如何提高工科大学生图学素养的探讨
[摘 要]图学素养，是工程技术人员必备的专业技能和专业修养。机械制图课程为培养工科大学生对图形、形体的认知、创新和表达能力，提高学生的图学素养能力发挥着重要的作用。制图课程不仅仅要求学生掌握精准绘图和快速阅读图样的技能，更是要通过丰富的教学模式，培养学生对形体构型的敏感性和对工程图样的兴趣，提高学生对自身所从事专业的热爱，激发学生探索专业知识、提高自身专业技能的渴望。
[关键词]机械制图；图学素养；课程改革
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0128-02
一、前言
任何的机构创新都离不开对机构的构型和表达。工程技术人员对所从事的工程领域中的机构形体的构型思考、图形表述以及认知的能力，是工程技术人员必备的专业技能和专业修养，即图学素养。机械制图是一门研究绘制和阅读工程图样的一门学科[1]，是工程界的语言，是技术交流的重要工具，是培养大学生具备图学素养的重要途径。本文针对机械制图课程如何提高大学生的构型/图纸的认知能力、空间想象能力和表达能力，探讨制图课程的课程改革模式，提出课程科学评价考核标准。
二、课程存在的问题
从目前我国的机械制图课程教学来看，教学方式已经由图板加挂图的传统教学手段提升为多媒体教学的授课方式，教师在课堂中运用现代化教学手段，能做到图文并茂的讲解知识。但是教学手段的改革并没有带来教学模式的改变，传统的教学模式沿用至今，即教师课上讲授知识，学生课下做作业的简单方式。“机械地教与被动地学”无法培养学生对图学的兴趣，很难在有限的学习时间内深入培养学生对图形、形体的认知、创新和表达能力，从而提高学生自身的图学素养能力。
三、课程教学模式改革
机械制图课程的教学内容体系和教学方法的改革势在必行，需要从课程的教学模式、丰富实践环节和改变成绩评价标准等方面着手进行。可以将原有课程的理论教学和知识训练“两个模式”的传统方式，转变为“五个模块”的教学改革模式——理论基础教学模块、理论应用训练模块、CAD绘图工具训练模块、创新设计训练模块和实践提升模块。“五个模块”的教学模式分别从基础知识学习能力、理论应用能力、CAD绘图能力、创新设计能力和实践应用能力，培养和提高学生的图学素养，完成对学生全课程的图学素养考核评价。
（一）理论基础教学模块
理论基础教学模块是课程基础模块，培养学生具备投影表达能力和空间想象能力。该模块分为建立空间投影体系、掌握空间形体想象方法和形体的综合应用表达方法三个内容，目的是开发拓展学生的空间想象力，培养学生对图形和形体的认知能力，提高学生形体表达水平。
第一，建立空间投影体系。通过建立三面投影体系，帮助学生在头脑中建立三维空间立体框架，为提高学生的空间想象力打下基础。
第二，掌握空间形体想象方法。形体的空间形状不会在学生在的头脑中凭空出现，需要学生在进行理论学习和分析的基础上，逐步完成对形体的空间想象。点/线/面的三面投影、简单立体的投影及表面取点、形体的截切和相贯、形体分析法、线面分析法等，都将成为提高学生空间想象力的理论支撑。
第三，综合应用，不断提高能力。学生在建立了空间坐标系，掌握了理论分析法的基础上，需要进行综合分析训练，通过组合体的读图练习分析和想象复杂形体的空间形状，以提高和强化自身的空间想象力。
制图是一门有趣的课程，当学生通过自己的学习努力，将抽象的点、线、面集合所对应的空间立体形状在头脑中初步成形，逐渐清晰时，那种学习成就感和兴趣将会油然而生。
（二）理论应用训练模块
理论应用训练模块能提高学生对理论知识的灵活应用水平。学生掌握的理论基础知识必定要服务于工程实践，通过不断的练习，最终要熟练掌握零件图、装配图的读图和绘图方法，掌握好工程界的这门技术语言。机械制图课程要培养学生具备尺规常规绘图、计算机绘图和徒手绘图三个绘图技能，其中的尺规常规绘图技能是首先要熟练掌握的基本技能。随着科技的发展，计算机绘图被广泛应用，但是尺规绘图始终与之并肩前行，并没有被彻底替代，如同计算机打字无法取代手写字一样。因此，在课程教学安排中，尺规绘制零/部件的工程图纸的教学环节必不可少。应当指出，“徒手绘图”是设计的源头，是运用制图这门语言实现快速交流设计思想的基本功，在教学环节中应当给予高度重视。[2]
（三） CAD绘图工具训练模块
