基于工程能力培养的职技高师土木工程制图教学——以河北科技师范学院为例

李春柳，金喜平，李冰心，曹志刚，隋凤涛

(河北科技师范学院城市建设学院，河北 秦皇岛，066004)

目前职技高师土木类毕业生就业主要面向一线施工企业，从就业单位的反馈信息来看，职技高师毕业生主要存在工程实践应用能力差的问题。土木工程制图课程是面向大土木方向的一门专业基础课，是培养职技高师学生工程实践应用能力的重要载体。笔者从培养学生的工程实践能力出发，结合职技高师教学实际，对土木工程制图课程内容体系优化，进行教学改革尝试。

1 现阶段职技高师土木工程制图课程存在的主要问题及改进建议

1．1 课程教学内容滞后于工程实际

目前科技迅猛发展，新的科学原理，新的技术方法不断出现，很多工程实际有用的东西课堂学不到，造成教学内容与生产实际相脱离。这即是学校教学内容及时间的有限性与工程实际需要广泛性的矛盾。平面整体表示法，是近年来推出的一种图形表达方法，在实际工程中应用非常广泛，职技高师土木工程制图教材对这部分内容没有介绍或介绍很少，不能满足实际工程需要。

1．2 授课教师缺乏工程实践能力［1］

近年来高校普遍扩招，职技高师院校也不例外，由此导致教师队伍严重不足。很多高学历的青年教师，是从学校到学校，缺乏解决工程实际问题的知识和经验，这无疑会在培养职技高师学生的工程实践能力方面存在不足，如对解决工程实际问题的常备知识、对所学专业的规范状态及发展、设计禁忌等了解甚少，缺乏实战经验。

1．3 学校硬件设施滞后于教学要求

目前职技高师对实践教学的重视程度仍然不够，再加上办学资金的相对匮乏，导致教学经费尤其是实践教学经费投入上的相对不足，致使职技高师土木工程制图教学设备更新缓慢，不能满足教学要求。

1．4 解决建议

针对以往职技高师土木工程制图教学中存在的问题，建议首先要以国家规范为指导及时更新课程内容，加快教材更新，加强校本教材建设，编制适合职技高师使用的教材。其次要提高教师的工程实践能力，学校要建立机制，鼓励广大教师进入工程一线，进行教师的工程再培训、工程再教育。第三，逐步提高教学硬件设施，从而构建起培养学生工程实践能力的平台。

2 基于工程能力培养的土木工程制图课程体系优化对策

2．1 河北科技师范学院土木工程制图课现况

随着专业整合、计算机绘图技术的不断发展，河北科技师范学院城市建设学院将原有的画法几何、工程制图、计算机绘图等进行了课程整体优化，从教学内容、课程体系、教学方法、实践性教学环节等四大方面进行了课程整合，形成了新的《土木工程制图》，该课按学期划分成Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ共3个部分;在Ⅰ，Ⅱ部分之后安排土木工程制图课程设计Ⅲ。

表1 河北科技师范学院土木工程制图课程体系情况

2．2 职技高师特色的工程能力培养目标

职技高师的人才培养应具有特色，与普通高师相比应突出实际操作技能，与工科院校相比应侧重工程现场的实际操作技能的培养，与高职院校相比则应增加基础理论知识和教育学内容。具体体现在土木工程制图课程中则涉及画图和读图两个方面工程能力的培养，目前画图能力要求:(1)熟练使用常用的绘图软件;(2)图样表达符合技术规范;(3)具备一定徒手绘图能力。读图能力则要求:(1)能较快地读懂一套图纸;(2)会查阅技术规范;(3)会读各种标准图集，能够直接指导施工。

2．3 模块化教学体系的构建

土木工程制图课程内容包括经典图学知识，计算机绘图知识，土木专业知识等多学科内容［2］，该课程又是面向宽口径大土木专业方向的。以往传统式授课是按教材内容，由前到后逐章逐节讲授，这样容易导致学生学习目标不明确，对重点知识掌握不扎实，在处理实际问题时，无从下手。笔者对课程内容合理取舍和提炼重组，将其分成不同的模块进行教学［3］。这里画法几何、制图基础属于基础性教学内容［4］，专业制图、计算机绘图和课程设计属于动态性教学内容，土建设计常识属于选择性教学内容。基础性内容讲授要扎实够用;专业内容强调新颖实用;实践部分要突出操作技能的培养，选择性内容要针对专业方向。教学时根据各模块的具体内容选择不同的教学方法和考核方法，从而实现一种动态教学。

