程图学教育是工程教育的基础,尤其在数字化设计与制造、土木工程、建筑工程等行业中具有重要的地位和作用。随着社会对应用型人才和高层次创新型人才的需求,以及CAD/ACE/CAM在行业中的广泛、深入地应用,工程图学教育受到冲击和挑战,赋予了工程图学更丰富的内涵。近年来,新编的图学教育教材琳琅满目,各种教学方法、手段及考核方法令人耳目一新。如何深化工程图学教育理论,研究其内涵,改革教育方法和手段,更好的培养图学人才,促进学科发展,使得工程图学教育更好适应行业企业的生产发展需求,是值得认真探究的重要课题。

1工程图学教育的现状

长期以来,工程图学教育工作者在教学模式和教学方法、课程体系和教材建设、课程试题库的研究和图学人才的培养等方面,进行了许多研究,在不同程度上取得长足的进展。

1.1 教学模式与特点近年来,工程图学教育模式呈现多元化、多样化和现代化。主要有三种教学模式的探讨与实践:①传统教学模式,主要体现为画法几何、制图技术、计算机绘图分段教学;②贯穿教学模式,主要体现为将二维计算机绘图技术融于工程图学教学全过程;③工程图学与三维参数化造型设计软件相结合的教学模式。部分高校将工程图学与CAD合并为一门课程,即《工程图学与CAD》。极少院校实验通过学科间横向联系和纵向贯通重组教学内容,如将工程制图、机械原理、机械零件与CAD课程整合成一门《机械设计制图》的机械基础课程的融合模式。

1.2 教学方法与手段科学合理的教学方法是培养具有创造能力和竞争能力的高素质人才的基础,传统的“灌输式”、“应试式”教学模式已不适应现代工程图学素质教育的要求,广大图学教育者在“启发式”、“自学式”、“现场教学”、“案例教学”、“项目教学”等教学方法进行了探讨和实践,在培养学生的开拓创新精神、获取知识能力,营造活泼生动的课堂教学氛围,引导学生积极思考、大胆提出自己观点和看法,为学生创建各种展示自己的机会等方面做出了应有的贡献,提高了工程图学的教学质量。但是在教学过程中如何更好地应用这些好的教学方法还有待进一步探讨。

由于工程图学教学内容不断增加、教学时数减少、班级人数增加,以“粉笔与黑板+模型与挂图”的传统教学手段已经难以适应当今工程图学教学的需求。多媒体技术为使用先进的多媒体教学手段创造了条件,而且实践表明合理地使用先进的多媒体教学手段可大大提高课堂教学效率。目前采用的教学手段总体有三种:传统的“粉笔与黑板+模型与挂图”、综合的“黑板作图+多媒体教学课件”、单一的“多媒体课件教学”,因生源及教师等因素影响,具体教学效果各异。采用多媒体课件教学与传统教学手段相结合的教学效果已经得到图学教育界的公认。福建省图学教师在用多媒体课件教学与传统教学手段进行教学的教学效果、合适的比例作了大量的分析与探讨[1];研究《机械工程制图》网络教育系统的设计与制作[2];探讨和实践SolidWorks、AutoCAD、CAXA等三维实体软件在教学中的应用[3]。

根据工程图学课程的特点,建立助学软件和模型库是很有必要的,有许多教师对建立工程制图虚拟模型库方面进行探讨和实践,取得了初步的成果。探讨了基于SolidWorks 与ModelPress及FrontPage等软件创建以网络形式显示的制图虚拟模型库。或利用VRML代码编程将VRML与大型三维造型工具软件solidworks及3D Max相结合建立虚拟模型,构建基于VRML的工程制图虚拟模型库。三维模型具有适时的交互性,观察者可通过操纵浏览器从任意方向观察模型外观,也可深入模型内部观察其内部结构,达到与真实模型相似的效果。学生通过利用模型库自学,培养和发展了观察力和想象力,能够更快、更好地掌握制图这门实践性很强的课程。

