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摘 要：对构建工程图学课程合理的知识结构、教学资源、师资队伍、实践平台、考核制度等进行了研究与实践，探索适应于高层次创新性人才培养的工程图学教学组织模式及实践方法。
关键词：工程图学；教学改革；知识结构；实践平台；师资队伍
一、引言
高等院校的“机械制图”课程是理工类学生的一门必修基础课，该课程在工程素质人才培养中发挥着重要的作用。然而，传统的机械制图课程的教学普遍存在“重知识，轻能力”、“重书本，轻应用”、“重传承、轻创新”的现象，强调的是表达技能的培养，教学的重点是学习绘图和读图能力，与工程实践结合较少，教学内容缺乏与先进科学技术的发展和最新设计理论的结合。基于这种现状培养出来的学生虽然具有很好的理论基础，但对物体图样与现代机械设计的联系没有感性的认识，工程意识不强，学习后继课程时普遍感到困难，特别是对一些综合性、创新性较强的内容更难以把握，从而影响了学生学习的质量。
新的教育理念重点强调具有较强设计能力和创新能力的培养，旧的课程教学体系不能满足面向高新技术人才培养的要求。为此，如何将传统的机械制图课程向“工程图学”课程的转变，以满足当前人才培养的需要，是目前各高校探索和实践的一个势在必行的教学改革目标。
二、课程建设目标与方案
针对上述教改目标，按照新的教学理念，对工程图学课程进行改革建设，构建工程图学课程新的教学体系。其中包括课程知识结构的构建、教学方法的改变、考核体系的改革及师资队伍的建设。课程建设的目标即使过去面向“表达技能”培养的机械制图课程转变为面向“设计和创新技能”培养的工程图学课程。课程的建设方案为：
（1）针对“工程图学”教学内涵及人才培养目标重新构建教学重点及知识结构，改变过去教学内容缺乏与科学技术的发展和新设计理论的结合、与工程实践的结合，教学内容充分体现时代的特色。
（2）提出与课程新培养目标相适应的教学手段与方式，改革过去只针对表达技能培养的传统教学措施。
（3）改革过去单一闭卷考试评定学生成绩的考核方法。建立多层次，多环节的考核体系，科学、合理地按培养目标的标准进行考核评价。
（4）采取措施改变基础课教师工程实践经历少，科研能力弱的状况，建设一支较高水平的工程图学师资队伍，为课程的教学提供有力的师资保障。
三、课程建设内容
（1） 课程知识结构的构建。修正单纯针对绘图技能的传统教学目标，针对“工程图学”教学内涵及人才培养目标重新构建教学重点及知识结构，将产品的创新设计与研发流程有机贯穿于工程图学的课堂和实践教学的若干环节，保障图学的核心内容且充分体现时代的特色。纵向求深，图学核心知识够精、够扎实；横向求广，知识面够宽，够先进，以达到触类旁通，为人才培养提供一个优化的知识架构。
（2）教学方法的改变。在教学观念与教学方法方面，注重放手让学生去实践，鼓励创新，充分发挥学生学习的主动性。提出面向实践和创新能力培养的教学手段与方法，以感性认识为切入点，多方位实践相结合，与企业需求相结合，大力加强工程实践环节，以培养学生工程设计的表达能力、实践能力、创新意识和团队精神，达到工程图学为后继课程、工程项目等服务的目的。
（3）考核体系的改革。改变传统单一的期末闭卷的考核方法，建立多层次、多环节的考核体系，通过合理评价知识的运用、实践能力与团队协作精神，提高激发学生的学习积极性和主动性。
（4）师资队伍的建设。着力解决原制图课教师队伍一般存在工程实践经历少，科研能力相对薄弱问题。建设一支有扎实理论基础、丰富工程实践经验、教学质量高、可持续发展的工程图学师资队伍，为课程由技能教学向实践、创新能力培养教学转变提供有力的师资保障，可以引领课程向实践性、前瞻性和创新性发展。
四、课程建设实施方法
1.构建经典图学理论与高新技术相融合的工程图学教学内容
将课程的内容进行优化组合，充分体现抽象的图形学理论与工程实践的结合，将过去的一种图样表达技能教学转变为注重设计意识、创新意识及实践能力的培养。这些主要体现在理论的理解、工程应用与创新思维的培养和高新技术融合等方面，教学内容分为以下三个层次。
