工程制圖課程教學(xué)改革探討

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畫法幾何與工程制圖課程是土建類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程需要培養(yǎng)學(xué)生利用投影原理在圖紙上準(zhǔn)確表達空間形體的能力，培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制工程圖紙的能力。掌握好該課程，便掌握了設(shè)計人員和施工人員溝通的語言。然而考試成績和調(diào)查結(jié)果表明，很多學(xué)生對該課程的掌握程度不夠，特別是在復(fù)雜形體的想象表達、繪制方面還存在著很多問題，給以后的工程設(shè)計與建設(shè)埋下了隱患。幫助學(xué)生學(xué)好該課程，提高其空間想象能力，培養(yǎng)其準(zhǔn)確識圖能力，為工程設(shè)計和建設(shè)輸送優(yōu)秀人才是該課程的重要任務(wù)。

一、課程教學(xué)中存在的問題

畫法幾何與工程制圖課程在西北農(nóng)林科技大學(xué)課時為64學(xué)時，與80年代原國家教委要求的教學(xué)參考學(xué)時相比減少了近一半［1］，這就要求教師必須借助多媒體教學(xué)方式高效地開展教學(xué)［2］，但該課程具有聽課容易、習(xí)題難做的特點，課堂上的高效教學(xué)容易造成學(xué)生上課能聽懂、課下完成練習(xí)很困難的局面。另外，由于大一學(xué)生缺乏建筑、水利等方面的基本知識，造成其對建筑物各部分形狀功能的圖形表達不理解、不明白，學(xué)完后記憶模糊等問題。為此，對以學(xué)生為中心的教學(xué)改革的探索和實踐顯得尤為重要。

二、課程教學(xué)改革與實踐

(一)在緒論中增加課程起源的介紹

畫法幾何與工程制圖課程為什么叫畫法幾何，與幾何有什么聯(lián)系，也許是大一學(xué)生首先想到的問題。基于以學(xué)生為中心的引導(dǎo)思路，我們在教學(xué)中加入了“幾何之父”歐幾里得、“解析幾何之父”笛卡爾和“畫法幾何之父”蒙日的介紹，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生了解以前學(xué)習(xí)的知識與這門課程的聯(lián)系，增加對這門課程的興趣以及對課程重要性的認(rèn)識。這一過程的講解，可以通過介紹公元前300年“幾何之父”歐幾里得所著的《幾何原本》中的勾股定理、正弦定理、多邊形相似等學(xué)生都已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容，使學(xué)生回憶過去所學(xué)的初等幾何的概念，再進一步介紹17世紀(jì)“解析幾何之父”笛卡爾在病床上看到蜘蛛網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)幾何圖形是可以放入坐標(biāo)系中應(yīng)用數(shù)學(xué)方程表示，從而建立了解析幾何，使學(xué)生認(rèn)識到解析幾何與初等幾何的區(qū)別和聯(lián)系。最后引入18世紀(jì)中期以前人們借助初等幾何和解析幾何知識來修建工程以及制造機械構(gòu)件的工作是非常繁雜的而且常常出現(xiàn)錯誤，直到“畫法幾何之父”蒙日運用二維的平面圖形來表示三維空間中的立體，形成了工程界通用的“語言”，推動了各國機械工業(yè)和工程建設(shè)的發(fā)展，使學(xué)生認(rèn)識到畫法幾何與初等幾何、解析幾何的區(qū)別，并且認(rèn)識到該課程的必要性和重要性。

(二)引入BOPPPS教學(xué)方法

BOPPPS教學(xué)方法為臺灣大學(xué)王秀槐教授多年研究的成果。王秀槐博士畢業(yè)于麻省理工大學(xué)，主攻教學(xué)方法，其提出的教學(xué)方法包括B(bridgein)引入、O(object)目標(biāo)、P(pretest)前測、P(process)過程、P(posttest)后測和S(summary)總結(jié)5個部分。我們通過王秀槐教學(xué)工作坊的培訓(xùn)，熟悉了5個部分的組成，并將該教學(xué)方法引入課堂教學(xué)。首先是對原有的課件進行修改，使其體現(xiàn)這5個方面的內(nèi)容;其次在教學(xué)過程中通過提問進行前測，以了解學(xué)生的現(xiàn)有基礎(chǔ)并引導(dǎo)其進入將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容;然后根據(jù)測試結(jié)果，安排重點講解和略講的課程內(nèi)容，在講完教學(xué)內(nèi)容之后，通過練習(xí)進行后測，以了解學(xué)生掌握程度;最后進行課程內(nèi)容總結(jié)。經(jīng)過該教學(xué)方法的引入，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握程度有所提高，并且課堂中疲勞、走神、注意力不集中等現(xiàn)象有所減少。

