基于工程教育理念的图学课程教学设计

牟柳晨

【摘要】针对通识教育模式下的大学教育必须结合工程教育理念的重要性，探讨了工程制图课程内容构成及培养目标。以课堂教学实践和工程实际经验为依据，围绕工程制图课程的教学内容和方法，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内容和教学设计进行了一些思考和探索，旨在提出工程制图课改的参考。

【关键词】工程思维 教学内容 教学方法

【基金项目】四川大学未来教学研究项目“‘互联网+视域下的课堂教学法研究”（SCU8J-XC03）。

【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）46-0225-01

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予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，赫然有“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”，强调了高校为工程领域输送人才的责任。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。

美国麻省理工学院牵头的研究创立了 CDIO工程教育理念。CDIO的内涵包括：构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。工程哲学以“我造物故我在” 的箴言张扬了面向对象的造物必然先有设计的工程思维。[1] 机械工程师都有体会：在机械工程设计中， 往往借鉴设计居多并没有新的科学发现。但是按照工程哲学观点，设计就是工程思维的内核，借鉴基础上也有改进，加了“改”就有了“新”，离开了设计又怎能谈创新？所以，工科的课程设置和教学设计就必须顺应工程思维的培养规律，面向问题、面向“造物”。[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而言，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。工程制图是为工程设计“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、高校工程制图课程的培养目标及教材教学

1.工程制图课程的培养目标定位

长期以来，由于课程侧重在正投影教学，课本和习题中图解空间几何问题的内容就显得过多了。尽管意在培养学生思维品质，但是着眼点未能放“工程物体”构图的核心环节，致使教材和教学都有失偏颇。举目各高校编写的《机械制图》教材，不难发现无论内容还是章节编排都如出一辙，“二求三”构图分析环节偏少而图例讲解又过于紧凑，致使课堂教学难以达到预期效果。究其原因，其实与课程培养目标的定位有关。按现有教学大纲和教学内容是培养大学一年级学生“能阅读和绘制工程图样”，那么，问题来了。这样高的要求恐怕只有合格工程师能做到。若能切入工程需要的思路，那么，个人认为：对大学一年级学生不应该讲授国家标准的细节而应侧重于培养分析问题并解决问题的能力上，當然也包括兴趣培养，这也是企业和用人单位最看重的。他们需要大学毕业生“身体力行”而不是“眼高手低”。因此，工程制图就应该着力培养学生的空间形象思维和逻辑思维能力，重点关注实践性课堂教学与制图实践之间的衔接。当课程培养目标确定以后，课程所用教材的编写就有了指引并能做到重点突出而易于接受。如是，则学生的能力培养可期！

2.工程制图教材构成和课堂教学中几个值得商榷的问题

机械零件“抽壳”为几何形体即组合体，组合体的投影制图是机件表达的“前身”，为组合体的投影制图打基础的是确定面轮廓的一系列“求交”制图：“面面交”“ 面体交（截交）”， “体体交（相贯）”。教学进入组合体章节就到了“两难”境地，却又是最好的能力培养阶段。一难是教学难：把形体分析结合线面分析方法授予学生以后，辅助实感三维模型动画加以启发，然后老师往往也号召学生“发挥空间想象”。二难是学生掌握难：方法似懂，应用却难，纠结于形体实际形状而又未能想象出，又要求解未知视图，如之奈何？为此，笔者在教学中授予学生“组合体读图要诀”： 见线识面，见园看柱，线框是面，见交画线，线对线框，线框对线框，形体分析，从大到小，线面分析，截交相贯。这就串接了知识点，加强了逻辑思维能力训练，消除了学生的畏难情绪，有效激发了学生构思解题的创新欲望。通过二十多年的教学实践，作为课堂教学经验或建议，为了便于同行间交流，笔者将工程制图教材构成和课堂教学中几个值得商榷的问题梳理如下：

（1）面围成体，面的边界或轮廓是构图的关键，面轮廓即体轮廓。所以，讲清楚面轮廓的投影制图即“求交”很重要。

（2）线面相对位置中的垂直以及投影变换应淡化或“砍掉”。

（3）半剖视图教学应强调这种表达兼备“外形”和“内形”的工程含义，肋板剖切画法应去掉，留给将来查阅国家标准细节。

（4）机械标准件和常用件教学应先讲机器构造的一般知识，教材应先安排机器构造简介的小节，齿轮和轴承部分应去掉几何参数计算，轴承画法中应添加轴向定位的设计和工艺知识，仅作为常识简介，便于提高学生绘制机器装配图的能力和水平。

（5）装配图教学及学生绘图实践教学周阶段应强化学生准确读取零件图信息的训练。工程上的企业新品开发往往先设计产品总图即装配图再详细设计零件图，但二者经常交互，例如装配干涉时必然要修改零件图等等。总而言之，让学生画出一张“地道”的装配图是我们制图教师们共同努力的目标！

以上“梳理”意在抛砖引玉，值得进一步琢磨的地方还很多吧？

三、结束语

理工科技术基础课的教学改革是一项不断求真的复杂的系统工程。有道是“仁者见仁，智者见智”，但是，高校对课堂教学法的探索将是永无止境的。

如何通过必要的教学设计和教学手段让刚进大学的学生接触工程喜欢工程又学起来自信而有趣呢？这或许是最为切实可行的第一步。

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[J].高等工程教育研究，2018（04）

[3]李凌乐.应用型创新人才培养背景下的工程制图教学，大学教育，2016，（04），167-168 .