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摘要：分析食品工程类专业工程图学的教学现状和存在的问题，讨论了培养目标的定位，构建了紧密结合食品工程专业特点的图学教学体系，强调从工程设计的角度进行图学知识的培养。
关键词：工程图学；教学改革；教学体系；食品工程
作者简介：吴伟中（1972-），男，浙江湖州人，河南工业大学机电工程学院，副教授；唐静静（1978-），女，广西河池人，河南工业大学机电工程学院，讲师。（河南 郑州 450007）
基金项目：本文系河南工业大学校级教学项目[ 2009GJYJ-B13]的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）35-0152-02
工程图学作为工科院校的校级平台课程，在各个不同的工科专业的基础课中均有开设。目前各高校的工程图学课程存在这样的问题：对于全校不同专业所使用的制图教材完全通用，教材中所选图样是常见的通用机械设备的图例，对于不同专业的图学学习没有明确的针对性。对于非机械类专业而言，在本行业中的制图有一些特殊的表达方法及方式，但这些知识无法在制图通用教材中有所体现。学生学完了工程图学课程后，仍不能很好地理解本行业中相关的零件、工艺等图样，极大影响学生专业能力的培养。为了切合工程图学以工程设计能力为本位的办学宗旨，以河南工业大学（以下简称“我校”）的食品工程专业为研究对象，探讨了如何将工程设计的实际需要和工程图学的教学实践相结合，针对该专业的工程图学课程进行了一些改革和探索。
一、食品工程图学的专业特点
食品工程属于典型的非机械类专业，主要培养从事食品生产的科研、设计、加工、管理和新产品开发的高级工程技术人才。在传统的教学安排中，食品工程专业的制图课一般按非机类工程制图安排图学课程，授课学时在54-72学时之间；在制图课程结束后往往还开设与机械相关的课程，如机械设计基础、食品机械与设计等，后续的专业课程则有食品工厂设计。
从制图课程目前的教学定位来看，仍然以机械图样的识读和绘制为主，并没有考虑食品工程专业的自身特点，未能突出专业需求。从教学反馈看，许多学生对工程图学掌握的深度不够，所绘制的工程图样、工艺流程图都不甚规范，效率很低，错误率较高。更重要的是，在目前的教学中，没有体现工程设计意识的培养，学生只是在被动地学习该课程，对于其作用并不清楚，将来能用它完成哪些工作更不了解。
二、教学目标体系
工程类课程的重要特点之一是学科的综合性较强。任何课程的改革首先要明确的问题是课程的定位问题，工程图学也不例外。首先要明确工程图学这门课程的性质，且必须和相关专业的培养目标结合，在此基础上才能真正做到有的放矢地安排教学内容。
我校专业培养计划中指出食品工程专业培养具有化学、生物学、粮油食品工程原理、食品技术专业知识，能在食品及相关领域从事新产品开发、科学研究、工程设计、品质控制、企业管理等方面工作的食品科学与工程学科的高级工程技术人才。基本业务规格中则指出本专业毕业生应掌握食品工程设计、食品试验优化设计的基本理论和方法，具备在食品科学与工程领域从事设计、生产管理、新技术研究与新产品开发的基本能力。据笔者调查，我校食品工程专业的毕业生就业主要面向于面粉制取、油脂制取等行业，其专业特色非常鲜明，有很大一部分从事工程设计工作。调查结果表明在实际工作中要求学生不仅要会识读机械图样、建筑图样，也要会识读和绘制工艺流程图、管道仪表流程图、设备布置图等专业图样，要具有食品加工与储藏设备的选型及一般工程规划设计的能力。
基于对专业培养目标及学生就业情况的分析，以面向工程设计的指导思想，对工程图学的教学目标重新进行定位，教学目标体系构架如图1所示。
1.知识目标
通过食品工程制图的学习，学生能掌握工程制图的理论基础知识；培养学生的空间想象能力，能正确使用仪器绘图及徒手作图的能力，所绘制的图样符合国家制图标准。
2.能力目标
经过专项训练和综合实训的深入学习，学生能够阅读和绘制食品加工设备，能够用计算机绘制识读和绘制食品加工工艺流程图图样、车间布置图样等各种食品行业相关的图样，具有综合运用所学的知识解决实际食品工程设计问题的能力，创新能力。
3.情感目标