(三)應(yīng)用實體模型、多媒體技術(shù)展示空間形體和工程構(gòu)筑物

展示于課件中的立體模型，通常只能呈現(xiàn)一個角度，不容易從各個方向觀察。對于大一學(xué)生而言，他們?nèi)狈λ?、土木工程?gòu)筑物方面的基礎(chǔ)認(rèn)識，因此通過對縮尺模型各個角度及方向的觀察和認(rèn)知，可以讓其充分理解立體或工程構(gòu)筑物的構(gòu)成及多面投影的意義。畫法幾何部分的實體模型展示能夠增加學(xué)生的空間想象能力［3］，但實物展示也存在缺陷，特別是在60多名學(xué)生共同上課的課堂上，學(xué)生的視角不同，加之實體模型通常較小，學(xué)生觀察不清晰。這時可以引入先進的多媒體技術(shù)，利用三維軟件，生成所需的各種模型。這些模型圖像逼真，尺寸較大，并且可連續(xù)地上下、左右、前后旋轉(zhuǎn)展示，學(xué)生能夠更加清楚和細(xì)致地觀察模型，展示效果得以提升。

(四)增加正確做法與錯誤做法的舉例

學(xué)生作圖的過程通常具有一定的習(xí)慣和自己的認(rèn)識，做出一道題通常也付出不少辛苦，但當(dāng)做錯時，如果不對其指出錯誤原因而只講解正確做法，學(xué)生通常不能深刻認(rèn)識到錯誤的原因，從而改正自己固有的認(rèn)識和習(xí)慣。在課堂教學(xué)特別是講解習(xí)題作業(yè)時，對正確做法與錯誤做法均舉例，提高學(xué)生對該課程的掌握程度。比如在講解貫穿點投影時，給出圖1(a)已知投影，求直線與圓柱體的貫穿點投影。根據(jù)直線與圓柱體在正面和水平投影上有4個交點，可根據(jù)學(xué)生習(xí)慣思維假定1、2是空間實際貫穿點的投影，得到錯誤做法，如圖1(b)，再詢問學(xué)生是否正確，檢驗出2是2’與圓柱面在水平面的重影點而非貫穿點，然后得到正確做法，如圖1(c)。這種教學(xué)措施通過先不給學(xué)生正確答案，引導(dǎo)其思考和判斷，可以達到糾正其錯誤習(xí)慣和認(rèn)識的目的。

(五)應(yīng)用Soilidwork建立立體模型庫

在講授建筑形體表示方法中的剖面、剖視圖時，課堂所用課件中的立體模型有三維視圖，而作業(yè)中還沒有構(gòu)建立體圖。通過Solidwork軟件制作這些立體模型并進行剖切后截面的展示，一是可以提高學(xué)生作剖面圖和剖視圖的能力;二是學(xué)生在學(xué)習(xí)繪制剖面、剖視圖時，立體模型能輔助其進行空間想象和分析［4］;三是教師在作業(yè)講解時，能夠使學(xué)生認(rèn)識到自己空間想象立體與實際立體的差別，從而達到矯正的作用。

(六)作業(yè)及時修改，對學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生和少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生單獨輔導(dǎo)

在批改習(xí)題作業(yè)時做到每題批改和及時批改，讓學(xué)生能夠及時知道自己對所學(xué)知識的掌握程度。共性問題在課堂講授，個性問題引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)批注或提供的答案進行比對改正。對學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生和少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生，因其學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，需要對其進行單獨輔導(dǎo)，通過講解作業(yè)出現(xiàn)錯誤的原因，使其達到提升掌握該課程水平的目的。

三、結(jié)語

文章結(jié)合土建類專業(yè)畫法幾何與工程制圖課程教學(xué)進行改革和實踐，在一定程度上提升了教學(xué)效果，提高了學(xué)生掌握該課程的程度。值得展望的是西北農(nóng)林科技大學(xué)工程制圖課組正在嘗試將微課引入該課程。微課程將課程知識點分解，支持課下學(xué)習(xí)，這樣就將學(xué)習(xí)時間最大可能地還給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。微課更加注重在課堂中進行實踐與練習(xí)，更適應(yīng)將來工程教育的方向［5］，相信會進一步提升該課程教學(xué)效果。

作者:胡海軍 裴金萍 楊秀娟 張 博 付 國 劉 滔 單位:西北農(nóng)林科技大學(xué)

參考文獻:

［1］安蔚瑾，林孟霞．面向工程素質(zhì)的工程制圖教學(xué)改革研究［J］．濰坊教育學(xué)院學(xué)報，2011(6):65－67．

［2］葉曉芹．關(guān)于新形勢下畫法幾何學(xué)課程教學(xué)設(shè)計的探索［J］．工程圖學(xué)學(xué)報，2004(4):168－171．

［3］陳光，杜微，劉小東，等．面向畫法幾何教學(xué)的新型教具開發(fā)和應(yīng)用研究［J］．圖學(xué)學(xué)報，2015，36(6):828－833．

［4］江洪，吉維峰．運用三維繪圖軟件SolidWorks改革工程圖學(xué)教學(xué)的實踐［J］．工程圖學(xué)學(xué)報，2004(1):109－113．

［5］時銘顯．面向21世紀(jì)的美國工程教育改革［J］．中國大學(xué)教學(xué)，2002(10):38－40．