图学教育改革分析

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1图学教育

20世纪卯年代以来，我国的图学教育由于现代技术的迅速引人而更加蓬勃兴旺，在研讨交流方面，不仅国内年年有不同层次和范围的研讨会，而且自1993年起每两年举办一次中日图学教育研讨会，现已成功地举办了四届。已经形成的规范化、多方位的研讨交流丰富了信息，开阔了视野，促进了图学教育改革。(1)自原国家教委于1卯4年启动了“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革计划”以来，激发和调动了图学界的积极性，推动了图学教育研究和改革迅速拓广和深化。从1粥巧下半年到2仪X)年初的三次图学教育信息调查统计结果卜4和历次研讨会可以看出，各个层面图学教育的教学内容课程体系改革与实践、计算机辅助教学课件研制与应用、教材及教学现代环境建设、教学方法手段改革等方面都取得了丰硕的成果，呈现出百家争鸣、百花争艳，多模式、多类型、多样化、个性化、现代化的特点。制图课程和教材大部分融人了计算机绘图、创意构型，增强了立体图和徒手图，消减了画法几何图解和尺规图。例如课程学时数:高校工科制图中，多学时类总学时约为110学时，其中画法几何约为35学时，计算机绘图约为25学时;少学时类总学时约为印学时，其中画法几何约为加学时，计算机绘图约为12学时。技校多学时类100~240学时，少学时类70一140学时;职高多学时类100一拼0学时，少学时类80一170学时;中专多学时类100一1卯学时，少学时类70一110学时;高职多学时类80一140学时，少学时类80一13护学时。(2)教育部于1卯7年公布、1998年实施了授予博士、硕士学位和培养研究生的学科专业目录之后，将原工程图学归并到机械设计与理论硕士学位授予点，机械工程博士学位授予点。给图学研究生的培养创造了更加广阔的发展空间和环境。(3)应当注意，图学和制图不是等同的概念。若将它们理解为课程时，制图课程是设置在大学本专科、中专、中技、职高以及成人教育和高职教育等各层次中，但在研究生教育中不能称制图课，而称图学，所以图学比制图的含义更宽更深，有的为了体现制图课程内容的发展，将其改称为图学。图学教育的含义则更广泛，它不仪指一门课程的有限时间的教育，它应含学校中各相关教学阶段(制图课、毕业设计、实习、研究生课题研究等)中，工程界人员的终生教育等。一个人的图学素质和能力不能仅靠一门课程培养，况且学校的教育只是塑造“毛坯”，而制图课程仅仅是其定基础。本文将探讨制图课程内容体系改革模式、教材变化，研究生教育等及其发展趋势。

2当前我国制图课程内容改革的几种模式

各个层次的制田课程的内容体系，均已改变或正在改变着传统的内容体系模式，总学时减少了，但内容更加充实和现代化了，逐步适应了以信息网络为主的新技术的发展，以及知识经济时代对培养高素质人才的需求。

2.1课程体系模式

主要指制图与相关课程间关系的处理，与传统不同的模式有:

(1)系列课融合

将制图、机械原理、机械设计、公差或工程力学基础和工程材料融合成一门课程“机械设计制图”、“机械设计基础”或“机械基础”等。理论教学、课程设计、实验、上机均按内容系统融合安排。它比较彻底地体现了系列课程内容体系改革的思路。

(2)按模块协调安排

分成投影羞础、投影制图、机械图、土建图、计算机绘图等几个棋块，与相关课程模块协调安排，这几个模块可分别和相关模块穿擂，适当地在不同学期中讲授。这种模块式也体现了系列课程改革的思想，与融合式不同的是每个模块基本上保持着课程内容的独立性，在当前条件下，比较容易操作和实现。

(3)分通用平台和提高两层次

将制图课程分为图学基础和图学应用两个层次。图学基础适用于多学科多专业的通用平台课，可以取代少学时制图课程，它明显地具有培养工程文化素质以及形象思维和创新意识的功能;图学应用是结合多学时的需求，加强了进一步培养设计创新能力及工程素质的功能。这是一种更具创意的改革方案，它不仅体现了系列课程改革的思路，在“提高”阶段中，可实行融合;在“通用”阶段，既涵概了多和少学时的各类课程，又构成了宽阔的工程文化素质平台。

2.2教学内容模式

主要指制图课程自身的教学内容改革与发展。当前，绝大部分学校仍将制图作为一门独立的课程，但内容已经发生了很大变化，大体在计算机图形技术、创新能力、工程素质、图形表达及识读诸方面进行了不同程度的改革，体现出了新、宽、深、实用等时代特色。