CAD绘图工具训练模块培养学生掌握现代化手段绘图的能力，即计算机绘图能力。Auto CAD是进行机械制图的很好的软件平台，广泛应用于各个工程领域。开展Auto CAD软件的使用方法训练，使学生能够熟练应用计算机绘制二维零件图和装配图，并建立三维立体模型，提高绘图质量和精度，实现空间想象、图纸表达和构型再现三个环节相互补充相互验证，促进学生的自主性学习。对学生软件的使用，不能仅仅要求达到会简单的操作这个层面，必须要求学生将计算机技术和工程实际结合起来，注重实战锻炼和绘图技巧的积累，真正到达通过现代技术手段提高工程效益的目的。
（四）创新设计训练模块
创新设计训练模块培养学生具备一定的创新性思维和较强的工程素质。在这个阶段中，学生根据一定的设计要求，进行有条件构型创新设计。学生通过开拓思维，团队合作，得到合理设计方案，并通过绘制构型零/部件的工作图、轴测图和三维造型图，将设计构型进行表达，增强自身对设计结构表达方式的多样性能力。这可以培养学生的创新思维和团队合作意识，提高学生的学习兴趣，提升学生对形体表达方法、轴测图和计算机表达应用能力。学生通过模拟工程设计过程，达到学以致用和自我检验的目的，同时可以深刻体会“机械制图是工程界的语言，是技术交流的重要工具”。
（五）实践提升模块
实践提升模块是学生对课程所学知识的系统总结和提升。任何的学习过程都离不开科学系统的总结，机械制图课程最后要通过两周的零部件测绘环节，对整个课程做系统有效的总结与实践提升。测绘实践环节安排学生分组对由几十种零件组成的产品进行测量和绘图，了解部件工作原理、零件组成方式，绘制产品装配示意图，分解零件，查阅国家标准手册，绘制非标准件零件的零件图，根据零件图和装配示意图完成产品装配图工作图和计算机图纸。也可以进一步对学生提出更高的要求，即进行产品三维造型建模和装配训练。通过测绘环节，学生熟练掌握了零/部件的测量方法，了解了工程常用部件的工作原理和性能，练习了零/部件的表达方法，提高了CAD绘图工具的应用水平。可以说，该环节是整个课程的全面再现和知识掌握的全面检验。
通过机械制图课程的系统学习，学生可以最大限度提升自身的图学素养。同时，在制图课堂外，教师可开展丰富多彩的围绕图学学习的课外拓展活动，比如积极创造条件鼓励学生参加图学竞赛和CAD绘图大赛等，充分调动学生的学习能动性，培养学生的学习兴趣，提高学生的学习自主性，同时提升学生学习的自信心。
四、成绩考核评价
评价体系是引导课程发展方向的指挥棒，无论是课程评价指标还是学生的成绩评价方式，都将决定着教师与学生的教与学。要培养出未来的卓越工程师，必须超越目前以掌握“知识点”为本的评价体系，形成以素质提升为本的、适应新时期社会需求的评价体系，并使之渗入整个培养过程。[3]当“会答题”不再成为学生学习的终极目标时，学生的创新思想、创新能力和对知识综合运用能力的培养才能够得到教师和学生的全面重视。制图课程就要建立合理的课程成绩评价考核标准，大胆改革，将学生的基础知识学习能力、理论应用能力、CAD绘图能力、创新设计能力和实践应用能力作为综合评价指标纳入学生考核体系中，设定合理的权重系数，将对学生的成绩评判改为对学生的图学素养评价。考核评价的改变，将引导学生和教师从注重解题能力的训练，转变为对图学素养的全面培养。
五、结束语
学会一门课程，掌握一项技能，学好一门专业，必须是以喜爱为前提的。只有具备了兴趣，才能激发学生掌握所学知识和专业的动力。制图课程不仅仅要求学生掌握精准绘图和快速阅读图样的技能，更是要通过丰富的教学模式，培养学生对形体构型的敏感性和对工程图样的兴趣，提高学生对自身所从事专业的热爱，进而激发探索专业知识提高自身专业技能的渴望。为此，机械制图课程在教学改革中还要不断的探索和发展。教师作为课程改革的“主导者”，在教学改革中应始终贯彻“三个结合”[4]，即理论与实践相结合、继承与创新相结合、课内与课外相结合，不断激发学生学习兴趣，发挥学生的自觉能动性，全面提高工科大学生的图学素养。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨素君，等.工程制图[M].天津：天津大学出版社，2010.
[2] 江洪，张培耘，吴巨龙. 美国工程图学教材对我国图学教育改革和精品课程建设的启示[J]. 工程图学学报，2006（6）：145-151.
