“分解式作图训练”在工程制图课程教学中的应用

赵胜华 刘 晶 张 敏

（桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004）

0 引言

工程制图课程是以几何学为基础，以投影法为方法，研究几何形体的构成、表达及工程图样绘制、阅读基础的工程基础课，具有基础性强、教育功能丰富、授课专业多等特点。课程主要培养学生的空间思维能力和空间想象能力，并训练其运用有关的国家制图标准、规范，绘制工程图的基本技能。随着工程制图课程的课时压缩和互联网技术的介入，学生的手工绘图训练时间越来越少，导致其手工绘图能力越来越弱，这不仅不利于理论知识的掌握，更不利于“工匠精神”的培养。经过不断的探索和创新，本文针对工程制图课程教学中遇到的问题，结合课程思政的要求，提出“分解式作图训练”的绘图训练方式，将传统的手工绘图方式进行改进，在不额外增加负担的情况下，达到提高学生的手工绘图能力和培养其工程素养的目的，从而提高教学效果。

1 工程制图课程教学现状与存在的问题

工程制图课程的授课专业大致可分为大学本科机械类、大学本科非机械工科类和大学本科非工科类三种类型，由于采用学分制的教学管理制度，各个高校的工程制图课程授课学时受到了极大的压缩。以桂林理工大学为例，本科非机械工科类和本科非工科类专业的工程制图课程课时总量由原来的48～80 学时压缩到了现在的32～64 学时，其中学生数较多的土木类、测绘类及环工类等专业均为32 学时。在课时总量普遍减少的基础之上，如何提高工程制图课程的课堂教学质量是每位授课教师面临的难题。

在此背景下，很多高校教师开展了相应的教学改革并取得了丰富的教改成果，既构建了很多有影响力的课程教学体系，也形成了一些有实操意义的教学方法。在教学体系的构建方面，典型的做法是将工程制图课程融入学生专业能力培养的全过程当中，加强基础课和专业课的联系，避免单个课程的封闭式改革，提倡课程链的整体改革与优化等。在教学方法的实践方面，主要做法是将计算机绘图、慕课、雨课堂和自建立体模型库等教学工具和手段，引入传统的课堂教学当中，并形成一些有特色的混合式教学法。以上教改成果对提高工程制图课程的教学质量具有十分积极的意义。但是，对于大部分高校而言，工程制图课程仍然是一门独立的基础课，与其他专业课的联系并不紧密。而课程教学体系的改革涉及面广，需要学校或学院从宏观层面去协调资源的分配，对于普通授课教师来说不具有实际的指导意义。

此外，随着社会的发展和科技的进步，各高校为授课教师提供了各种便利的条件，桂林理工大学也不例外。有了各种便利条件，线上线下等“互联网+”教学方式得到了广泛的发展和应用。尽管教学手段多样，但绝大部分工程制图课程的课堂教学活动仍然遵循“理论知识讲授—课堂练习—总结—课后练习—讲评—新的理论知识讲授”的过程。其中，工程制图课程中的“理论知识”并不难理解，讲授所需的时间也不多，而学生们在课堂练习和课后练习中需要花费大量的时间和精力。因此，如何通过练习让学生掌握绘图规范和绘图步骤才是教学的重点和难点。经过多年的教学观察，学生们在工程制图课程作业的练习中存在以下一些问题。

（1）学生们的学习能力及动手能力有差异。学习主动性反映学生的学习态度，而学习能力是客观存在的事实。通过高考进入高校的绝大部分学生都具有较好的学习能力，对工程制图课程的理论知识点学习不会太大障碍。俗话说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，有些同学理论学得很扎实，在做练习的时候却不会或不敢动笔画图，或者是没有按照规范去画图。

（2）部分学生的空间想象能力较差，在立体模型和平面图形的相互转换过程中很吃力，特别是在组合体的读法、画法和轴测图的表达方面。还有些同学虽然理解立体模型，但是图线表达得并不完整，比如很多同学会遗漏曲面组合体中的相贯线。对于此类情况，常规教学手段的教学效果并不明显，因此，如何帮助碰到诸如此类情况的同学也能通过工程制图练习提高绘图能力，是值得思考的问题。

2 “分解式作图训练” 的实施

2.1 “分解式作图训练”的内容

工程制图课程的教学内容呈现出模块化和循序渐进的特点，模块化是指知识点可以归纳为投影体现、点线面的投影、基本立体的投影、平面与立体相交、立体与立体相贯、组合体的画法和读法、轴测图画法和剖视图画法等主要内容；而这些知识点又是环环相扣，互为基础的，比如点线面的投影是立体投影的基础，平面与立体相交等又是组合体画法的基础等，而要掌握这些知识点需要通过课堂练习来熟悉，课后练习来巩固。因此，在整个的工程制图课程学习过程中，同学们的整体感觉就是画图时间多。而针对练习中存在的各种问题，笔者尝试了一种新的绘图训练方法，并将其称为“分解式作图训练”。以图1 所示组合体的三视图画法为例，该组合体可视作由三个简单形体构成：形体①为长方体底板，形体②为带圆角和圆孔的长方体立板，形体③为切角梯形棱柱；图2 为画组合体三视图的分解作图步骤，第一步先画形体①三视图；第二步是从零开始画好形体①三视图后再画形体②三视图；第三步是从零开始依次画好形体①、②三视图后再画形体③三视图并整理、检查、加深图线。