(1)引人计算机绘图、调整传统内容

这是当前各种层次的学校取得共识的一种模式。它既适应现代化的发展，又比较符合国情，容易被大家接受，积极、稳妥，便于操作推行。已在很多学校中实行。1)引人和加强计算机绘图与创意构形。但在计算机绘图的教学内容、深广度，与传统内容的结合方式等方面存有差异。2)增强徒手图和立体图内容。3)减删画法几何图解等内容，画法几何只讲授制图所需的投影理论部分;减删尺规作图。

(2)引人计算机绘图的各种方式

1)与传统内容结合的模式。融合式—将计算书U会图与传统内容密切协调，有机地融合到各章中，或分为几章穿擂全过程。分段式—集中在一篇或几章中教授计算机绘图，大多数放在课后。独立式—单设计算机绘图课程。CG主导式—以计算机绘图为主线，将传统内容穿叉进去。

2)计算机绘图的地位。计算机绘图是一种现代工具，似乎已成共识，但做法不尽相同。有的将其穿擂在全课中，要求学生必须用计算机完成一定量的作业，并逐步向“甩图板”过渡。典型的是软件基本操作另课讲授或由学生自学，在制图课中重点讲授如何巧妙合理地运用各种命令绘制各种图形。上述确实实现了现代工具与传统内容的融合，不是为了演练软件而画图，而是根据内容需要而选用软件，其效果是使学生加深了对课程内容的理解，学到了如何灵活使用软件，促进了思维及想象力。有的在制图课内重点讲授软件命令使用，上机练习主要加深对各种命令的理解和掌握，能把图画出来，而不讲授画某种图形应采用哪几种命令和途径，更不深究最优方法。在分段和分离式的安排中，更容易这种状况。

3)软件和编程的处理。有的只讲授软件或重在巧用软件，以培养软件使用能力;有的既讲软件又讲授编程基础，在培养使用软件能力的同时给予二次开发的一定基础;也有的重在向计算机图形技术延伸。

4)软件选用。通过课程教学，主要培养学生使用一种软件绘图的能力。各种软件的基本操作大同小异，所以选择什么软件不是一个关键。当前，大部分选用了AutoCAD，它的突出优点是功能齐全，交互性好，运行可靠。有不少用户选用了国产软件，如华正、凯图、开目等，它们的突出优点是符合国标，具有标准件等图库，画图简便快捷。随着国产软件不断完善、提高和普及，采用国产软件将是必然的发展趋势。

(3)教学内容延伸

1)向计算机图形技术延伸。一是引人图形变换、裁剪、填充、消隐、菜单技术等计算机图形基础的内容;二是融人交并差布尔运算和三维造型;三是向三维建模数据库、产品数据管理集成及并行工程拓宽‘。

2)向工程设计延伸。在课程原以图形表达为主要功能的基础上，前伸后延，引人机械总体概念设计过程的思路和知识，加强与产品功能、产品设计过程和方法，产品制造的融合。将CG软件拓展为CAD平台。这种延伸与系列课程模式恰相吻合。

3)向相关的、新的、边缘学科延伸。这样更有利于构筑适应广阔需求的工程文化素质平台。

3制圈教材的新变化

3.1文字教材

(1)特点

自19卯年以来，明显表现出两个特点:

1)多模式、多特色、个性化，改变了多年来百书一面的面貌;几种国家优秀教材仍受大家青睐，自编的各具特色的教材可能将形成主流。

2)体现了上述课程内容体系改革的成果。

(2)几种模式7

1)系列课程融合。将机械原理、机械零件、材图、公差、CAD或工程材料及力学基础等融合为一册。如北京科技大学主编的《机械设计制图》等。

2)cG、构形与传统内容融合，并加强徒手图和立体图的内容。如清华大学、北京理工大学、重庆大学、山东工业大学、高职高专等学校均编写了此种模式的教材。

3)签础部分横向拓宽通用，提高部分面向专业大类和工程延伸。如浙江大学的《图学基础教程》和《图学应用教程)、中央电视大学的(工程制图基础》、(机械工程制图)、《土木建筑制图》等。