培养学生自我管理与发展的能力，培养严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度，培养沟通能力和团队协作能力。
三、教学内容的组织
工程制图课程开设的历史较长，传统的教学内容体系及教学观念较为稳固，从21世纪现代工程设计的视野来看，传统的教学观念和教学存在3个主要问题：按照学科组建忽视教学规律；脱离学生专业应用实际，不考虑学生的实际知识需求；很少关注时代的发展和进步，更不了解市场经济的需要。
工程图学课程应该面向专业、服务行业，切合现代工程实际的思想指导下，根据上述制定的教学目标，对工程图学的教学内容进行重新组织和整合，使其更符合食品工程专业的知识需求，课程内容体系如图2所示。
建立该课程教学内容体系的基本原则：从工程实际应用性着眼，培养学生的形象思维能力和创新能力，充分考虑传授知识的同时，积极培养学生的团队合作精神，提高学生的综合知识运用能力。
1.图学基础
课程内容涉及图学基础、专项训练及综合实训三个部分。其中投影制图中的正投影理论与国家制图标准作为图学理论最基本的理论基础，与立体造型与表达理论共同组成了图学基础的理论知识部分。在传统的工程制图内容中，图学理论基础除了包含投影理论和国家制图标准以外，还包含了画法几何的内容。半个多世纪以来，制图教材和教学经过多次修改，依然包含了大量篇幅的画法几何内容。是否需要花费大量学时围绕在求交点、交线、实长、距离及夹角等图解方法上，而忽略培养学生的形象思维，成了一个历史遗留问题。传统的教学观点侧重于学术性研究，因此在图学理论中较侧重画法几何的学习。然而在市场经济发展的今天，应根据学生的专业方向，注重实际工程设计中图学知识运用的侧重点，注重培养学生的空间立体感，为学生学习立体造型与表达的知识打下一个良好的基础。对于食品工程专业的学生，学习工程图学的知识是为了更好的解决食品工程设计的相关问题，不应将有限的学时放在画法几何的图解问题上。因此，本课程的图学基础理论部分削减了画法几何的图解内容并降低难度，而加强对投影理论与国家制图标准内容的巩固学习，加强立体造型与表达的实践练习环节。
2.专项训练
在图学基础的基础上，融合食品工程专业的知识需求，构建课程体系中的专项训练部分。专项训练的课程内容将实现教学目标中的能力教学目标。基于对食品工程专业的培养目标及就业工作能力需求的分析，学生除了能识读相关食品加工设备的机械图样以外，还应该掌握识读及绘制各种相关的专业图样。因此，在课程内容中，减少了传统工程制图教学内容中机械常用件和标准件章节内容的讲述，引入了食品工程设计中常见的专业图样的知识内容，其中包含工艺流程图、建筑图、电气电路图、工厂布局图及车间布置图的讲授和练习。由机械图样与专业图样两大支柱构建课程内容体系中的专项训练部分借由CAD、PROE、3DMAX等计算机二维、三维绘图软件作为技术媒介，在教学中突显具有专业特色的专项训练课程内容，为后期进行综合实训打下坚实基础。
3.综合实训
课程内容体系中的综合实训部分将结合计算机应用，以解决实际工程项目中的设计问题为导向，以任务驱动教学手法，提高学生的工程系统能力，即综合运用图学基础理论与专业工程图学知识解决实际工程项目中的设计问。此外，通过综合实训，还实现教学的情感目标，培养学生沟通能力及团队合作精神。
四、教学方法与手段的改革
现有形势下，图学课不使用多媒体教学手段是不可想象的。但是也不能因此走入另外一个极端，即认为采用多媒体教学后效率提高，知识量丰富，完全依赖多媒体教学来完成教学任务，将教学学时缩短。这种教学方法及手段对培养学生的思考能力及实践能力（徒手绘图、尺规绘图、CAD绘图）是十分不利的。