基础性。以图学理论为核心，将投影知识、视图、轴测图、三维造型等典型的产品设计构思及表达手段有机结合，将徒手绘图、仪器绘图与计算机绘图有机结合，贯彻机械制图有关的国家标准，培养学生的基本技能素质。
前沿性。以在工程设计中图形应用能力的培养为目标，基于案例学习，将典型机构的功能、设计、仿真等过程融入零件图和装配图等的教学过程，使学生初步了解现代产品设计、制造的过程及所涉及的前沿技术，引导学生的工程意识。
创造性。开拓思维，理论训练中涉及图形与实物的多元对应，由一个视图构想多种形状的物体；多种方案表达一个物体等。通过图例讲解、课堂讨论、开放式专题训练等多种实践环节进行逻辑思维和发散思维的训练，鼓励和激发学生的工程表达能力。
2. 构建培养实践能力、创新能力的工程图学课程新的实践教学体系
（1）测绘实验
由必修、选修和观摩实验组成。
① 传统测量工具测绘（必修），该实验通过对轴、泵等常见零件的认知和测绘，训练学生的空间思维能力，图学基础理论应用能力，培养基本工程交流和动手能力。
② 工具显微镜测绘（选修），通过对发动机凸轮轴等零件的工具显微镜测绘实验，加深了解课程内容与其他行业专业技术的联系和应用。
③ 三维扫描仪测绘（观摩），通过对三维不规则零件曲面的数字化测量仪测绘观摩，使学生了解课程内容与本学科发展前沿的密切关系，为后续专业课程的深入学习打下良好基础。
（2）计算机辅助设计实验 通过CAD软件，不仅训练学生绘图、三维造型及其表达的技能，而且培养学生按真实零件加工时的工艺过程进行零件仿真制作，引导学生的工程意识、制图国家标准和规范，加深多学科工程实践能力的培养。
（3）工程图学综合训练
为强化实践教学环节开设工程图学综合训练，根据徒手测绘信息进行实体三维造型，再生成工程图样，形成了与反求工程相一致的从三维产品到三维模型的建模过程，使课程内容与工程实际有机结合，学生自由选题造型训练。
（4）课外科技实践活动
着力推动基于问题的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法，利用课外科技活动补充实践训练。例如，进行零件结构设计表达和装配结构设计表达的小设计，由学生自主根据零部件功能进行结构构思设计及其表达。通过参加校内外的科技活动、科技大赛、课外实践等，学生从丰富的实践中获得知识并最终转化为能力，工程素质和创新意识得到提高。
3. 建立新的考核评价体系
将学生的成绩考核延伸到整个教学过程，将单一的闭卷考试改革为其与理论基础作业、手工绘图、计算机辅助设计、综合大作业、自我测试等多样化考核方式结合起来作成绩评价，较全面地考核了学生的基本理论、思维能力和实际动手能力。
4. 开发丰富的辅助教学资源
注重辅助教学资源的开发与建设，编写出版了具有形数结合特色的教材，以及相应的实验指导书等；制作了网络课程、多媒体课件、电子模型素材库等，教材辐射到全国多个省市高等院校；建立了具有认知、答疑功能的模型和案例展示室、零部件测绘实验室、计算机绘图实验室以及局域网教学资源共享平台，为学生进行自主学习和知识体验提供了良好的环境。
5. 建设具高水平的工程图学师资队伍
改变传统基础课教师工程实践经历少、科研能力薄弱的状态，通过进入机械学科研究所参加科研工作；承担生产实习、指导毕业设计和学生课外科技活动等提高工程实践能力；同时选派学科科研能力强、实践经历丰富的教师充实制图课程的教学；派送教师到国内外知名大学深造，汲取相关课程的经验，促进课程建设；在师资引进中注重教师素养、学识、科研能力的综合评价，采用导师制培养青年教师开课。经几年的努力，现在的工程图学师资队伍已建成90%以上具有博士学位，90%以上承担国家自然科学基金、国家重大专项等科研项目，多人承担指导研究生的工作。近年来，10余人次在天津市、天津大学讲课大赛中获奖，如图12所示。通过多方位提升工程图学教师的能力，为实现工程创新、实践能力人才培养目标提供了有力的师资保障。
五、课程建设效果
1.建立了分层递阶，深广结合的教学构架，营造了培养学生具有扎实图学理论基础和工程创新能力的教学体系。