4)内容拓宽纳新，适应模块教学。如西南交通大学的(画法几何学》、(土木建筑制图》等。

5)延伸计算机图形技术。如上海交通大学的《现代机械工程图学冷。

6)向工程设计延伸。如西安交通大学的《机械设计中图样表达方法冷。

7)以cG为主导。如华南理工大学的《计算机工程制图》等。

8)融人交并差布尔运算和计算机实体造型。如大连理工大学的《工程制图新编冷。

9)以三维到二维的体系为主导，融人计算机图形基础和自主软件。如华中理工大学的《画法几何及机械制图》。

10)传统内容与cG分段。大部分教材仍属此类，将cc单设篇章。

11)计算机绘图单独成册。

3.2电子教材

(1)使用情况

高校中约so%的学校使用着近印余种CAI课件;技校、职高、中专、高职分别有12%、17%、50%的学校使用课件。课件中有教育部及各省、市立项成果，也有不少自研自用的，其内容覆盖了各种类型制图课程的内容。CAI课件在提高教学效率、增加信息量、展现通真形象和场景、减轻教师劳动强度、启发思维兴致、强化学生理解等方面均表现出了明显的优越性，已深受师生的热爱和争相采用。

(2)类型

已研制开发的电子教材中，其功能有助讲、自学、练习解题、测试、指导、工具、素材库、电子挂图、定型演示、随机调控等形式;内容广度有覆盖全课、专章专题、与某种文字教材配套等;有单机版和网络版;销售方式为单销光盘或与文字教材配套;从发展水平来看，可分普通、智能和积伴三种形式。有些优秀课件已通过不同层次的鉴定或出版发行，进人市场。

1)助学兼助讲型课件。如:由北京理工大学和重庆大学主持，12所院校参加研制的整套课件;铁道部6所院校研制的课件;广东工业大学开发的课件;山东工程学院研制的综合教学系统;山东维坊高专开发的课件等。

2)素材库和电子挂图。如浙江大学浙西分校和中国地质大学分别开发的软件(高等教育出版社出版)等。

3)测试型。有14所院校编写，浙江大学研制的试题库(第2版近期将由高等教育出版社出版)等。

4)工具型、练习型。如华中理工大学开发的绘图工具，清华大学研制的智能导师系统，及不少学校开发的电子备课工具等。本届会议上将会出现一些更加优秀的课件。

(3)发展趋势

1)大部分学校已由自己开发研制转向立足选购质量高而且好用的课件。由依赖课件转向优化使用各种课件。由部分师生、部分内容转向全体师生、全方位使用课件。

2)正在努力研制内容丰富、稳定可靠、赏心悦目、运用自如，能适应各种需求的、网络的、智能的、积件式等精品软件。

4工程图学研究生教育状况

1卯8年起，工程图学归并到机械设计与理论二级学科中，1997年初已有印余所高校培养着硕士生，，目前有约10位博士生导师。指导模式:主要是与科研课题结合。研究生是承担研究、创造成果的生力军。效果是在完成项目的同时，培养了具备创造性素质的高层次人才。。题目类型大体有:探索性、前瞻性的理论基础研究，具有某些关键技术的软件，工程设计制造等。涉及的内容非常广泛，如图形图象学、CAI、可视化、虚拟、建模、集成、造型、工程设计、CAD、优化等。重点是从事其中的图形学理论、关键技术等方面的研究。工程图学研究生教育表现了如下特点:与多学科相关，具有，深广的学术理论性和实用性，伸人到了众多学科和普通学科领域。

5.招考情况表明，工程图学生源广阔，极具吸引力和竟争力，它是深造求知、造就人才和学科发展所需的一个颇受欢迎、前景广阔的研究方向。

5.1图学教育进一步发展的几个问题

持续深入地进行内容体系改革

应当从国外的大环境、系统工程、培养人才、培养目标、塑造能力、终生教育、整体优化、创新和工程素质等角度综合考虑，给课程恰当的定位，结合学科专业大类及不同层次等改革调整教学内容及课程体系。这样在课程设置、深广度、实施安排等方面必然会有不同的特色和差异。从课程设置的角度可以是系列课融合、模块式、分设几门课、延伸新课、单门课等;从内容深、广度而言，为引人计算机技术可以是计算机图形学、编程基础为主、编程和软件、只讲软件操作等;不论差异多大，应以培养的人才受社会好评为准则。显然图学教育的内容体系改革还应再深人坚持下去。

