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现代工程图学教育研究
作者：孟庆红 刘晓勇
[摘要]在探讨实质性教学改革阶段，工科院校的图学教学体系正在不断完善。如何才能将图学教育的新框架搭建得更好，如何利用这个新体系培养学生的工程设计能力和创造性思维，这些，都是在教学改革过程中不容忽视的问题。本文在对全国性工程图学教育最新发展的调查研究后作了一些探讨。
[关键词]工程图学，画法几何，教学改革。
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2007)01-0071-03
进入20世纪80年代以来，工程图学的教学改革从对传统的制图课的改革，发展到计算机绘图（CG）和计算机辅助设计（CAD）的改革；从对传统的教学手段的改革，发展到多媒体教学（CAI）的改革；从若干学校的改革，发展到全国。同时，还需深入全面的搞好工程图学系列课程的改革。
1画法几何的教学改革和实践
在教学发展不断深入的历史进程中，传统的画法几何如果继续延用演绎式的讲法，那一定是没有出路的。画法几何教学的空间取决于它本身的创新，一方面画法几何教师应改变为了生存而希望原有课程一成不变的保守观念，站在时代高度考虑画法几何教学的新变化。必须从画法几何的教学内容、教学主导思想、教学手段等几方面进行改革，应在教学中删除繁琐的综合图解问题、定位及度量问题，投影变换中的旋转法、曲线曲面画法、截交相贯的传统求法等内容，应加大点、线、面、基本形体、组合体空间概念的培养，加大轴测图的教学力度。把传统的尺规作答操作看作是一种实践活动，在这个过程中提升学生的最初工程设计意识，培养空间构思能力，培养严谨的学风。
21世纪的画法几何教学目标，不是培养学生使用传统的画板、尺规从事设计工作，而是要用更多的时间来锻炼学生的空间反应能力，立体思维能力以及徒手绘图的能力，而不是锻炼使用尺规绘图的操作技能。培养目标是全面提高学生的数学素质，体现由知识教育向素质教育的转变，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。培养能力将是21世纪画法几何教学的历史使命。在建构新的图学教育体系时，必须研究怎样把画法几何教学的目的与发展学生的三维空间能力和实践能力协调一致起来，不能让二维投影图只当做帮助学生理解投影定理的直观手段，对于这种性质上有别于平面几何图形的二维投影图，究竟对学生的思维发展起什么样的作用，怎样组织课堂教学才能起作用，学生怎样接收这些投影图的信息，教师怎样描述几何空间等问题必须深入研究，不能以减少学时为改革的唯一出路。
笔者在近几年的画法几何教学过程中，就是本着这样的主导思想进行教学，真正从三维入手，为培养学生丰富的设计感觉和灵活多变的空间感觉服务。从后续课程的反映看，这种新的画法几何教学理念和方法有利于学生对专业课的学习和理解，有助于学生的空间思维和三维表达，同时也摆脱了长期以来画法几何课程被称为“头疼几何”问题的困绕。
面对画法几何教学的发展形势，近年来，在我国图学界有识之士的努力下，已经出现了可喜的改革局面。从20世纪90年代以来编写的新教材中可以得到了解。如较普遍的经过整合的教材《画法几何及建筑（机械）制图》、大连理工大学的“画法几何经典教材”、北京理工大学的《画法几何学》等。这一切都说明人们并没有简单否定画法几何学，而是在做着有益的探讨。
2工程图学教学手段的改革与实践
若干年前国内高校就已使用配套的工程图CAI配合课堂教学，初始阶段人们对这种全新的教学手段有一种浓厚的兴趣，因为它确实体现出信息量大，表现力丰富，绘影绘声的优势，为教师授课提供了方便。可是，随着教学工作的深入发展，人们不再以CAI的最初阶段的感性认识来看待CAI，而是以理性的态度对待CAI。
2.1CAI在工程图教学中的比重
用黑板、粉笔及教具的传统教学方式与CAI方式之间并无矛盾，因教学目标和教学本质都是一致的。因此，在教学过程中应使二者各取其长，相互补充。笔者在教学中使用CAI的课堂教学比例大概在 1/3，而不是让CAI统治课堂。因为学生在课堂上实际获取的信息量，不仅取决于所授信息量的大小，更取决于整体课堂结构的好与差，CAI的使用量与课堂教学效果不一定成正比，一个人在固定时间内摄取的信息量与相关信息的知识掌握也同样不成正比。一古脑高强度播放CAI课件，导致授课形式和内容的僵化，造成表面的高效率，实质的灌输式。因此，应强调恰当使用CAI。比如在讲建筑施工图中的平面图、剖面图、断面图时，使用动态画面的CAI教学，其效果就胜过传统的黑板教学，而对一些具体问题的分析或启迪学生的空间思维还是需要教师走上讲台，利用黑板形成师生互动的教学场面。所以说，CAI 课件不能替代课堂教学，必须恰当引用才能达到好的效果。
2.2 CAI的编辑应体现专业特征和互动式教学
如果说十年前制作一部CAI课件是很不易的，而今却截然不同了。CAI的不断更新是计算机多媒体技术不断发展的必然。它必须是一个有专业内涵和动态交互的软件，不能不分工程图的专业特征使用同一张光盘。比如土木工程和建筑材料专业有着明显的专业特征，二者的工程图教学大纲和教学时数也相差甚远，如果把土木工程专业的CAI课件用在建筑学专业上显然是不妥的。
CAI课堂实践教学活动的实质是教学手段的一种更新，而不是终结，CAI的实践教学环节并不代表教学手段的最高形式。所以，为了保证教学计划和教学目的的顺利完成和达标，CAI课件必须不断进行信息反馈和课件更新，它作为现代工程图教学的辅助教学手段，应始终坚持设计→制作→课堂实践→信息反馈→总结经验→不断完善这样一个应变创新的动态CAI建设过程。
3以三维CG为突破口，全面促进教学内容和教学形式的改革
我国在20世纪80年代之前，制图教学处于绝对的专业基础课行列，而今“工程制图”的名称已经发生了本质的变化。名称的更改足以反映出学科的理论内涵。我国图学界经过近二十多年的努力，使处于专业基础课行列的制图课，基本顺利过渡到一门集现代化几何理论、计算机技术和工程设计制图于一体的新兴交叉学科——工程图学。既然传统的工程制图已更新为工程图学，就必然引发教学内容和教学形式的重大改组和革新。
笔者的具体做法是：工程制图作为工科类专业技术课和基础课的课程平台，它的任务主要是培养学生的空间思维能力、形体分析能力、造型能力、图形的表达能力及识读能力，这样的一门课程是其它课程无可取替的。随着计算机技术的不断发展，三维CG和CAD已广泛进入科研设计和生产领域。因此，本课程培养学生对常用软件的运用能力就显得十分重要。
因非机类制图课学时较少，如何作到加强能力的培养，把握21世纪对人才的需求，是改革的突出问题。近年来在广泛调查研究的基础上，在保留制图课精华内容的情况下，以三维CG作为切入点，融入三维CG绘图内容并增加学生上机训练的时间，体现了教学内容的时代特性。目标是培养学生的空间分析及图示、识图能力。同时为学生创造机会学会一到二种绘图软件的使用，因学时较少笔者主要使用AutoCAD中的3D内容进行教学，以便逐步实现掌握三维CG软件的目的。
4对工程图学教学设计的思考
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