基于工程教育强化的工程图学课程目标定位

基于 工程教育强化 的工程 图学课程目标定位

牟柳晨

四川大学 四川成都 610065

摘要：以工程教育理念强化探讨及课堂实践为依据，围绕工程制图课程的教学方法，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设计和教学手段进行了一些探索，旨在启发学生的思维灵性并强调课堂教学法的重要性。

关键词：工程教育 思维灵性 教学法

一 大学本科教育的发展趋势

我国以2010年出台的“卓越工程师教育培养计划”为重要转机开启工科教育向“工程教育科学化”的方向切入。工程思维和科学思维是两种不同的思维方式, 二者在认识和评价一些问题时往往会有不同甚至相反的观点。在研究工程思维时, 能否正确认识工程思维、科学思维、艺术思维三者之间存在既有密切联系又有本质区别的相互关系是一个关键问题。工程哲学的箴言是“我造物故我在”。造物活动和造物过程不同于自然过程, 在造物活动中必然渗透着造物者的思维活动。从理论上看, 是否能够明确提出“工程思维”这个概念, 绝不是“咬文嚼字”的枝节问题, 而是一件有重要理论意义和现实意义的事情。工科院校的许多教师和学生都缺乏工程思维教学的意识和自觉性, 工程思维这个主题长期未能在工程教育领域引起足够的关注。

工程思维与工程教育密切相关。由于在工程教育的历史进程中, 缺乏工程思维教育意识一直是一个严重缺陷, 于是, 在20世纪末开始的工程教育改革中, 空前重视工程思维教育就成为了工程教育改革的重要任务和内容之一。 但就其具体内容而言, 它已经在实际上通过阐述“构思-设计-实施-运行”四个阶段而“全面”涉及了工程思维的内容。

工科的教学方法和课程设置必须顺应工程思维的培养规律。所谓教学, 包括教和学两个方面。进行工科教学时, 工科教师要以工程思维为灵魂, 工科学生要以工程思维能力培养为鹄的, 而绝不能迷失了以培养工程思维能力为核心这个原则和方向。但是由于教师对这种新课程理念的理解和实施需要相当的经验和能力，因此课堂教学改革容易出现形式化的现象。可以说，提升课堂教学质量的有效性是当前深化课程改革的关键和根本要求。

近年来，随着教育信息科学与技术的应用，出现了翻转课堂、 移动公开课、微课及MOOC（massive open online courses）等新型课堂教学模式，特别引人关注。“互联网+教育”在内涵上属于教育与知识传导技术的关系，对未来教育有着深远的影响。但是，倘若忽略了技术变革推动下的教育思维变革及教育构成要素变革两个最为核心的内容，那么，对学生在知识习得过程中的关爱和呵护就是不足的，课堂的内核还是教师具体实施教学法的全过程。为此，本文以工程制图的教学实践活动为依据，围绕工程制图课程的教学方法，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设计和教学手段进行了一些探讨，旨在启发学生的思维灵性。

二 工程制图课程的教学实践及教学法

1. 工程制图课程特点及学科历史

大专院校理工科所有制图类课程都是基于画法几何学的工程图学，古老而悠久。作为理工科学生必修的一门技术基础课。随着计算机图形学日新月异的发展，图形图像与科学研究和工程应用的结合日渐紧密。因此，工程图学就应该着力培养学生的空间形象思维和逻辑思维能力，以阅读和绘制工程图的训练方式逐步生成工科学生的工程素养。21世纪是知识经济的时代，高等教育的人才培养模式和课程改革如何适应新形势的发展，培养出新一代的高素质创新人才，这是我们每一位高校教师的责任。教师面对理工科低年级学生，如何把这一思想贯穿在课堂教学中呢？这就需要任课教师认真分析当前大学生的实际情况，准确把握工程制图课程所担负的素质教育的核心和内容，有针对性地选择和不断改进我们的教学方法和手段，紧紧抓住素质和创新这两个根本点，使工程制图课程成为适应新时代要求的技术基础课。