5.2课程、教材应与定位相适应

高校多学时制图课一般定位于以设计为主线的教育，重在培养创新设计能力，从设计角度讲述图形表达、绘制及阅读。通常从一般到个案，从理论到实际，有相当的理论和工程广度，有对规律和实质的精辟又耐人寻味的论述，多一些为什么和思维方法等。高校少学时制图课通常定位在机械工程基础和工程文化素质教育，往往以阅读为主讲述图形表达理论及绘制，以开阔视野、丰实基础，塑造创新思维品质。职教、专科、技校定位于工程应用，培养绘图和读图技能，往往从个案到一般，以读图为主或从读图人手，通俗易读，深人浅出地讲述对立体的想象和理解，多一些是什么，如何做，强调实践和操作。总之课程、教材的内容、体系、题例、论述、教学实施等均应与课程定位和培养目标相呼应。避免多学时浓缩即为少学时课，高校课程删简即成中专课程的现象，应各有特点，不可面目雷同。

5.3提倡多模式、多特色、多样化和创新

提倡多模式、多特色、多样化，应百花齐放、百家争鸣，不能千篇一律、百书一面，只有这样才有旺盛的生命力和竞争力，才有利于改革和进步，有利于形成创造性的精品成果，才能推动优秀课程和教材更上一层楼。提倡创造创新，独树一帜的精神，应转变观念、大胆改革、相信自己，不能等待别人的成果和经验，改变中专、技校看大学，一般大学看重点的旧观念。从事那个层次教学的教师专家撰写该层次的教材，会更贴切实用，更能真正融人特有的教学规律，展现出应有的特色和水平。

5.4提倡学科延伸和交融

工程图学学科和教育必须不失时机、不遗余力地引深、拓宽，和相关学科及新兴学科交融，才能不断兴旺发展。延伸和交融的方向有:

1)工程设计与制造。无论是传统和未来的工程设计全过程中均离不开数据和图，机械、土建等专业在校教育的几年中始终伴随着图的学习和应用，而制图课程多年来已形成了一门课程，仅在有限时间里的教学，实际上学生只掌握了图形表达，而与工程设计相关课程脱节。应当改变这种状况，采用系列课或模块化相融合，将单课教育改变为在校全过程教育，将图形表达和工程设计与制造融为一体。

2)计算机图形理论与技术。三维几何造型、建模及数据管理、图象理论与技术等。

3)工程与艺术相结合的工业设计等。

4)向相关的、新生的或边缘学科延伸交融，生成新课题、新课程。

5.5开展全方位、各层面的图学教育研究与交流

我国各个方面和层面的教育中均含有图学教育，有在校、不在校、学历、非学历，研究生、大本大专、高职、中专、技校、职高、成人、各种培训等。但图学教育研究开展的极不平衡，象本届这样共同研讨交流还是首次。今后各层面均应积极开展研讨交流，可有分有合、形式多样，随时相互交流沟通，形成全方位、系统的图学教育研究，以促进图学教育事业不断兴旺提高，为全国的教育及培养人才发挥更大的作用。目前虽然关于研究生教育、电大教育等的论文极少，但他们为这些重要的课题研究作出了贡献，图学界应共同关注和加强这些方面的研究。期盼图学教育能开展全方位、各层面的研究，在规模和深广度上迎来更新的面貌。

5.6持续深入地进行图学教育思想、理论及定t评测的研究

具有教育思想及理论指导的，具有定量分析评测和理论提练的改革实践成果才是高水平、高可信度、高操作性的。否则将是无源之水，开花无果，应持续深人进行研究。

5.7研制精品软件，研究优化使用现代媒体的理论及方法

研制精品软件和优化使用媒体同内容体系改革一样，是提高教学质量的一种保证，也是教师的永恒课题。制图精品软件可矍豺良快问世。什么是精品应有规范，期望一个软件既能综合利用各种技术，又能满足不同需求;全能式的难度太大了，不同需求、不同类型的软件均可研制出精品。况且同一个精品软件不同教师使用效果不一定最好，所以优秀软件仅为优化使用提供了一种条件，优化使用则是关键。如在课堂教学中至少从以下几个方面使用才能实现优化:1)综合使用各种媒体;2)要与学生的思维及认知能力相适应;3)要能充分发挥教师的个性和特点;4)高效率、高质量地实现教学目标等。

5.8一支高素质的图学教师队伍正在形成

教育的关键在教师。目前各个层面的图学教师中，高学历和年轻人的比例迅速增长。形成一支高素质的图学教师队伍的几种途径是:

1)改变专任制图课的状况，承担相关的系列课的教学;

2)改变只教学不进行科研的状况，教师必须从事创造性的科研活动，才能从亲身实践中获得切实丰富的想象力和创造力，否则，何谈培养学生的创造素质。而且不仅要进行教学研究，还必须从事学科研究，以不断提高素质和充实更新教学内容。

3)读高学位，继续深造等。