1.3 课程体系与教材随着课程体系的改革,出现多种课程体系构建的形式[4],如:将制图、公差及计算机绘图融合成一门课程,或将制图与计算机绘图融合成一门课程,或将建筑制图、建筑构造、建筑设计、力学、材料等融合成一门课程。也有按模块划分的,如:分成投影基础、投影制图、机械图、计算机绘图、土建图等几个模块,便于与相关专业协调安排教学模块。更多的是单独设课。结合教育部开展的精品课程建设,创建了机械制图精品课程。计算机绘图教学在工程图学教育中有以下几种引入形式:计算机绘图与制图教学分离式、融合式,有以一种软件为主导进行教学,也有采用AutoCAD和3D软件相结合的计算机绘图教学。

1.4 课题试题库研究试题库建设对于减轻教师的负担、真实实现教考分离、促进教学质量检测的科学化、规范化、提高课程考试的试卷质量具有重要的意义。因此,很多院校根据工程图学试卷的特殊性(以图为主,文字为辅),进行了许多探讨和实践,试图建立一个符合教学大纲要求的、合理的、具有很好开放性和可扩充性的、初步拥有一定题量的、操作方便的能智能组卷的试题库。福建省图学工作者综合应用VFP、Word、OLE、VBA、等技术,构建通用试题管理系统设计平台,实现了试卷公式、CAD图形、图片、文字混排录入编辑和灵活的自动组卷方式以及试卷自动排版生成,为用户提供了良好、简易的操作环境,提高了题库管理系统的通用性、扩展性和易用性[5]。有的教师提出了对制图成绩的评价应考虑学生的个体差异,要能综合反映学生的实际水平。总成绩由四部分组成:卷面成绩、平时成绩、计算机绘图成绩、习题作业成绩,其中以卷面成绩为主。根据内容的侧重点不同分开卷和闭卷考试,有分单元测试、口头答辩和实际操作等考核形式,是学生在不同阶段、不同的方面展示自己的学业水平。

1.5 图学人才的培养工程图学现为二级学科,没有自己的专业和学生,研究生规模也不大。但是,工程图学作为一门量大而广的基础课,担负着培养学生的工程图学素质,即培养学生的视觉观察能力、空间想象能力、图形表达能力、创新能力的重任,为后续专业课的学习、毕业设计以及将来就业打下坚实的基础。所以,工程图学教育在现代技术人才培养中发挥着举足轻重的作用。

近年来,国家陆续建立了CAD&CG国家重点实验室,并在一些重点院校(如清华大学、浙江大学、华中理工大学等)设立了工程图学硕士点和博士点,为国家培养了工程图学领域的高级人才。

1.6 工程图学教育存在的问题近年来,虽然在图学教育改革和人才培养方面都取得一些成果,但仍然存在一些亟待解决的问题:教师队伍不稳定、课程建设速度缓慢、工程图学课时逐年减少、实训设施(机房、测绘室及其测绘部件与工具等)得不到充分保证,工程图学训练严重不足。随着生源综合素质的下降,教学质量和效果急需提高;另外,部分制图教师对CG/CAD不恨熟悉,或缺乏必要的工程知识,难以对学生进行CG/CAD教学和对学生工程实践提供有效的指导,而且在理论教学中会不自觉的以纯粹的科学研究思维模式取代工程思维,从而阻碍了学生工程创新意识和创新能力的形成。

影响图学教育的一个重要因素是教师队伍。相对其他学科而言,工程图学教师队伍一直不稳定,这在一定程度上制约了图学教育的发展。不稳定因素主要有:①教研室没有自己的专业,不受重视,影响了教师的职业成长。②课时逐年减少,教学任务繁重。③图学课程属于基础课程,科研工作受课程制约,职称评定受限。由于这些因素的影响,使得年轻的图学教师不安心教学,所以兼职教师、轮流上课较普遍。部分老教师缺乏积极性而安于现状,对现代图学钻研不够,教研教改工作难以开展。

2工程图学教育的发展方向和人才培养途径

图学教育的目标是培养学生的空间思维能力和图示能力、知识应用能力和创新能力,下面结合培养目标,分析工程图学教育的发展方向和人才培养途径。

2.1 图学教育中的人才培养途径图学教育中的人才培养结构分纵向和横向。纵向人才培养结构主要指研究生、本科生和职业教育三个部分,对应分为工程科学型、工程技术型和工程应用型三种规格的图形人才。研究生层面的图学教育是培养工程图学领域高级人才的阶段教育,它关系到提升该领域人才素质、研究水平及未来工程图学的发展。本科生和职业教育这两个层面学生数所占比例相当,但培养方向有所不同,均为不同领域、不同层面行业所不可或缺的人才。各校的传统和侧重的差异,允许和鼓励各校在人才培养中形成和发展自己的特色,防止“千校一面”的现象。