实现了从图形理论到结构设计的延伸；从绘图技能到设计思维的跨越。将工程图学与现代设计技术融会贯通，并形成了与课程体系相适应的教材、教辅体系。引导学生从注重“考试结果”向注重“学习过程”转变，增强了学习的主动性。以趋达到按工程人才培养、强化学生工程实践能力和创新能力人才培养模式对该课程的要求。在教学过程中注重培养学生空间想象力和创造性思维将图形理论与实践有机结合，大大激发了学生学习热情和工程兴趣，学生实践能力和动手能力由此获得了较大的提高，教师的授课内容、教学方法等均得到了学生的很高评价，
2.构建面向个性化能力提高为目标的新型实践教学平台
设计、优化实践教学手段，构建了宽厚的基础平台与面向个性化需求相结合的工程图学实践教学模式。基础建设包含立体式结构的助学、助教教材体系的局域网教学资源；模型和案例展示室、测绘实验室、计算机辅助设计实验室；为实践教学构建了宽厚的基础平台。在掌握基本概念、基本理论的传统实验的同时，通过必修、选修、观摩、综合训练、科技大赛、课外实践等多层次实践模式，使学生在课程学习中有所发现，有所创造，有利于激发学生的创造激情和个性发展。最终达到个人实践能力与创新能力的提高。实践教学新模式不仅使课程基础知识提炼得更精，横向的知识面更宽，而且使工程图学课程内涵得到提升，在工程教育创新人才培养中可发挥更大的作用。
六、结束语
本文所进行的工程图学课程建设的研究与实践，是在面向高新技术人才培养中，对该课程的教学进行了探索、改革与实践，旨在针对新的教育理念，对培养目标提出了新的要求下，摸索出一套适应高层次创新性人才培养的教学组织模式和实践方法。为深入研究与实践将过去面向“表达技能”培养的机械制图课程转变为面向“设计和创新技能”培养的工程图学课程提供理论依据及实践经验。
参考文献
[1] 丁伯慧、陈东祥、何改云、郑惠江、田颖.将CAD基础引入工程图学教学的研究与实践[J].教育教学论坛，2011.1（29）：122-124
[2] 姜杉、徐健、安蔚瑾、喻宏波、陈东祥. 面向“卓越工程师培养”，机械制图课程教学改革探索[J]. 教育探索与实践， 2011. 26（5）：10-11
[3] 何改云、徐健、陈东祥、新型图学课程质量保证体系的构建[J].图学教育理论与实践， 2006.81（1）46-49
[4] 徐健、陈东祥、李佳、徐慧、周琪. 基于技术创新的系列课程实验教学改革的研究与实践[J].工程图学学报， 2008.3，Vol.29 No.2：-）99-103
关键词：工程图学；教学改革；知识结构；实践平台；师资队伍
一、引言
高等院校的“机械制图”课程是理工类学生的一门必修基础课，该课程在工程素质人才培养中发挥着重要的作用。然而，传统的机械制图课程的教学普遍存在“重知识，轻能力”、“重书本，轻应用”、“重传承、轻创新”的现象，强调的是表达技能的培养，教学的重点是学习绘图和读图能力，与工程实践结合较少，教学内容缺乏与先进科学技术的发展和最新设计理论的结合。基于这种现状培养出来的学生虽然具有很好的理论基础，但对物体图样与现代机械设计的联系没有感性的认识，工程意识不强，学习后继课程时普遍感到困难，特别是对一些综合性、创新性较强的内容更难以把握，从而影响了学生学习的质量。
新的教育理念重点强调具有较强设计能力和创新能力的培养，旧的课程教学体系不能满足面向高新技术人才培养的要求。为此，如何将传统的机械制图课程向“工程图学”课程的转变，以满足当前人才培养的需要，是目前各高校探索和实践的一个势在必行的教学改革目标。
二、课程建设目标与方案
针对上述教改目标，按照新的教学理念，对工程图学课程进行改革建设，构建工程图学课程新的教学体系。其中包括课程知识结构的构建、教学方法的改变、考核体系的改革及师资队伍的建设。课程建设的目标即使过去面向“表达技能”培养的机械制图课程转变为面向“设计和创新技能”培养的工程图学课程。课程的建设方案为：
（1）针对“工程图学”教学内涵及人才培养目标重新构建教学重点及知识结构，改变过去教学内容缺乏与科学技术的发展和新设计理论的结合、与工程实践的结合，教学内容充分体现时代的特色。
（2）提出与课程新培养目标相适应的教学手段与方式，改革过去只针对表达技能培养的传统教学措施。
（3）改革过去单一闭卷考试评定学生成绩的考核方法。建立多层次，多环节的考核体系，科学、合理地按培养目标的标准进行考核评价。
