工程图学课堂教学的优化策略

 工程图学课堂教学的优化策略

牟柳晨

（四川大学 四川成都  610065）

摘要：探索并实践整合“以教为中心”和“以学为中心”的两种主流常规模式，同时以学科课程中基础性和原创性的知识信息为课堂教学的讲授焦点，激发学生主动性。本文以工程制图的教学法探讨及课堂实践为依据，围绕工程制图课程的教学方法，并结合以素质培养为目标的教学实践，对工程制图课程的教学设计和教学手段进行了一些探索，旨在启发学生的思维灵性并强调课堂教学法的重要性。

关键词：工程思维培养 教学法

一大学教育中的工程素养及工程思维培养

关于大学教育与工程应用之间，因宗旨和目标差异而分歧争议可以溯源到很久以前，教育界的主流思想倾向于给与学生理论知识和科学思维，而从实际的学科配置来看，我们常常耳闻“理工科”， “理工”又连称, 这实际也强调了科学与工程、科学思维与工程思维之间的联系。但是，早些年还是不免出现了大学中的“工程教育科学化”的取向。直到2010年国家出台 “卓越工程师教育培养计划”，国内高校开始重视工程教育并走上了“产学研”蓬勃发展的道路。在最近教育部提出的学科审核评估重点考察的“五个度”当中，赫然“学校办学定位和人才培养目标与国家和区域经济社会发展需求的适应度”。可见，国家已将大学教育中的工程素养及工程思维培养提到相当高的地位。工程教育与大学教育将密不可分，你中有我，我中有你的格局已然形成。

所谓教学相长, 包括教和学两个方面。进行工科教学时, 工科教师要以工程思维为灵魂, 工科学生要以工程思维能力培养为目的, 而绝不能迷失了以培养工程思维能力为核心这个原则和方向。[2]当前，各高校在课堂教学中融入工程教育的探索和课程改革就其总体面言，正朝着培养创新型人才的理念和方向积极推进，并取得长足的进展。但是由于教师对课程中工程理念的理解和实施需要相当的经验和能力，因此面向工程的课堂教学改革容易出现形式化的疏漏和不足。理工科图学课程是为工程设计“打前哨”的技术基础课，因此，笔者根据多年的教学体会和工程经验针对该课程的培养目标、教学大纲、教材编写以及课堂教学中的内容把握，梳理了几个值得商榷的问题。

二 高校理工科图学课程的目标定位及其构成要素

1.工程制图课程特点及培养目标定位

大专院校理工科所有制图类课程都是基于画法几何学的工程图学，古老而悠久，包括机械制图、建筑制图、水利制图等，所以，我们可以归类取名为“工程制图”，它们都是面向工程的作为理工科学生必修的一门技术基础课。机械制图是必备科目,构成基础学科。从学科宗旨看,机械制图的根本目标为提升学员具备的绘图及识图能力,在这基础上再去熟识装配零件的流程。

当前大学生的实际情况，准确把握工程制图课程所担负的素质教育的核心和内容，有针对性地选择和不断改进我们的教学方法和手段，紧紧抓住素质和创新这两个根本点，使工程制图课程成为适应新时代要求的技术基础课。

1. 正确认识课堂教学过程中学生作为知识习得主体的地位

知识是认知主体主动建构的，并非被动吸收，认知的功能在于适应和解释经验性的习得。传统的教学理论以唯物主义认识论为指导，其基本观点认为：知识可以有直接的教育方式形成，因为通过理性的思维过程能够获得客观而真实的知识。可见这两大教学理论由于出发点的不同，由此形成的教学模式具有明显的差异。学生自然而然是教学的主体，教师的作用就是组织和引导，但笔者更看重在教学过程中起决定作用的教学行为。为了有成效地指导学生自己去获取知识，任课教师需要认真把握课程教学法的具体史上技巧。课程的特点要求学生在学习过程中进行积极的空间形象思维和逻辑思维，而这恰恰因学生主体缺乏空间实感而击中其软肋。那么，教师如何精心构思有效的教学方法，并通过必要的教学设计和教学手段让刚进大学校门的学生学起来自信而有趣呢?笔者在多年的教学实践中尝试一种根据结论性知识点进行逻辑推理为主，以空间想象为辅的教学方法，有效地避开了学生获取知识上的薄弱环节，教学过程按照由量变到质变的事物发展规律渐进式开展空间抽象思维能力的培养，大大激发了学生浓厚的求知欲并由此引发内心的感悟：新生可爱、童心未泯，重在引导可造之材。

