基于“卓越计划”的工程图学教学改革研究

摘 要： 文章以“卓越计划”为引导，分析了工程图学课程的教学现状，对工程图学课程的教学体系、教学内容、教学手段和考试方式等进行了改革与研究。

关键词： 卓越计划 工程图学 教学改革

教育部启动“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），其主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才。“卓越计划”具有三个特点：一是企业的深度参与；二是按照企业标准培养人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力，明确了我国工程教育改革发展的战略重点[1]。

在工程教育背景下，以“卓越计划”为引导，强化培养学生工程能力和创新能力的要求，其核心是对学生进行科学的思维训练。工程图学课程作为工科学生接触的第一门专业技术基础课，是工科院校实现人才培养目标的重要基础课程之一，课程的主要目的是在正投影理论的基础上，借助图形表达培养学生的创新思维能力和工程素养。考虑企业对工程人才的要求和我国当前高等教育实际，探索一套以创新思维与设计绘图能力培养为核心、现代化教育技术为手段、有利于培养和提高学生工程素养及工程设计能力的行之有效的教学方法，使学生创新能力的培养行之有效。

一、教学现状

工程图学课程主要由制图基础、画法几何、机械图样、计算机绘图和课程设计五个模块组成，分两个学期完成。工程图学的教学处于传统教学方法与现代教育手段深度结合期，多媒体课件的应用提高了课堂教学效率，但仍以传授知识为主，忽略学生能力和素质的提高，课程体系、教学内容没有与时俱进，与“卓越计划”人才培养脱节。由于该课程实训性很强，掌握制图的基本知识和基本能力需要课后大量的作业训练，学生在毫无工程背景、缺少工程实践经验的前提下，仅靠课堂教学难以掌握，学生实践课程课时严重不足，缺乏必要的实践性训练，动手能力和工程素质的培养缺乏有效的途径；对学生学习效果缺乏科学、合理的评价方式，目前我校仍以传统的考试方式为主。教学体系是以表达二维投影图为主，显然该模式不利于培养学生的空间想象能力、设计能力、实践能力和创新能力，与卓越工程师的培养目标不相吻合。

二、教学改革

1.教学内容的调整

（1）对画法几何部分、机械图样等内容的调整。

重新修订《教学大纲》，调整制图基础及画法几何、机械图样的内容，削减画法几何中点、线、面的投影理论知识，所需内容可融入基本体中介绍，去除画法几何中在制图部分应用极少或用计算机可方便求解的图解法内容；适度降低截交线和相贯线的教学难度；轴测图内容不必单独成章，将其内容穿插到基本体、组合体及机件表达方法等章节中介绍，这样更有利于学生借助轴测图进行读图和绘图；去掉在制图部分应用较少的投影变章节，所需换面法的内容可在斜视图、斜剖视图中补充介绍。点、线、面的投影规律，基本体投影及其表面上取点、线，立体表面交线线、组合体作图等则是制图的基础，这些内容是环环相扣、紧密联系的，必须进行系统的讲解，让学生全面掌握。机件的表达方法及规定画法、简化画法等必须让学生熟练应用，尺寸和技术要求的标注必须从基础知识部分就重点强调，直到零件图和装配图都能规范地标注为止。

（2）对计算机绘图内容的调整。

目前计算机绘图的主要内容包括平面图形的绘制、三维实体的形成及尺寸和技术要求的标注等。为了切实提高学生的计算机绘图能力，安排大量的上机教学和练习时间。把制图的理论知识部分穿插在上机教学中，如制图的基本知识、国家标准介绍与AutoCAD绘图界面放在一起介绍；点线面投影结合CAD的基本绘图命令教学；截交线、相贯线、组合体等内容和基本三维实体形成、叠加式组合体和切割式组合体原理展示给学生；标准件和常用件与CAD的块和属性的操作相结合。这样既可以减少理论课的学时，又有利于学生边学边练，在理解和掌握制图的基本理论与技能的同时，培养学生较强的空间想象能力和动手能力。传统画法几何及制图基础内容在减少的同时，增加三维设计内容，有利于培养学生的空间思维及动手的能力。

计算机绘图虽已普及，但尺规作图仍是学生掌握制图规范、培养学生绘图技能及空间思维能力的重要途径；计算机绘图技术是一种绘图环境和工具，是图板和丁字尺的发展和延伸。实践证明，只有掌握制图知识的人，才能更好地掌握和使用计算机绘图；徒手图具有快速、灵活、高效的特点，在机器测绘、方案讨论、技术交流、现场记录均要用到徒手图，通过徒手绘制草图的训练，培养学生表达产品设计构思的能力；构形设计是一种淡化设计和工艺的专业性要求，只是把形状构造出来，实现物体形状的模拟或根据给定条件构造实体，这种创意构形、形体表达的过程，对于空间想象能力和创新能力的培养非常有利[2]。因此，在教学内容中应有尺规作图、计算机绘图、徒手绘图及构形设计四种绘图能力的培养。

（3）对实践教学环节的调整。

动手能力培养、工程素质培养是工程图学课程的职责。学生在课堂上、书本里学到的理论知识，只有经过亲身实践、亲力所为的动手操作，才能将所学知识转化为实践行为和能力。加强训练是培养学生动手能力、工程素质的有力举措[3]。工程图学的教学的终极目标是培养学生绘制和阅读工程图样的能力，为学生以后的研究设计和生产工作打好基础。我们安排学生集中在两周进行一级齿轮传动减速器的测绘，在测绘过程中让学生进行分组，通过对相关零件的观察、分析，测绘并徒手画出各零件草图；用尺规画出指定的零件图；利用计算机绘图软件建立三维模型、虚拟装配并分解成爆炸图；利用CAD软件绘制指定的零件图；最后用尺规完成一张0号的减速器装配图并进行答辩。通过这样的综合实践，改变过去以二维图形为核心的实践教学模式，不仅改进学生的设计思维方式，掌握先进的设计表达方法，而且增强学生的工程设计意识。

三、教学方法与教学手段的改革

随着计算机技术的迅猛发展、3D打印机技术的出现和快速应用，通过学科知识交叉渗透发展工程图学课程及如何围绕以投影基础为核心，针对培养学生思维能力和图形表达能力的内容展开课程改革，是图学教育者必须思考的问题[4]。