（4）采取措施改变基础课教师工程实践经历少，科研能力弱的状况，建设一支较高水平的工程图学师资队伍，为课程的教学提供有力的师资保障。
三、课程建设内容
（1） 课程知识结构的构建。修正单纯针对绘图技能的传统教学目标，针对“工程图学”教学内涵及人才培养目标重新构建教学重点及知识结构，将产品的创新设计与研发流程有机贯穿于工程图学的课堂和实践教学的若干环节，保障图学的核心内容且充分体现时代的特色。纵向求深，图学核心知识够精、够扎实；横向求广，知识面够宽，够先进，以达到触类旁通，为人才培养提供一个优化的知识架构。
（2）教学方法的改变。在教学观念与教学方法方面，注重放手让学生去实践，鼓励创新，充分发挥学生学习的主动性。提出面向实践和创新能力培养的教学手段与方法，以感性认识为切入点，多方位实践相结合，与企业需求相结合，大力加强工程实践环节，以培养学生工程设计的表达能力、实践能力、创新意识和团队精神，达到工程图学为后继课程、工程项目等服务的目的。
（3）考核体系的改革。改变传统单一的期末闭卷的考核方法，建立多层次、多环节的考核体系，通过合理评价知识的运用、实践能力与团队协作精神，提高激发学生的学习积极性和主动性。
（4）师资队伍的建设。着力解决原制图课教师队伍一般存在工程实践经历少，科研能力相对薄弱问题。建设一支有扎实理论基础、丰富工程实践经验、教学质量高、可持续发展的工程图学师资队伍，为课程由技能教学向实践、创新能力培养教学转变提供有力的师资保障，可以引领课程向实践性、前瞻性和创新性发展。
四、课程建设实施方法
1.构建经典图学理论与高新技术相融合的工程图学教学内容
将课程的内容进行优化组合，充分体现抽象的图形学理论与工程实践的结合，将过去的一种图样表达技能教学转变为注重设计意识、创新意识及实践能力的培养。这些主要体现在理论的理解、工程应用与创新思维的培养和高新技术融合等方面，教学内容分为以下三个层次。
基础性。以图学理论为核心，将投影知识、视图、轴测图、三维造型等典型的产品设计构思及表达手段有机结合，将徒手绘图、仪器绘图与计算机绘图有机结合，贯彻机械制图有关的国家标准，培养学生的基本技能素质。
前沿性。以在工程设计中图形应用能力的培养为目标，基于案例学习，将典型机构的功能、设计、仿真等过程融入零件图和装配图等的教学过程，使学生初步了解现代产品设计、制造的过程及所涉及的前沿技术，引导学生的工程意识。
创造性。开拓思维，理论训练中涉及图形与实物的多元对应，由一个视图构想多种形状的物体；多种方案表达一个物体等。通过图例讲解、课堂讨论、开放式专题训练等多种实践环节进行逻辑思维和发散思维的训练，鼓励和激发学生的工程表达能力。
2. 构建培养实践能力、创新能力的工程图学课程新的实践教学体系
（1）测绘实验
由必修、选修和观摩实验组成。
① 传统测量工具测绘（必修），该实验通过对轴、泵等常见零件的认知和测绘，训练学生的空间思维能力，图学基础理论应用能力，培养基本工程交流和动手能力。
② 工具显微镜测绘（选修），通过对发动机凸轮轴等零件的工具显微镜测绘实验，加深了解课程内容与其他行业专业技术的联系和应用。
③ 三维扫描仪测绘（观摩），通过对三维不规则零件曲面的数字化测量仪测绘观摩，使学生了解课程内容与本学科发展前沿的密切关系，为后续专业课程的深入学习打下良好基础。
（2）计算机辅助设计实验 通过CAD软件，不仅训练学生绘图、三维造型及其表达的技能，而且培养学生按真实零件加工时的工艺过程进行零件仿真制作，引导学生的工程意识、制图国家标准和规范，加深多学科工程实践能力的培养。
（3）工程图学综合训练
为强化实践教学环节开设工程图学综合训练，根据徒手测绘信息进行实体三维造型，再生成工程图样，形成了与反求工程相一致的从三维产品到三维模型的建模过程，使课程内容与工程实际有机结合，学生自由选题造型训练。
（4）课外科技实践活动
着力推动基于问题的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法，利用课外科技活动补充实践训练。例如，进行零件结构设计表达和装配结构设计表达的小设计，由学生自主根据零部件功能进行结构构思设计及其表达。通过参加校内外的科技活动、科技大赛、课外实践等，学生从丰富的实践中获得知识并最终转化为能力，工程素质和创新意识得到提高。