[3] 龚克.关于“卓越工程师”培养的思考与探索[J].中国大学教学，2010（8）：4-5.
[4] 李斌，徐蔚. 面向卓越工程师培养的机械制图课程教学改革探讨[J].大学教育，2013（13）：127-128.
[责任编辑：陈 明]
[关键词]机械制图；图学素养；课程改革
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0128-02
一、前言
任何的机构创新都离不开对机构的构型和表达。工程技术人员对所从事的工程领域中的机构形体的构型思考、图形表述以及认知的能力，是工程技术人员必备的专业技能和专业修养，即图学素养。机械制图是一门研究绘制和阅读工程图样的一门学科[1]，是工程界的语言，是技术交流的重要工具，是培养大学生具备图学素养的重要途径。本文针对机械制图课程如何提高大学生的构型/图纸的认知能力、空间想象能力和表达能力，探讨制图课程的课程改革模式，提出课程科学评价考核标准。
二、课程存在的问题
从目前我国的机械制图课程教学来看，教学方式已经由图板加挂图的传统教学手段提升为多媒体教学的授课方式，教师在课堂中运用现代化教学手段，能做到图文并茂的讲解知识。但是教学手段的改革并没有带来教学模式的改变，传统的教学模式沿用至今，即教师课上讲授知识，学生课下做作业的简单方式。“机械地教与被动地学”无法培养学生对图学的兴趣，很难在有限的学习时间内深入培养学生对图形、形体的认知、创新和表达能力，从而提高学生自身的图学素养能力。
三、课程教学模式改革
机械制图课程的教学内容体系和教学方法的改革势在必行，需要从课程的教学模式、丰富实践环节和改变成绩评价标准等方面着手进行。可以将原有课程的理论教学和知识训练“两个模式”的传统方式，转变为“五个模块”的教学改革模式——理论基础教学模块、理论应用训练模块、CAD绘图工具训练模块、创新设计训练模块和实践提升模块。“五个模块”的教学模式分别从基础知识学习能力、理论应用能力、CAD绘图能力、创新设计能力和实践应用能力，培养和提高学生的图学素养，完成对学生全课程的图学素养考核评价。
（一）理论基础教学模块
理论基础教学模块是课程基础模块，培养学生具备投影表达能力和空间想象能力。该模块分为建立空间投影体系、掌握空间形体想象方法和形体的综合应用表达方法三个内容，目的是开发拓展学生的空间想象力，培养学生对图形和形体的认知能力，提高学生形体表达水平。
第一，建立空间投影体系。通过建立三面投影体系，帮助学生在头脑中建立三维空间立体框架，为提高学生的空间想象力打下基础。
第二，掌握空间形体想象方法。形体的空间形状不会在学生在的头脑中凭空出现，需要学生在进行理论学习和分析的基础上，逐步完成对形体的空间想象。点/线/面的三面投影、简单立体的投影及表面取点、形体的截切和相贯、形体分析法、线面分析法等，都将成为提高学生空间想象力的理论支撑。
第三，综合应用，不断提高能力。学生在建立了空间坐标系，掌握了理论分析法的基础上，需要进行综合分析训练，通过组合体的读图练习分析和想象复杂形体的空间形状，以提高和强化自身的空间想象力。
制图是一门有趣的课程，当学生通过自己的学习努力，将抽象的点、线、面集合所对应的空间立体形状在头脑中初步成形，逐渐清晰时，那种学习成就感和兴趣将会油然而生。
（二）理论应用训练模块
理论应用训练模块能提高学生对理论知识的灵活应用水平。学生掌握的理论基础知识必定要服务于工程实践，通过不断的练习，最终要熟练掌握零件图、装配图的读图和绘图方法，掌握好工程界的这门技术语言。机械制图课程要培养学生具备尺规常规绘图、计算机绘图和徒手绘图三个绘图技能，其中的尺规常规绘图技能是首先要熟练掌握的基本技能。随着科技的发展，计算机绘图被广泛应用，但是尺规绘图始终与之并肩前行，并没有被彻底替代，如同计算机打字无法取代手写字一样。因此，在课程教学安排中，尺规绘制零/部件的工程图纸的教学环节必不可少。应当指出，“徒手绘图”是设计的源头，是运用制图这门语言实现快速交流设计思想的基本功，在教学环节中应当给予高度重视。[2]
（三） CAD绘图工具训练模块
