环境科学专业工程制图课程教学模式初探

环境科学专业工程制图课程教学模式初探 关键词环境科学；工程制图；教学模式 工程制图是高等理工学校本科专业的一门重要的技术基础课，是表达和交流技术 思想的重要工具。目前，各类理工科专业课程体系中基本都设有工程制图课，各 专业均结合本专业的需求和特点，在教学内容设置、教学方法上突出了不同的侧 重点，比较传统的有机械制图、土木工程制图、建筑制图等。 随着环境问题的日益突出，与环境污染治理相关的工程项目越来越多，这就要求 环境类专业的学生不仅能够掌握污染治理的基本原理、工艺和技术，还要能够将 各种污染治理技术用工艺图纸表达出来。学会绘制环境工程图样，读懂复杂的施 工图，对环境科学专业的学生将来在管理、科研等岗位更好地工作具有重要意义。 同时，也是学生增加就业竞争力的重要条件之一。目前我国的环境工程制图课程 还没有形成很好的课程结构体系，很多高校还在沿用机械制图或土木工程制图的 教材及教学模式，这些课程在专业知识方面没有很好地与环境专业相结合，课程 中所选用的一些图例也没有突出环境工程的特点，这就给学生识读、了解环境专 业图样带来了很大的障碍，进而对学生以后进行相关课程设计以及就业造成了麻 烦，因此，研究如何改进环境工程制图课程体系、改进教学模式是环境类专业课 程中亟待解决的重要问题。 目前，我国高等学校的教学改革正在全面深入进行中。中国教育改革和发展纲 要指出“在高等教育的改革和发展中，体制改革是关键，教学改革是核心， 培养人才是根本。”我们针对环境科学教学的特点，结合当代科技的动态及市场 经济建设的需要，在多年环境科学专业工程制图教学的基础上，参考其他专业工 程制图的教学情况，探索出了一套新型的教学模式。 一、当前环境科学专业工程制图教学中存在的问题 工程制图教学的主要任务是培养学生较强的读图能力、图示能力、空间想象能力 和绘图技能。针对目前学生在学习制图课时空间想象能力、识图表达能力和完成 作业时出现的种种问题，探讨有针对性的教学方法并采取有效的教改措施，是提 高工程制图教学效果的当务之急。 纵观近年来的教学实践，工程制图教学过程中存在不少问题，主要表现为 （一）课时少与教学内容多的矛盾 目前，环境科学等理科类专业开设的工程制图课时数都比较少，一般是40学时 左右，有的甚至更少，而教学内容几乎与工科专业的工程制图一样多，不仅包括 画法几何、制图基础，还需要介绍环境工程、给水排水工程等相关专业图的识读 与表达以及计算机绘图的基本知识，这就造成教学课时不够、学生学习困难两个 方面的矛盾。 （二）教学内容与环境专业相关性差 目前大部分学校为环境专业学生选择的教材为工程制图、建筑制图或土 木工程制图，教学内容从总体上讲与机械制图相差不多，但环境科学专业与机 械专业、建筑专业的要求不同，除适当讲授画法几何学、制图基础和计算机绘图 等基本知识外，还应当增加适于环境科学专业的教学内容。 （三）学生的空间想象能力差 在制图教学过程中，经常需要从物体到图形又从图形回到物体的空间思维活动， 学生往往想象不出已知视图表达的空间形体，不能顺利地补画视图；想象不出截 交线、相贯线的形状，不能准确地判断截交线和相贯线的弯曲趋向，想当然地盲 目画线；想象不出较复杂的组合形体的内部结构和形状，错误或不完整地表达形 状结构。这些问题给学生识读和绘制环境工艺图纸带来一定的困难。 二、环境科学专业工程制图教学新模式探索 （一）多媒体与直观教学相结合 近年来，随着教学改革的不断深入，制图课的教学内容和教学要求都有了新的调 整。