图1 组合体

图2 画组合体三视图

2.2 “分解式作图训练”的优点

实际上，该绘图步骤是教材上有关组合体三视图绘图步骤的分解说明，初学者看到该分解说明基本能理解，学习能力较好的同学能按照分解说明画出组合体的三视图，但实际情况是很多同学画出的三视图会存在不满足“三等”关系、漏线甚至画错等问题。也就是说，虽然学生们看明白了怎么画，但是绘图时并未严格按照教材上所示的绘图步骤来做，而工程绘图就如建造楼房一般，先打好基础才能修上部结构，没有循序渐进的绘图步骤就会出现各种问题，再多的练习也只是在重复之前的错误，练习的效果就会大打折扣。让学生看明白绘图步骤是一回事，将其转化成自己的绘图行为是另一回事，因此，“分解式作图训练”的练习方式具有以下优点：

（1）能加深同学们对绘图步骤的理解和记忆。分解式作图训练的每一步骤都是从零开始绘制，并在前一部分内容的基础之上画出下一部分，强化记忆了绘图步骤，大量练习的目的就变成了绘图步骤和方法的掌握，让同学们做到“想明白”和“画得对”之间的协同统一。

（2）能严格约束同学们按绘图步骤作图。这里的“约束”包括两个方面，一方面大部分同学能通过该训练方式更深刻地理解绘图步骤；另一方面所有同学采用该训练方式通过完成课后作业，杜绝了部分同学因偷懒等原因对照答案照抄的“无用练习”。长此以往，从而达到通过课堂及课后练习巩固绘图步骤的作用。

（3）能培养同学们严格按步骤做事的工程素质。俗话说“不积跬步，无以至千里”，无论是画组合体的三视图还是绘制工程图样，都是画完一个部分再画另一个部分，具体到工程施工也是如此。通过分解式作图训练，能让同学们明白再难的工作都可以分解成多个简单工作后依次完成，培养他们良好的工程素质。

2.3 “分解式作图训练”的不足及对策

虽然“分解式作图训练”的训练方式具有许多优点，但是每一步骤都从零开始绘制的作图过程会大大增加同学们的绘图工作量，教师在教学过程中通过以下措施来进行弥补。

（1）选取有代表性的练习题采用“分解式作图训练”练习。如平面与曲面立体相交后求三视图中，选取截交线类型为曲线的这类立体练习；组合体的三视图画法中，选取一两个叠加构成形式和切割构成形式的立体练习；诸如此类，越是画图步骤多，构型复杂的组合体可采用该训练方式，同时，可以适当减少单次练习题目的数量。通过此类练习，结合教师的反复提醒和指导，经过一个学期的训练，同学们基本养成了按照绘图步骤画图的习惯，提高了绘图能力。

（2）可以适当采用软件绘图替代手工画图。相比手工画图，计算机绘图更加的快速，画出的效果也更好，工程制图与AutoCAD 的融合等教学方式也是提高教学效果的一种思路。现在的大学生接触电脑机会多，教师可以通过课外时间教授他们操作AutoCAD 绘图软件，或提供学习资料，让同学们初步掌握计算机绘图技能，从而提高绘图效率。该方式只能适合部分有条件的同学，并适当引导，教学过程中主要还是要求以手工画图为主。

2.4 “分解式作图训练”的教学效果

笔者于2021 年春季学期，在土木专业2020 级A班的工程制图课程教学过程中采用了“分解式作图训练”训练方式，同时选取B 班作为对照班级，两个班级的生情、学生数量相当，教学进度相同。从平时的作图练习来看，A 班的同学们表现更好。通过两个班级在学期末的综合成绩对比可以看出：A 班的不及格率及合格率更低，而中等偏上的成绩比率更高，两个教学班中良好及优秀的比例相当，说明“分解式作图训练”训练方式对提高及格率，拔高平均成绩起到一定的作用。

3 结语

在缩减课时的大背景下，提高工程制图课程的教学质量，特别是提高学生的手工作图能力是每个工程图学教师面临的挑战，“互联网+”的各种教学方式和方法给老师的教学和学生的学习带来了极大的便利，起到积极的作用，但是所有的理论学习终究还是需要通过大量的手工作图练习来检验和巩固。本文基于日常教学中发现的问题，尝试采用了“分解式作图训练”的训练方式，分析了其优缺点，验证了其在教学中的效果，为提高工程制图课程的教学效果提供了参考方法。