工程制图“三阶梯进协成式”教学模式研究

张 军

（无锡城市职业技术学院，江苏 无锡 214153）

工程图样作为工程与产品信息的载体，堪称“工程界的语言”[1]。工程制图研习工程图样绘制，根据投影原理要求学生读图后，对工程对象走向、形状、大小甚至技术要求，形成正确的认识。因此，该课程的教学任务是让学生能正确绘制，识读工程图纸，具备相应专业的工程意识，养成一定的工程素质。传统工程制图由画法几何与制图两部分组成，深奥的空间解析几何内容占多数比例，形象直观的投影知识内容相对缺乏[2]。高职学生基础薄弱，部分学生源自文科考生，空间想像能力差，不易掌握抽象的投影理论与枯燥的识图知识[3]。工程制图课时多，教师使用多媒体课件时，鼠标轻击一下图像就自动显示，弱化绘图过程，便利的教学方式背后对基础欠佳的高职学生而言是否速度过快？学生需接受相对抽象的内容，若一味强调学科本位思想，教学内容过于理论化、复杂化，学生机械式地跟学实难消化所学内容。学生越学越累，逐步脱节，如何与后期专业课的识图以及工程实践实现无缝对接，是高职工程制图教学值得探讨的现实问题。

一、工程制图“三阶梯进协成式”教学模式的提出

基于上述原因，提出工程制图分阶段梯进协成式改革模式，提倡在读图和画图相互渗透、逐级递进的实践过程中，使学生养成良好的图感。所谓图感，即对图形的直觉思维与图学思维方式。以学生为主体、教师为主导，以实践为中心，强调学生自主制图与识图实践，要求教师通过合理、分层次地科学选取与有效设计教学内容，从简单到复杂，循序渐进、相辅相成地推进教学，避免学生一开始接触空间几何就产生畏难情绪影响后期学习，不断增强学习过程中的趣味性，激发学生的学习兴趣和学习主动性，以达到真正提高学生工程图学素质的目的。该模式将传统工程制图教学过程分成基础知识、形体与投影、识图与实践三个阶段。为促进各阶段科学有效地实施教学，删去繁杂的教学内容，整合识图内容，各阶段设置对应的教学目标，提出层层提高的教学要求，合理甄选环环相扣、相辅相成的教学内容。整体教学模式如图1所示。

图1 “三阶梯进协成式”教学模式整体思路

二、工程制图“三阶梯进协成式”教学模式的实践运用

工程制图“三阶梯进协成式”教学改革模式设有“3+4+3”教学模块，一阶段以传统传递式教学为主，二阶段强调体验式教学，三阶段分别以自主式、参与式、协作式为主。整个教学过程以图感为支撑培养学生图学素质，借助各类丰富资源、计算机虚拟技术与网络技术，在多看多练的学习中逐渐建立图感，从而实现工程制图思维模式，并与对应专业的识图与制图良好对接。各阶段教学思路与目标如表1所示。

（一）基础知识

第一阶段以夯实图形理论知识、图形表达知识和几何思维知识三大基础为原则，以培养学生手工绘图、仪器绘图和几何思维的三种基本能力为目标，分制图基础、几何作图与“点、线、面”微观投影三个教学模块，将以往过于复杂的内容进行简化，删去画法几何中应用较少且深奥的“点、线、面”、空间解析内容，并将“点、线、面”微观投影模块内容与下阶段宏观形体投影模块内容相承接，实现良好的阶段过渡。该阶段强调基础能力的培养，以传统传递式模式讲授，采用“三练一看”的形式，练习仪器作图，练习徒手绘图，练习几何作图，看规范制图要求与方法，在作图中逐步融入规范作图要求。在教学中注意选取习题中针对性较强的基本绘图练习部分，培养学生掌握制图的基本知识与几何作图能力，让学生关注教师在黑板上的示范性作图，传递几何作图过程。引入的微观投影，将学生由二维空间逐渐引入三维空间，激发学生开启三维识图模式。

（二）形体与投影

第二阶段以提升学生对各种形体的图感与空间思维为目的，以培养学生由宏观形体到投影，再由投影到宏观形体的作图能力为进阶目标。设置的教学内容包括以下四个模块：基本体投影、组合体投影、剖切投影，轴测投影。该阶段以实际应用为原则，着重三视图讲解。组合体教学内容中，剔除截交线和相贯线较难部分的学习内容。基本体和组合体是建筑形体的基本组成部分，教学中采用“三看一练”的模式开展投影基础教学，即看形体变换到三面投影，看三面投影到空间形体，看形体变换到轴测投影，在多看多思的过程中培养学生的图感，在教师典型示范下练习投影与形体的基本绘制。注重对学生形体概念的培养，授课地点安排在实物模型室或计算机虚拟模型室，在不同形体的直观视觉中，培养良好的图感 （如图2所示）。实物模型剖切部分的展示，可让学生对剖切面有更好的直观认识，数字化技术形成的虚拟模型可辅助学生理解模型组合与切割的原理。在计算机虚拟模型室，学生可自行开展对模型进行切割和组合工作，通过颜色渲染区分形体的不同部位，体验多种乐趣与美感。凭借传统模型与虚拟模型而创设的体验式教学，提升教学的趣味性，帮助学生树立正确的投影概念、形体概念,更好地掌握教学环节中的重点和难点知识。