为此，传统黑板加粉笔的教学手段已经不能适应当前的教学需要。而以计算 机技术为主要特征的多媒体教学方式为制图教学带来了新的生机。 传统教学中所采用的教学媒体只能生成静态图，缺乏生动性和直观性。如果采用 多媒体教学，则教学方式可以多样化，对于教学中的重点和难点，配合三维模型 和视图，必要时演示动画，可以大大减少学生的理解难度，使得索然无味的理论 教学变得生动、直观和可视化。多媒体教学不仅能够极大地提高学生学习的积极 性，有效改善教学效果，而且可以大大节省课堂教学中手工绘图的时间，减轻教 师讲课的强度，提高教学效率，最终达到提高教学质量的目的。 此外，教师在应用课件时，应针对教学内容和学生的具体情况，结合多媒体教学 课件来备课和组织教学内容。课前，教师应提出一些问题，让学生带着问题听课, 在讲解概念和开始举例时，应用三维动画将问题讲解透彻，重点和难点内容可适 当放慢速度，反复播放。学完一段内容后，让学生回答问题，提出疑问。进一步 举例时，应将动画关闭，让学生根据投影图，分析空间情况，培养学生的空间想 象力。通过这些交流，刺激学生上课时集中精力听课，同时，教师也能更好地掌 握学生的学习情况，安排好下一步教学内容。此外，计算机辅助教学不只限于教 学课件的应用，还可以在学生自学过程以及测试、作业答疑等各环节使用多媒体 课件，提供每道题的分析与答案，从而使教学效果与学习效率快速提高。 对于不适合多媒体教学的内容，可以采用直观教学（即黑板教学、模型教学）的方 式解决。例如对那些需要实物参照，需要教师指导和某些实践的环节，则放到直 观教学方式中解决。如截交线、相贯线的作图及分析，采用直观教学，可加强教 师与学生的交流，使学生学习中的问题能及时得到解决，达到良好的学习效果。 众所周知，各专业的工程制图的教材都来自机械专业的机械制图，但是，环境专 业与机械专业存在很大的区别，零部件的绘制也远没有机械工程领域复杂，根据 这个特点，应该对教学内容进行精心安排。 传统的工程制图课一般包括两大部分画法几何及机械制图，有的增加一章计算 机绘图简介，有的还会增加一些建筑工程或土木工程图样。如建筑平面图、建 筑立面图、剖面图、详图、管道图、给排水工程图等。然而，这些内容，既未体 现环境科学专业的特点，也难以反映学科当前发展状况。因此，在注重实效、讲 求实用、以培养学生能力为主的原则下，我们在2007年修订新的本科生培养方 案时，对环境工程制图的教学大纲做了调整，把课程内容改为“制图基础、 画法几何、环境专业制图、计算机绘图”四个板块。这样的安排既可以让学生掌 握工程制图的基本原理和方法，又可以让学生熟悉环境科学专业的制图规律和专 业知识。在“制图基础”部分，介绍机械制图国家标准及本专业有关的技 术法规，使学生从一开始就养成遵守国家标准的习惯，培养学生认真负责的工作 态度和严谨细致的工作作风。在“画法几何”部分，应合理取舍有关内容。在介 绍投影原理时，要遵循人类“从三维到二维”的认知规律，讲授投影方法及空间 立体的投影规律，重点在于培养学生的空间想象能力及徒手绘制草图的能力。在 “环境专业制图”部分，根据本专业及学科的发展动态，密切联系工程实际，引 入新技术、新内容，使学生对工程制图与学科的结合和发展有一个综合的思考。 以各种污水处理工艺图和施工图为例，重点提高学生的工程意识和专业工程图的 阅读、绘制能力。制图课教师不能只讲授制图理论知识，相关的专业知识和实践 经验也非常重要，专业制图无论是绘图、读图还是尺寸标注都涉及到具体的工艺 和材料问题，环境专业图件需要多工种、