2. 抓住知识主线，强化各知识节点间的逻辑联系

但凡每门课程都有一个课程开篇，亦即绪论部分的讲解，包括课程性质、任务和学习方法等等，工程制图也不例外。但由于其中多次提及初学者倍感陌生的有关投影的术语，学生对绪论内容感觉很模糊，笔者尝试先从学生在中学就熟知的数学上一个点空间位置的三维坐标描述谈起，实现了点的三维坐标系和点的三面投影图、空间信息和平面图的快速挂接，让学生深刻理解工程上采用投影图的必要性，因为在工程上浩繁的数据和公式表达必须用直观的投影图示化来取代，而且预先了解正投影理论是按照点一线一面一体投影规律的研究顺序梯次展开各单元知识的，每个单元又以相对位置投影特性为讨论重点，这样既使学生明确了课程的培养目标，又对知识单元间内在的逻辑关系有了初步的认识，为课后复习和预习指明了方向。实践证明，以模块化组织单元知识的教学模式有利于学生更好地掌握所学内容。例如，教学设计重影模块，可将两点重影、两交叉线重影与线面求交、两面求交后的可见性判断组织在一起讲解，打下了读投影图的良好基础。设计相对位置专题给学生讲透做复杂综合图解题的思维方法，消除了学生的畏难情绪，有效激发他们构思解题方法的创新欲望。

3. 转变教学方法，实现素质教育要求

教学中采用以结论性知识点进行逻辑推理为主，以空间想象为辅的教学方法，不仅降低了学生对直观模型的依赖程度，而且极大地提高了学生的空间抽象思维能力，由教师给出形体实感变为学生在投影作图过程中的自发地构建实体模型。促进学生由重视模型演示转向重视投影生成的过程分析。要提高学生素质，重要的是在教学中教给学生科学结论的产生过程，掌握视图缘于三维变二维、立体转平面的过程，既要从形体进行思维亦即形象思维，同时又要从概念、判断、推理进行论证(抽象思维)，综合不同思维形式，最终达到创造性思维。

例如，投影变换章节的教学，只要让学生直观了解一次变换的投影规律即可，如果再用多次变换的直观演示并不能得到预期效果，可将其分解为多个两面投影图；让学生根据已学单元知识自行思维变换。再如，组合体“二求三”中形体分析法和线面分析法的教学历来是重点和难点，传统做法是讲例题前先让学生看模型再作投影分析，但他们在课后做题时仍感茫然，究其原因还是过分依赖模型，其实，课程进入立体投影单元后已花大量时间讲解立体表面的连接形式和求交作图那么，组合体投影制图就应该采用“知识的分解与综合由组合体分块看组合是读取表面连接形式的信息，而逐块线面分析则是结合截交、相关单元知识的立体表面求交作图。总结出诸如“见线说面、见圆看柱、见交画线、线对线框、线框对线框”的读图要诀，学生易于记忆、敢于联想，具有很强的可操作性。调查表明，许多同学乐于接受这种讲授方式，由开始的不会、不敢做题逐渐有了豁然开朗、心领神会的感觉。学生的找到感觉不正是他们创造性求知欲和思维品质的提升吗?

参考文献

［1］殷瑞钰, 汪应洛, 李伯聪.工程哲学[M].北京:高等教育出版社.

［2］ 工程思维的性质和认识史及其对工程教育改革的启示——工程教育哲学笔记之三. 高等工程教育研究[J]. 2018(04)

［3］叶澜，让课堂焕发出生命活力，学理［J］，2004：49-53.

作者简介:牟柳晨，男，1965年12月生，四川成都人，工学博士，

四川大学机械学院高级工程师，中国机械工程学会高级会员。