画法几何及机械制图课程教学研究 本文关键词：画法，教学研究，几何，机械制图，课程
画法几何及机械制图课程教学研究 本文简介：摘要:通过对中美几所高校“画法几何及机械制图”相关课程的教学过程进行比较研究，分析中美高校在培养目标、教学内容、教学方式和手段等方面的不同，归纳美国高校的有益做法，并基于此提出“画法几何及机械制图”课程教学改革的建议。关键词:工程图学;画法几何及机械制图;中美比较;课堂教学;实践教学一、引言“画法几
画法几何及机械制图课程教学研究 本文内容：
摘要:通过对中美几所高校“画法几何及机械制图”相关课程的教学过程进行比较研究，分析中美高校在培养目标、教学内容、教学方式和手段等方面的不同，归纳美国高校的有益做法，并基于此提出“画法几何及机械制图”课程教学改革的建议。
关键词:工程图学;画法几何及机械制图;中美比较;课堂教学;实践教学
一、引言
“画法几何及工程制图”是我国高等学校理工科各专业的技术基础课程和必修课程，大多数学校在本科新生入校后的第一学期就进行该课程的学习，而机械、船机修造、轮机管理等专业的学生需要用一个学年的时间学习和实践该课程。该课程的学习是本科教学的开始，将会对本科生整个大学学习产生重要影响。因此，近年来课程教学指导委员会从课程培养目标、课程结构等方面对“工程图学课程教学基本要求”进行不断更新［1］，广大授课教师也围绕教学方法、教学手段、学时分布、课程评价等开展广泛深入的教学改革［2－4］，以提高教学效果，满足时代对于工程图学教育的要求。本文结合在美国加州大学圣迭戈分校和密苏里州科技大学访问学习的实践，深入研究美国两所高校工程图学及相关课程的理论课堂授课、实践课堂练习、课程项目设计及课程考核等教学实施过程，并对中美两国的工程图学教育进行比较研究。
二、课程培养目标比较
在美国，“画法几何及机械制图”课程的设置有两种:一种是单独设置开课，如伊利诺伊香槟分校［5］、普渡大学的课程设置;另外一种是将机械制图与其他内容相结合组成机械设计的入门课程，如南加州大学、加州大学圣迭戈分校和密苏里州科技大学(以下简称MST)等。由于课程设置不一样，课程名称也不相同，为方便表述本文统称为工程图学课程。尽管中美两国课程设置不同，但教学工作都围绕着让学生能够对产品零部件进行合理表达这一核心内容展开，而培养目标各有侧重。以密苏里州科技大学和大连海事大学为例，两所学校都安排足够的课时学习投影方法，培养学生用二维平面图形表达三维空间立体的能力，注重对于正确使用工业设计标准和绘图标准的学习。两所学校课程培养目标的主要差异在于:首先，在二维图形和三维立体的对应关系上，大连海事大学强调空间想象能力的培养，要求学生不仅能够实现对机械零件的合理表达，而且要能够根据二维图形正确想象三维空间的立体模型形状;MST更强调使用二维及三维图形表达机械零件的能力，弱化了根据二维想象三维的学习和训练。其次，大连海事大学强调将图学教育与学生的创新能力相结合;而MST则更注重培养学生理解图在整个产品生命周期中的作用，培养学生工程设计的能力。此外，在学生素质培养方面，大连海事大学强调学生认真学习的态度，而MST强调学生诚信、团队合作、口头表达的能力。表1为两所学校的图学课程主要培养目标。
三、课程设置和教学内容比较
密苏里州科技大学的图学教学是“设计基础”课程的一个模块。该课程共48学时，每周进行两次1学时理论课堂学习(其中工程图学教学内容占到一半)，以及一次1学时的实践课程，用于三维绘图软件UGNX的学习及工程实践项目的制作。整个课程体系如图1所示。由于主要进行图学课程的比较，因此在课程体系中详细列出了图学部分内容，机械设计基础部分课程内容并未展开。该课程是密苏里州科技大学机械工程专业和航空工程等工程专业学生的必修课，因此在国内也选择了机械设计制造专业的课程进行比较(如图2)。大连海事大学机械设计制造及其自动化专业的“画法几何及机械制图”课程共80学时，分上下两学期进行。其中画法几何教学12学时，计算机绘图(AutoCAD软件学习)18学时。在课程内容上的区别主要表现在以下几方面。首先，MST缺少了画法几何部分的学习过程，这与课程体系设置相关。其次，计算机绘图部分也有较大不同。美国计算机绘图部分学习课时相较我国少了很多，这也和两国的教育水平有关在美国，笔记本电脑大学生人手必备，而我国尚未达到这种硬件配置水平，并且学生使用计算机的熟练程度也较低，因此仍需要用大量的课内时间进行这方面的学习。此外，在绘图软件的选择上也不同。目前就笔者走访的几所美国大学而言，入学第一年的基础课程就开始使用三维绘图软件，在后续高年级课程中会逐步深入;而在我国基础课程仍然是二维绘图软件为主。另外，由于MST的图学课时较短，因此绘图基础学习的教学主要结合课程设计项目展开，缺乏系统性和逻辑性。
四、课堂教学的比较