CAD绘图工具训练模块培养学生掌握现代化手段绘图的能力，即计算机绘图能力。Auto CAD是进行机械制图的很好的软件平台，广泛应用于各个工程领域。开展Auto CAD软件的使用方法训练，使学生能够熟练应用计算机绘制二维零件图和装配图，并建立三维立体模型，提高绘图质量和精度，实现空间想象、图纸表达和构型再现三个环节相互补充相互验证，促进学生的自主性学习。对学生软件的使用，不能仅仅要求达到会简单的操作这个层面，必须要求学生将计算机技术和工程实际结合起来，注重实战锻炼和绘图技巧的积累，真正到达通过现代技术手段提高工程效益的目的。
（四）创新设计训练模块
创新设计训练模块培养学生具备一定的创新性思维和较强的工程素质。在这个阶段中，学生根据一定的设计要求，进行有条件构型创新设计。学生通过开拓思维，团队合作，得到合理设计方案，并通过绘制构型零/部件的工作图、轴测图和三维造型图，将设计构型进行表达，增强自身对设计结构表达方式的多样性能力。这可以培养学生的创新思维和团队合作意识，提高学生的学习兴趣，提升学生对形体表达方法、轴测图和计算机表达应用能力。学生通过模拟工程设计过程，达到学以致用和自我检验的目的，同时可以深刻体会“机械制图是工程界的语言，是技术交流的重要工具”。
（五）实践提升模块
实践提升模块是学生对课程所学知识的系统总结和提升。任何的学习过程都离不开科学系统的总结，机械制图课程最后要通过两周的零部件测绘环节，对整个课程做系统有效的总结与实践提升。测绘实践环节安排学生分组对由几十种零件组成的产品进行测量和绘图，了解部件工作原理、零件组成方式，绘制产品装配示意图，分解零件，查阅国家标准手册，绘制非标准件零件的零件图，根据零件图和装配示意图完成产品装配图工作图和计算机图纸。也可以进一步对学生提出更高的要求，即进行产品三维造型建模和装配训练。通过测绘环节，学生熟练掌握了零/部件的测量方法，了解了工程常用部件的工作原理和性能，练习了零/部件的表达方法，提高了CAD绘图工具的应用水平。可以说，该环节是整个课程的全面再现和知识掌握的全面检验。
通过机械制图课程的系统学习，学生可以最大限度提升自身的图学素养。同时，在制图课堂外，教师可开展丰富多彩的围绕图学学习的课外拓展活动，比如积极创造条件鼓励学生参加图学竞赛和CAD绘图大赛等，充分调动学生的学习能动性，培养学生的学习兴趣，提高学生的学习自主性，同时提升学生学习的自信心。
四、成绩考核评价
评价体系是引导课程发展方向的指挥棒，无论是课程评价指标还是学生的成绩评价方式，都将决定着教师与学生的教与学。要培养出未来的卓越工程师，必须超越目前以掌握“知识点”为本的评价体系，形成以素质提升为本的、适应新时期社会需求的评价体系，并使之渗入整个培养过程。[3]当“会答题”不再成为学生学习的终极目标时，学生的创新思想、创新能力和对知识综合运用能力的培养才能够得到教师和学生的全面重视。制图课程就要建立合理的课程成绩评价考核标准，大胆改革，将学生的基础知识学习能力、理论应用能力、CAD绘图能力、创新设计能力和实践应用能力作为综合评价指标纳入学生考核体系中，设定合理的权重系数，将对学生的成绩评判改为对学生的图学素养评价。考核评价的改变，将引导学生和教师从注重解题能力的训练，转变为对图学素养的全面培养。
五、结束语
学会一门课程，掌握一项技能，学好一门专业，必须是以喜爱为前提的。只有具备了兴趣，才能激发学生掌握所学知识和专业的动力。制图课程不仅仅要求学生掌握精准绘图和快速阅读图样的技能，更是要通过丰富的教学模式，培养学生对形体构型的敏感性和对工程图样的兴趣，提高学生对自身所从事专业的热爱，进而激发探索专业知识提高自身专业技能的渴望。为此，机械制图课程在教学改革中还要不断的探索和发展。教师作为课程改革的“主导者”，在教学改革中应始终贯彻“三个结合”[4]，即理论与实践相结合、继承与创新相结合、课内与课外相结合，不断激发学生学习兴趣，发挥学生的自觉能动性，全面提高工科大学生的图学素养。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨素君，等.工程制图[M].天津：天津大学出版社，2010.
[2] 江洪，张培耘，吴巨龙. 美国工程图学教材对我国图学教育改革和精品课程建设的启示[J]. 工程图学学报，2006（6）：145-151.
[3] 龚克.关于“卓越工程师”培养的思考与探索[J].中国大学教学，2010（8）：4-5.
[4] 李斌，徐蔚. 面向卓越工程师培养的机械制图课程教学改革探讨[J].大学教育，2013（13）：127-128.
[责任编辑：陈 明]