3. 建立新的考核评价体系
将学生的成绩考核延伸到整个教学过程，将单一的闭卷考试改革为其与理论基础作业、手工绘图、计算机辅助设计、综合大作业、自我测试等多样化考核方式结合起来作成绩评价，较全面地考核了学生的基本理论、思维能力和实际动手能力。
4. 开发丰富的辅助教学资源
注重辅助教学资源的开发与建设，编写出版了具有形数结合特色的教材，以及相应的实验指导书等；制作了网络课程、多媒体课件、电子模型素材库等，教材辐射到全国多个省市高等院校；建立了具有认知、答疑功能的模型和案例展示室、零部件测绘实验室、计算机绘图实验室以及局域网教学资源共享平台，为学生进行自主学习和知识体验提供了良好的环境。
5. 建设具高水平的工程图学师资队伍
改变传统基础课教师工程实践经历少、科研能力薄弱的状态，通过进入机械学科研究所参加科研工作；承担生产实习、指导毕业设计和学生课外科技活动等提高工程实践能力；同时选派学科科研能力强、实践经历丰富的教师充实制图课程的教学；派送教师到国内外知名大学深造，汲取相关课程的经验，促进课程建设；在师资引进中注重教师素养、学识、科研能力的综合评价，采用导师制培养青年教师开课。经几年的努力，现在的工程图学师资队伍已建成90%以上具有博士学位，90%以上承担国家自然科学基金、国家重大专项等科研项目，多人承担指导研究生的工作。近年来，10余人次在天津市、天津大学讲课大赛中获奖，如图12所示。通过多方位提升工程图学教师的能力，为实现工程创新、实践能力人才培养目标提供了有力的师资保障。
五、课程建设效果
1.建立了分层递阶，深广结合的教学构架，营造了培养学生具有扎实图学理论基础和工程创新能力的教学体系。
实现了从图形理论到结构设计的延伸；从绘图技能到设计思维的跨越。将工程图学与现代设计技术融会贯通，并形成了与课程体系相适应的教材、教辅体系。引导学生从注重“考试结果”向注重“学习过程”转变，增强了学习的主动性。以趋达到按工程人才培养、强化学生工程实践能力和创新能力人才培养模式对该课程的要求。在教学过程中注重培养学生空间想象力和创造性思维将图形理论与实践有机结合，大大激发了学生学习热情和工程兴趣，学生实践能力和动手能力由此获得了较大的提高，教师的授课内容、教学方法等均得到了学生的很高评价，
2.构建面向个性化能力提高为目标的新型实践教学平台
设计、优化实践教学手段，构建了宽厚的基础平台与面向个性化需求相结合的工程图学实践教学模式。基础建设包含立体式结构的助学、助教教材体系的局域网教学资源；模型和案例展示室、测绘实验室、计算机辅助设计实验室；为实践教学构建了宽厚的基础平台。在掌握基本概念、基本理论的传统实验的同时，通过必修、选修、观摩、综合训练、科技大赛、课外实践等多层次实践模式，使学生在课程学习中有所发现，有所创造，有利于激发学生的创造激情和个性发展。最终达到个人实践能力与创新能力的提高。实践教学新模式不仅使课程基础知识提炼得更精，横向的知识面更宽，而且使工程图学课程内涵得到提升，在工程教育创新人才培养中可发挥更大的作用。
六、结束语
本文所进行的工程图学课程建设的研究与实践，是在面向高新技术人才培养中，对该课程的教学进行了探索、改革与实践，旨在针对新的教育理念，对培养目标提出了新的要求下，摸索出一套适应高层次创新性人才培养的教学组织模式和实践方法。为深入研究与实践将过去面向“表达技能”培养的机械制图课程转变为面向“设计和创新技能”培养的工程图学课程提供理论依据及实践经验。
参考文献
[1] 丁伯慧、陈东祥、何改云、郑惠江、田颖.将CAD基础引入工程图学教学的研究与实践[J].教育教学论坛，2011.1（29）：122-124
[2] 姜杉、徐健、安蔚瑾、喻宏波、陈东祥. 面向“卓越工程师培养”，机械制图课程教学改革探索[J]. 教育探索与实践， 2011. 26（5）：10-11
[3] 何改云、徐健、陈东祥、新型图学课程质量保证体系的构建[J].图学教育理论与实践， 2006.81（1）46-49
[4] 徐健、陈东祥、李佳、徐慧、周琪. 基于技术创新的系列课程实验教学改革的研究与实践[J].工程图学学报， 2008.3，Vol.29 No.2：-）99-103