横向人才培养结构主要体现在知识、能力教育有所区别,培养学生的知识应用能力、创新能力和工程设计能力是重点。要实现这个目标必须从以下三方面作为切入点:①将最新科学技术和行业发展信息融入到教学中,为数字化、虚拟化、智能化提供设计基础平台,教材不是唯一的教学依据。②图学教育必须与实际生产相结合。行业企业的需求就是教育教学的目标,行业企业亟待解决的技术问题教育科研课题。实行开放式教育教学,强化学生的分析、解决实际问题的能力。③传统教学方法与优质CAI教学课件相结合,使教学语言更加形象化、图示化,降低教与学的难度。

2.2 重构工程图学课程体系,培养现代工程技术人才就现代工程图学课程的内容而言,包含画法几何、机械制图、计算机绘图、三维造型设计四部分的内容,工程图学课程体系应根据人才培养的目标老构建,应以图学知识应用能力、创新能力的培养为核心。

课程体系构建将遵循两个原则:专业需求和社会需求。课程内容的选取和结构形式将更加多样化,由多门相关课程整合而成的工程图学课程将受到更多的关注和尝试。在课程的整合过程中,其内容的选取更加贴近社会需求,尤其是职业院校的工程图学课程内容将以职业岗位需求原则选取、序化,同时兼顾学生的知识迁移和个性化教学。

创造性教育以及个性化教育是培养现代工程技术人才所不可或缺的两个方面。工程图学独特的思维方式和实践环节决定了它是训练、提高一个人创造性思维和创造能力的很好途径。在图学教育教学中渗透产品的构型设计思想和方法,有利于培养学生的创造意识和创造能力,开发学生的潜能。

2.3 稳定教师队伍稳定教师队伍必须采取以下措施:①突破以往单纯的图学教育构建理念――培养学生读图和绘图能力,把图学教育与设计相融,这样,即可结合后续专业课程教学,又可拓展教师教科研的空间。②适当减轻教师教学负担,鼓励并支持图学教师在搞好教学的同时从事科学研究,以提高教学水平和综合素质。有条件的院校申办现代工程图学专业,使教师尤其是青年教师有发展前途,从根本上稳定图学教师队伍。

2.4 引入工业产品设计思想从国外的图学教育情况来看,将图学与工业设计相融是一个发展方向。把工业产品设计引入制图教学中,可以培养学生的设计造型能力,使学生不仅能绘图,看图,还能设计造型。工业设计与图学教育都具有培养学生形象思维、逻辑思维和创造性思维的能力的共同点,三维图形和二维视图相辅相成,设计出产品的结构和形态。这种教育教学思想有利于培养工程技术复合型人才,也有利于改善教师研究方向狭窄的局面。

3结语

随着工程图学教育的发展,课程体系、教材、教学方法和手段、师资等各方面均呈现了多模式、多样化和现代化。课程内容将有针对性的向横向拓宽和纵向延伸,并不断产生新的图学教育课程。三维数字建模将在图学教学中起到重要作用,强化学生的设计能力和知识应用能力是努力的方向,也是科技发展和社会的需求。

参考文献:

[1]章拓,贺向东.论工程图学教学手段与教学方法的改革[J].厦门广播电视大学学报,2009,3(1):30-34.

[2]苏春锦.《机械工程制图》网络教育系统的设计与制作[J].职业教育研究,2005,(10):151-152.

[3]李建中.三维AutoCAD 图形技术在组合体教学中的应用[J].浙江工业大学学报,2000,28(Supp):115-118.

[4]许冬梅.基于工作工程导向的《机械制图》课程开发探讨[J].温州大学学报(自然科学版),2009,6(增刊):79-83.

[5]曾任仁,林宇洪,吕义勇.通用试题库管理系统的设计与实现[J].福建农林大学学报(自然科学版),2008,37(3):324-328.