2．4 模块化教学体系内容

画法几何模块主要学习投影基础理论，在此模块中安排组合体模型设计，培养学生的创新能力、空间想象能力和逻辑思维能力(图1)。制图基础模块包括绘图仪器、工具用品的使用和保护方法，制图国家标准和几何作图等内容，采用自学和多媒体授课相结合。对于初次接触专业课程学习的大一学生来说，如果没有必要的专业预备知识［5］，很难掌握专业图纸的识读，所以安排了土建设计常识模块。利用此模块的设置，讲清建筑、结构、设备、道桥等学科的设计常识，为学生将来阅读和绘制专业图纸提供预备知识。专业制图模块，要求学生掌握阅读和绘制本专业工程图纸的方法，是整个教学内容的核心部分，这部分内容要求新颖实用，比如平面整体表示法这种实际应用很广泛的内容，要按照工程实际需要系统详细地讲述。CAD在建筑中应用广泛，如今计算机出图率已达98%以上［6］。对土木工程专业的学生而言，不仅要求熟练掌握CAD操作，而且必须应用到以后的课程设计、毕业设计以及相关的实践中去，所以计算机绘图模块要注重软件实践应用能力培养。课程设计模块是一个综合实践技能训练过程，是对学生综合素质的检查。

图1 土木工程制图教学内容体系

3 土木工程制图教学改革实践

3．1 研究对象

2009年，笔者将这种模块化教学应用于河北科技师范学院土木工程专业09级学生(103人)的教学中，与没有应用模块化教学的08级学生(106人)作对比。被选取的学生均为普高统招生，入学平均成绩持平，研究对象素质可视为均等，具有可比性。

3．2 研究方法

首先在08级学生中用传统的方式授课，在09级学生中应用模块化教学，两级学生布置相同的作业，对学生完成作业的情况进行比较，采用作业完成率指标进行对比。整个教学过程按等时间间隔随机抽查作业15次，验证模块化教学体系的优劣。同时对08，09级学生发放问卷方式，调查学生对新旧模式下教学内容、教学方法和教学效果的满意度。

3．3 教学实践具体内容

3．3．1 画法几何模块 首先把工程图学理论基础知识讲授清楚，分成正投影和轴测投影两部分，具体包括投影原理，点、线、面的投影规律，基本体的投影，组合体的概念及组合方式，截交相贯和轴测等，这些内容要精练、快速地讲完。在这部分中根据工程实际应用情况，将线与面的相对位置关系、相贯线的概念和求法等简单讲述［7］。讲过这些之后，帮助学生梳理已学过的知识，将已学过的知识点、技能点有效组合，构建知识网络框架，同时根据组合体的形成特点，指导学生运用组合创造法自由设计组合体模型。

3．3．2 制图基础模块 对绘图仪器、工具用品的使用和保护方法、几何作图部分指导学生看视频自学。制图国家标准采用多媒体课件介绍。考核方式采用手工绘图作业，选用线型练习，要求不论是图幅、图线、字体，还是图样画法、尺寸注法、符号标注等都要符合国家规范要求，满足实际工程要求。最后对手工绘图作业进行点评。

3．3．3 土建设计常识模块 利用多媒体课件授课，教学内容分成两部分，建筑形体的表达方法和专业设计常识，具体包括剖面图、断面图理论知识，土建设计过程、结构设计、土木工程材料、施工、钢结构等方面的设计常识内容。