1．课堂教学主体虽然国内教学改革一直倡导课堂以学生为主体，然而实际上课堂90%的时间仍是以教师为主，且学习内容也是由教师决定。而在MST，课堂则是以学生为主体。例如第一次课上，教师讲解了课程内容之后，由学生提出本学期希望进行的课程设计内容。老师将学生的建议科学总结为备选题目，并与学生讨论修改、完善各题目的要求。然后学生针对所有备选题目进行投票表决，直至最后形成一个决定。在整个过程中，教师始终以学生的意见为主导，学生为自己制订了课程内容计划，因此愿意投入更多的时间和精力在课程学习上，极大提高了学习的热情和主动性。2．课堂教学方式课堂教学方式的不同主要体现我国是“老师讲—学生听”而美国为“学生问—老师答”。此外，美国高校的课后作业要多很多，他们将大量的简单知识移出课堂，由学生自主学习，课堂讲解少而精，主要针对课程难点展开详细、具体的讨论。如在剖视学习部分，教师用2课时将不同剖切方法的特点及应用条件进行详细讨论和比较，而对于剖切平面表示、剖面线的画法规定则是简单说明。同时为了配合学生自主学习，教师制定了详细而又明确的教学要求，学生可以根据要求进行自学和自我检查。3．课堂教学质量评价课堂教学的评价方式直接决定课堂教学的目的、内容和方式。课堂教学的参与者包括教师和学生，因此课堂教学质量的评价就包括对教师的评价和对学生的评价。目前国内学校主要通过督导组听课和学生期末打分评教完成对教师的评价，而MST则是由专门人员通过调查问卷进行教学评价。相比较而言，调查问卷能够包含和反映的信息更全面。学生评价的方式决定学生学习的方式和态度。国内大部分高校的评价方式仍然是单一的考试为主，学生也是以考试为目的进行学习，因此期末集中复习和“刷题”的现象比较普遍;而美国大部分高校的图学课程都有课程设计，评定方式多样化，一般都是以考查课程设计项目完成情况为主，学生的学习目的自然就转化为如何使用图形进行产品的表达、设计和制造。
五、实践教学的比较
图是工程界的技术语言，图学课程的学习一定离不开工程实践，学生只有经过一定的实践学习才能真正掌握图形表达的核心内容。国内实践课程的设置和美国有很大的不同。1．实践课程内容不同美国的实践内容大部分是完成一个具体的项目。比如在密苏里科技大学2018年春季学期的课程设计项目是设计并完成一个能够连续投掷乒乓球的装置。在实现过程中需要对各个零部件进行零件设计、绘制图纸。国内的实践课程大部分还是以零件测绘和表达为主，学生按照要求对某个零件、部件进行测量并绘制零件图或者装配图。2．实践课程授课方式不同美国的实践课程主要由助课的研究生完成，一方面减轻了教师的授课负担，另一方面锻炼了研究生的知识总结、语言表达、管理等多方面的能力。3．实践课程支持方式不同实践课程需要使用大量的实验材料。密苏里州科技大学的“设计入门”课程为每个小组的学生提供50美金的设计经费，基本可以完成项目的设计与制作;而国内高校对于图学课程的支持还不能达到这个标准。4．实践课程考核方式不同国内实践课程主要是对图形表达能力的考核，比如是否能够使用正确的表达方式、合理标注表面粗糙度等;而国外实践课程则考核是否能够用图形将零件表达清楚、正确。此外由于实践项目都是小组完成并进行答辩，所以也对学生的动手能力、团队合作精神及表达能力等素质进行了评价。
六、对我国图学教学改革的启示
通过教学目的、课程设置、课堂教学和实践教学等几方面的比较，可以发现美国高等教育作为工程教育的引领者，其图学课程的设置、教学活动展开过程有很多值得学习的地方。首先，课程设计与工程实际、企业需要相结合，以产品设计为中心，培养学生的工程表达能力;其次，在教学模式上以课堂讲授为线，以课下学习为点，课堂内外相结合培养学生独立自主学习能力;再者，理论学习和实践练习紧密结合，培养学生实际操作和应用能力。在课程进行中，着力提高学生参与学习的积极性和主动性，对学生严格要求，始终以提高学生学习效果为目的进行教学活动。我国的图学课程教学可以借鉴美国高校的经验，深化教学改革。如大力发展慕课，充分利用网络技术的先进性，将课堂教学延伸到课下，为学生课后学习提供支持;在课堂上以学生为主体，主要完成重点问题的讲授学习;大力发展以工程项目为载体的实践教学，让学生真正理解图形的使用过程，通过实际项目锻炼和培养学生的创新精神;改革考核方法，改变学生以考试为目的学习模式，提高过程性评价的比重，促进学生的积极性和主动性的发挥。
参考文献:
［1］陈锦昌．论本科工程图学课程教学基本要求的修订［J］．工程图学学报，2004(3):101－105．
［2］吴欣，徐建成．工程制图中教学难点的“体验教学”设计［J］．工程图学学报，2008(6):139－143．
［3］于哲夫，路慧彪，邹玉堂．元认知策略应用于轮机工程专业识读图样教学的实验研究［J］．航海教育研究，2015(2):99－101．
［4］王淑侠．制图系列课程实践教学存在的问题及改进措施探讨［J］．工程图学学报，2016(4):573－576．
［5］冯娟．美国高校工程图学教育特色分析［J］．工程图学学报，2008(3):139－144．
作者：原彬 孙昌国 于彦 单位：大连海事大学 船舶与海洋工程学院
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