2. 正确认识课堂教学过程中学生作为知识习得主体的地位

当今国际科学教育界有一种主流理论，既近代建构主义认知理论。其基本内涵和要义是：知识是认知主体主动建构的，并非被动吸收，认知的功能在于适应和解释经验性的习得。传统的教学理论以唯物主义认识论为指导，其基本观点认为：知识可以有直接的教育方式形成，因为通过理性的思维过程能够获得客观而真实的知识。教学过程按照由量变到质变的事物发展规律渐进式开展空间抽象思维能力的培养，大大激发了学生浓厚的求知欲并由此引发内心的感悟：新生可爱、童心未泯，重在引导可造之材。

3. 抓住知识主线，强化各知识节点间的逻辑联系

但凡每门课程都有一个课程开篇，亦即绪论部分的讲解，包括课程性质、任务和学习方法等等，工程制图也不例外。但由于其中多次提及初学者倍感陌生的有关投影的术语，学生对绪论内容感觉很模糊，笔者尝试先从学生在中学就熟知的数学上一个点空间位置的三维坐标描述谈起，实现了点的三维坐标系和点的三面投影图、空间信息和平面图的快速挂接，让学生深刻理解工程上采用投影图的必要性，因为在工程上浩繁的数据和公式表达必须用直观的投影图示化来取代，而且预先了解正投影理论是按照点一线一面一体投影规律的研究顺序梯次展开各单元知识的，每个单元又以相对位置投影特性为讨论重点，这样既使学生明确了课程的培养目标，又对知识单元间内在的逻辑关系有了初步的认识，为课后复习和预习指明了方向。实践证明，以模块化组织单元知识的教学模式有利于学生更好地掌握所学内容。例如，教学设计重影模块，可将两点重影、两交叉线重影与线面求交、两面求交后的可见性判断组织在一起讲解，打下了读投影图的良好基础。设计相对位置专题给学生讲透做复杂综合图解题的思维方法，消除了学生的畏难情绪，有效激发他们构思解题方法的创新欲望。

4. 转变教学方法，实现素质教育要求

教学中采用以结论性知识点进行逻辑推理为主，以空间想象为辅的教学方法，不仅降低了学生对直观模型的依赖程度，而且极大地提高了学生的空间抽象思维能力，由教师给出形体实感变为学生在投影作图过程中的自发地构建实体模型。促进学生由重视模型演示转向重视投影生成的过程分析。要提高学生素质，重要的是在教学中教给学生科学结论的产生过程，掌握视图缘于三维变二维、立体转平面的过程，既要从形体进行思维亦即形象思维，同时又要从概念、判断、推理进行论证(抽象思维)，综合不同思维形式，最终达到创造性思维。

课程进入立体投影单元后已花大量时间讲解立体表面的连接形式和求交作图那么，组合体投影制图就应该采用“知识的分解与综合由组合体分块看组合是读取表面连接形式的信息，而逐块线面分析则是结合截交、相关单元知识的立体表面求交作图。总结出诸如“见线说面、见圆看柱、见交画线、线对线框、线框对线框”的读图要诀，学生易于记忆、敢于联想，具有很强的可操作性。调查表明，许多同学乐于接受这种讲授方式，由开始的不会、不敢做题逐渐有了豁然开朗、心领神会的感觉。学生的找到感觉不正是他们创造性求知欲和思维品质的提升吗?

图学思维行为是在抽象一转换一构思一再现的循环往复中完成的。长期以来，制图课教学采用的是挂图、模型和幻灯片。由于教学手段的落后，已严重制约课堂信息量的传递和教学质量的提高。要解决制图课学时少、图形多、板书多、讲课需要大量图例的特点，必须采用现代化教学手段，引入计算机辅助教学(CAI)系统。但是，需要指出的是，CAI课件只能作为一种辅助教学工具，不能替代整个教学过程，也不能完全取代教师的作用。现代教学媒体的合理应用应建立在继承传统教学手段的基础上，使两者相得益彰，各展其长，互为补充，从而形成一种合理的教学结构，这样才能获得优化的教学效果。

参考文献

1. 侯长林，论大学之灵性，教育研究［J］，2016.11.

2. 殷瑞钰, 汪应洛, 李伯聪.工程哲学[M].北京:高等教育出版社, 2013:126-149.

3.  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)。

4. 许平勇，等．建构主义理论在工程图学教学中的应用[J]．空军雷达学院学报，2003(6) .

作者简介:牟柳晨，男，1965年12月生，四川成都人，工学博士，

四川大学机械学院高级工程师，中国机械工程学会高级会员。