表1 各阶段教学思路与教学目标

（三）识图与实践

第三阶段注重梯进过程中工程制图与实践应用的最终结合，即识图与实践阶段，以识图与作图为重点，培养学生从宏观形体过渡到建筑实体的识图与作图实践能力。该阶段包含三个模块：模型实践、识图与抄绘、实测制图。其中以识图为重点，由识图、建筑模型最终到建筑实体，采用“由看到练，边看边练”的形式，切实培养学生识图与作图能力。模型实践模块除准备基本的建筑模型外，充分利用纸模型（也称卡片模型）进行教学，纸模型可由平面变换成各种立体模型，学生通过自主制作模型，体验平面到空间的构造形成过程，帮助其树立建筑的空间概念。参照纸片模型，还可以练习平面图到轴测图的绘制。识图与抄绘模块以教师为主导，在讲授各种形体三面投影与轴测投影的基础上，由建筑各部分的识图逐渐进入整体平、立面施工图的识读；图纸选择时内容不宜过多，并注意将平、立面与建筑体相对应，以培养学生的识图能力与图感（如图3所示）。深入熟悉图纸后，参照图纸内容与制图规范指导学生进行抄绘练习。

实测制图模块选择简单的实训场地，以建筑物为目标，以前期所学为基础，按照制图规范，分小组进行整套图纸的协作式绘制。第三阶段整体教学实施参见表2。

图2 不同模型图示

图3 建筑平面立图对应建筑体识图（由单体到组合）

表2 识图与实践阶段教学实施

三、工程制图“三阶梯进协成式”教学模式实践效果

为检验该教学模式的实施效果，对无锡城市职业技术学院建工系建筑工程专业三个平行班的工程制图考核成绩结果进行对比分析。调查中统计了制图基础知识、画法几何部分等知识点的得分率与各分值段所占的人数比，统计结果如图4所示。图4中传统模式1、传统模式2，分别为采用传统教学模式的1班与2班；梯进模式为采用“三阶梯进协成式”教学模式的班级。

图4 传统模式与梯进模式考核成绩对比情况

统计结果显示，制图基础知识与画法几何部分得分率，梯进模式相比传统模式未显出明显优势，可能与其学时安排相关。传统模式对这两部分内容安排学时较多，尤其着重画法几何的系统性讲解，而梯进模式更注重图感思维与识图能力的培养，因此在立体与投影、工程识图环节的得分率体现出明显优势。各分值段的人数比，梯进模式及格率比传统教学模式略有提高，结合平时对学生的考察，实施体验式教学对积极性不高的学生有较好的促进作用；梯进模式下考核成绩良好率的人数具有明显优势，说明以图感为支撑，分阶段梯进协成式的教学，实现工程制图思维与专业识图相并轨的教学思路是可行的。从造价、施工等专业课中识图的评价看，教师认为学生的识图能力相比之前的模式，普遍有所提高，可见梯进模式的教学效果达到了预期。由上述调查可知，工程制图梯进模式符合学生认知规律，利于投影理论与识图实践的有效结合，图感训练提升了学生构图思维和构想复杂空间形体的能力；“三阶梯进”设置将抽象的画法几何原理在制图实践中得到强化，为提高学生专业素质奠定良好基础。

四、结论与建议

本文提出工程制图“三阶梯进协成式”教学模式，并在无锡城市职业技术学院建工系建筑工程专业试点应用。经过与传统模式授课班级对比，该教学模式在强化学生识图能力和图感训练，提高学生自助学习积极性方面达到了预期效果。图感训练提升了学生构图思维和构想复杂空间形体的能力。

“三阶梯进协成式”教学模式，要求教、学、做一体化教学设计，分阶段、按步骤、有目的地实施，具体操作时应注意四个方面：（1）各阶段目标呈梯进形式，相辅相成，阶段内学习模块应以阶段能力为核心，设立对应的分项目标，根据分项目标科学甄选教学内容；（2）淡化知识模块间的独立性，强化教学模块间相互渗透性，各模块教学内容不是完全封闭的，而是相对开放、环环相扣、相互融合的，学习难度呈层层递进，过渡性强，符合学生学习规律；（3）各阶段应制定相应的评估标准，洞悉学生各阶段对学习内容的掌握情况，并建立对应的评价方法，以实施分阶段、多元化评价体制；（4）制定专业人才培养方案时需安排相应的工程测量课程，以配套第三阶段实测练习。

[1]胡宜鸣，孟淑华，王丹虹.机械制图课程内容、体系改革的研究与实践[J].工程图学学报，2003（1）：123-127.

[2]肖昕迪，吴燕.画法几何与工程制图课程教学改革研究与实践[J].赤峰学院学报，2013（4）：226-227.

[3]丁江，李婧瑜，李瑞雪，等.工程制图课程模块教学的改革与实践[J].课程教育研究，2016（4）：229-231.