新工科理念下的工程制图课程教学改革实践与研究

新工科理念下的工程制图课程教学改革实践与研究

摘要：随着科学技术的发展，我国的计算机技术有了很大进展，手工制图逐渐

淡出图学舞台。但绘图理论作为画法几何与工程制图课程的核心内容为许多工科

专业的课程奠定坚实的基础。在当前新工科建设及工程专业认证两大政策导向下，如何在有限的课时内改革制图课程，使之更能向培养新工科应用型人才方向迈进，是授课教师亟待思考的重要问题。

关键词：新工科；土木工程制图；BIM技术；“互联网+”

引言

世界各国都非常重视大学生工程能力的培育，而工程实训课程是学生对工科

实践操作认知的基础，也是学生对制造产业形态的初识，对学生以后对工程概念

的理解和学生思维上对工程系统的构建有启蒙意义。

1画法几何与工程制图课程现状

画法几何与工程制图课程是高等学校一门集理论知识和实践操作为一体的专

业基础课程，其强调制图方法和技巧，是工程专业学生必须掌握的一门“技术语言”。通过对毕业生回访、教师听课、学生评教以及授课教师的相关教学论文等多方调研，结果显示，该课程目前普遍存在的问题主要有以下几方面：工程案例少、理论内容多、课时量有限、课后作业量大。这些问题说明在以前的教学过程中，

重点关注的仍然是基础理论，不完全符合卓越工程人才的培养初衷。依据专业教

育认证要求，工程专业学生既要有扎实的专业知识，又要具备较强的动手能力和

解决实际工程问题的能力。在一个学期的有效课时内，既要极大地拓宽学生知识

基础、更新教学理念，又要让其掌握实际制图技巧和能力，并把理论知识及时对

接到工程案例上，这对任课教师而言是极大的挑战。但若不采取相应措施、及时

调整教学方案，教授过程很容易流于形式，预计的教学效果也很难保证。

2教学方法改革的具体举措

2.1课程网站应尽可能完整，并具备实时互动功能

工程制图课程中涉及制图和识图，如果单纯要求学生进行图形学习，实质上

无法提高学生对工程实体的认知。因此，我们有必要为学生准备足够的，或者稍

有超前的学习资料，使得学生从这门课开始就接触到未来才会学习到的工程施工

和工程结构方面的知识。例如，关于建筑物或者桥梁构件、工程材料的分类等知识，在读图时是必备的，必须让学生提前接触，而且由于课堂学时的有限，这一

部分的学习只能安排在课外由学生自行完成。一个完整的工程制图课程网站，除

了包含必须的教案、教学大纲、课件、试题之外，还应该有扩展性的参考资料，

如土木工程知识简介、工程案例库等。另外，为了适应BIM技术教学，还应该加

入BIM基础知识、BIM软件基础操作教程和BIM模型库等。

2.2重构制图课程内容体系

这一研究内容主要是针对于空间思维能力不足的问题，目的在于解决学生的

课程内容与社会需求相脱节的问题。重构制图课程内容体系有助于学生强化2－

3D思维能力的快速训练。课堂内容对于投影知识的表现和表达方式将在传统方式方法的基础上，重视基于立体实物生活经验的课堂应用，重视与当前广为应用的

三维模型建立和表达方式方法相结合，以2－3D思维转换为侧重点，围绕不同的

学科基础内容和课时分配等，将三维软件的应用引入工程制图课程的学习，对现

有的教材进行整合，删除陈旧的、不适应时代的内容，增加制图课程相关的新内容，重新构建适应时代的制图课程的授课内容，以达到专项培训和训练的目的，

加快学生思维方法的形成和转变。目前的前沿课程主要是以信息技术为基础的MOOC等课程的学习，精品课程的资源共享是提升教学质量的重要手段。然而大

多数高校都是针对专业必修课程开设网上公共自学平台，基础课程的学习主要是

依赖于书本知识和线下课堂讲授。随着信息技术的不断发展，线上的课堂将是未

来的主流，开设线上公共课程将是制图课程教学方法改革与实践的一大重要步骤，线上公共课程的开放对于学生将是一个很好的学习交流平台，线上课堂的课堂内

容可紧紧围绕业界前沿知识展开，线上线下共同教学，将课堂内容与社会需求紧

密结合，达到理想的教学效果。

2.3理论联系“工程制图案例”

近些年来，工程图学界研究人员都在积极推动着理论与实践、教学与工程的

结合发展。随着新工科建设以及工程专业认证工作的推进，工程制图实践教学课

程体系建设成为了各工科院校亟待解决的关键问题之一。图学理论和各专业实践

教学的融合势必会打开学生的创新思维，拓展其知识面，促使专业人才培养目标

早日达成。以环境工程专业为例，课堂的理论授课与课下的画图、读图训练架构

了专业知识体系，但由于教材和教学计划的滞后，学生遇到实际工程问题时往往

会不知所措。因此，在“线上任务环节”，应积极推进实践训练：即在全院范围征

集水、气、固污染治理工程项目设计案例，通过有偿参与方式，让学生积极参与

工艺设计和环保设备图纸绘制，从而提高其工程表达能力。

2.4培养与时俱进知识架构

技术制图标准和技术要求是零件图中非常重要的内容，通过课堂的理论讲解，学生对于技术制图标准的了解太过笼统。因此教师应该通过二、三维绘图工具的

使用训练学生的2－3D思维转换方法，并且在二、三维工具的使用过程中注重对

标准所制定的绘图规则的学习，并普及基于数字化模型的技术制图认识，引导学

生从规范的图纸中提前获取工艺知识，促进相关课程的学习。同时使得学生初步

了解数字化制图和设计过程，对基于三维模型的技术制图标准进行必要的了解和

学习，构建学生与时俱进的技术制图知识系统。同时在新工科建设的时代中，教

师的教学内容也应与时代的发展相适应，因此工程制图课程的教师应充分利用现

有的信息技术进行资源拓展，利用声音、视频、动画等多元化的教学内容拓展学

生的知识面，全面提升学生的综合素质。

2.5非单一的考评方式

科学、客观的课程考核，是工程实践教学质量的保证，工程实训课程主要以

实践操作为主，无法以单一的考核成绩作为最终结果。以莆田学院工程实训课程

为例，原来的考核形式主要以学生制作的螺母、锤子品质为主要成绩，实习报告

辅之，缺少学生技能的操作分数，成品的质量也由人为打分，不够客观、准确。

改革后，学生线上答题分数和线下操作情况可作为学生的平时成绩，占总成绩的30%；学生完成单个工种训练后，组织学生进行技能竞赛，所得的成绩是学生的

操作技能分，占最终成绩的30%；学生完成工程实训课程设立的综合项目后，如

无碳小车项目，按照考核要求进行竞赛，竞赛成绩占本课程最终成绩的40%。

结语

综上所述，对于土木工程和工程管理一类专业的学生来说，CAD和BIM系列

图学教育是日后进入社会的基础职业技能，更是核心技能。BIM这一新兴的建筑

信息化技术，其三维直观性的特点显然可以在本科教学中发挥巨大作用，可以进

行有力的推广，但是近几年还鲜有前例。不仅如此，BIM适用教材较少，而且编

写实用性、科学性的BIM教材也相对困难。互联网+云技术，则提供了更为便捷