3．3．4 专业制图模块 首先采用多媒体案例教学，讲述砖混结构、框架结构等不同类型建筑的组成。其次，利用代表性工程图纸讲解理论内容，带领学生广泛读图［8］。作为工程技术人员通常凭借直觉思维读图，当比较复杂时才利用投影关系进行推理，因此广泛识读施工工程图，提高学生的直觉思维能力，为学生日后快速读图打下基础。根据具体专业方向不同，增加了装修施工图、给排水工程图，路桥施工图等。第三，工程实践训练。布置作业将身边的宿舍楼、食堂楼、教学楼等简单建筑物，用平立剖面图表达出来。

3．3．5 计算机绘图模块 重点放在介绍通用图形软件AUTOCAD的使用上。讲授最基本、最实用的绘图命令、图形编辑命令、三维功能等，结合工程实例授课。另外，在使用计算机绘制工程图样时，要以工程图的国家制图标准为依据，强调工程技术人员应时时以国标、规范为准，这样督促学生去复习、查找有关制图标准，从而调动他们的积极性和主动性。计算机绘图的实践训练，安排两方面内容:第一，侧重于学生基本技能的培养，安排CAD基本绘图命令练习;第二，考察学生对软件的实际应用能力，选用实际工程图纸让学生绘制。改革以往的单纯理论考核形式，此模块以绘图质量来评定成绩。

3．3．6 课程设计模块 第一，读图训练［9］，教师从标准图集中找出一套有代表性的施工图，一般选择框架结构，房屋类型选用住宅或办公楼，然后进行读图训练，并完成相关题目。第二，尺规作图训练，利用尺规进行抄绘和补绘工程图纸。第三，楼梯测绘，测量楼梯并徒手绘出楼梯图，再用CAD软件将其绘出。

4 教学改革效果

08级与09级分别在未采用和采用模块化教学情况下，安排相同的作业任务，以作业完成率进行评价，结果如图2。可看出，在生源、评价标准相同的情况下，第1次作业完成率接近，分别为99%和100%，随着课程的进行，08级学生完成作业的积极性下降，第6次和第15次作业的完成率不到90%。09级学生采用了模块化教学，学生作业的完成率明显高于08级，而且整个教学过程的作业完成率基本保持平衡。教学实践结果表明，模块化教学模式对提高学生学习的主动性，培养学生学习兴趣起到了很大的促进作用。

在学期末分别向08级和09级土木工程专业学生发放调查问卷，08级共发放问卷106份，收回有效问卷105份，回收率99%;09级发放调查问卷103份，收回有效问卷103份，回收率100%。从调查结果看出，09级学生对土木工程制图课较08级满意度整体提高(表2)。在新的教学模式下，09级学生对教学方法设计方面的满意度(非常满意+满意)为89．7%，较08级学生(61．9%)有较大提高，说明模块化教学方法设计合理;教学效果项满意度达到91．2%，表明学生对教师授课及整个模块化教学过程是认可的。

工程实践能力的培养是大工程，需要在大学四年中各个教学环节中逐渐培养。通过模块化教学实践，发现教学细节上还存在一定问题，在以后的教学中将进一步探讨研究，以便取得更加满意的效果。

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［1］王建，刘胜吉．工科大学生工程素质和工程能力的培养与实践［J］．社科纵横，2010，25(5):142-143．

［2］何斌，陈锦昌，王枫红．建筑制图［M］．北京:高等教育出版社，2010．

［3］黄利平，孟明辰．工程制图课程内容和课程体系改革［J］．工程图学学报，2005(6):156-159．

［4］李锦春．论学生工程实践能力培养体系的构建［J］．江苏工业学院学报:社会科学版，2007，8(4):56-58．

［5］王俭，王中华．土木专业《建筑制图》与《计算机绘图》课程融合的教学思考与实践［J］．中国建设教育，2008，10(10):22-25．

［6］方燕．谈融于建筑工程理念的CAD专业教学［J］．成才之路，2009(3):69-70．

［7］牛彦．土木工程制图教学新体系的设计与实践［J］．高等建筑教育，2001，39(2):22-23．

［8］吴琪琦．土建类专业《工程制图》教改探讨［J］．长江大学学报:社会科学版，2008，31(3):221-223．

［9］侯卫，周雪峰，齐峰，等．基于应用能力培养的土木工程制图课程教学研究［J］．高等建筑教育，2010，19(1):70-73．