本课程教学改革中根据课程体系中各部分内容教学目标不同，所采用的教学方法与手段也有所不同。工程图学课程是一门形象思维很强的课程，学生必须在脑海里将三维空间实体转化为二维图形，再由二维图形转化为三维实体。2004年教育部工程图学教学指导委员会提出了工程图学课程的6项任务中明确指出应培养使用投影的方法用二维平面图形表达三维空间形状的能力；培养对空间形体的形象思维能力；培养创造性构型设计能力；培养仪器绘制、徒手绘画和阅读专业图样的能力。依据教学指导委员会的指导精神，本课程体系中图学基础部分的知识内容所采用的教学方法就是恢复工程制图原本的面目：指导学生多画图，多看图，只有通过不断的动手练习，才能巩固和提高学生绘制规范图纸的能力和形象思维能力。因此，在图学基础内容教学时，除了应用多媒体教学手段以外，还应为学生提供更多的接触实物模型及识读规范图纸的机会，并为学生提供方便的测绘环境，以增加他们的测绘次数，达到巩固图学基础知识的目标。在本次课程教学改革中，增加了制图模型室和测绘教室的开放次数，每周固定时间进行开放，为学生提供实物模型进行拆装、测绘，弥补学生对实际零件、工艺结构、加工方法等内容的缺乏。此外，测绘室里还展出多种专业工程图样供学生参观学习。
如前所述，专项训练的教学内容主要培养学生绘制和阅读专业工程图样的能力。对于食品工程专业的学生，除了要学习机械图样以外，还需要学习与行业相关的其他专业图样。学生可以在测绘室里、模型室里得以参观实物，对实物进行测绘来学习和提高对机械图样的识读和绘制，而识读专业图样和绘制专业图样的能力却无法完全从测绘室和模型室里获得提高。由于学生是刚刚参加完高考进入大学一年级的学生，他们对自己所报考的专业知之甚少，更谈不上了解该行业工程设计的问题了。因此，在专项训练的专业工程图样学习前，利用周末带领学生参观我校附近粮油食品学院的实习基地，首先向学生概要介绍即将要涉及哪些专业图样，让学生在参观的过程中进行目的性的观察。回到专业图样的课堂教学中后，利用多媒体播放学生未能实地参观过的企业工程项目，根据视频内容讲解相对应的工程图样，使学生融汇贯通绘制专业工程图样的知识要点。然后以任务驱动的形式，让学生自由组合，对所参观过的其中某一实习基地进行某一专业图样的讨论和绘制。这种模拟工程化，面向工程设计的教学方法与手段，能鼓励学生多动脑、勤动手的习惯，提高学生面对实际工程设计问题的解决能力。
课程体系中的综合实训教学部分采用了“项目引进”教学法。教师向学生提供几个参考的工程项目，按照学生的意愿组建项目组，项目组进行该项目的资料收集、讨论、分工，最后用计算机绘制一套较完整的工程图样。这种模拟项目工程的教学模式，可使学生在演练的过程中掌握工程过程方法，通过过程的训练，过程的自我管理，使学生从只注重结果，转变为注重过程中的工作内容，达到工程图样绘制规范，质量合格，不但提升了学生的综合实践能力，还培养了学生的团队合作精神。
五、结语
本文针对食品工程图学课程的特点，提出“面向工程设计”的课程内容及体系改革的新思路。以培养学生工程设计应用能力为目标，对课程教学目标及教学内容进行重新整合优化，合理使用学校现有资源条件，采用工程教育理念的教学方法与手段，以专业图学知识为主线，实现图学基础知识与专业知识的纵向贯通，突出了工程实际应用能力的培养，使学生从基本制图技能起步，提高专业工程设计的实践能力和应用能力。
参考文献：
[1]窦忠强,张苏华,庞永军.高校的CAD教学应从三维开始[J].工程图学学报,2001,(4):110-115.
[2]马智英,钟玉涛,王延周.高校工科现代工程图学教育基本思路[J].工程图学学报,2001,(4):128-132.
[3]侯洪生,张云辉,朱玉祥,等.工程制图教材中传统内容与三维CAD融合的研究[J].工程图学学报,2008,(2):173-177.
[4]焦永和,张彤,陈军.近两年我国高校图学教育现状的调查与研究[J].工程图学学报,2006,(6):111-115.
[5]段丽玮,刘苏.从大处着眼,从小处入手——谈非机械类工程图学教学改革[J].工程图学学报,2008,(6).
[6]童秉枢,吴志军.关于设计教育与工程图学改革的思考[J].工程图学学报,2000,(4):25-31.
（责任编辑：刘丽娜）
关键词：工程图学；教学改革；教学体系；食品工程
作者简介：吴伟中（1972-），男，浙江湖州人，河南工业大学机电工程学院，副教授；唐静静（1978-），女，广西河池人，河南工业大学机电工程学院，讲师。（河南 郑州 450007）
基金项目：本文系河南工业大学校级教学项目[ 2009GJYJ-B13]的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）35-0152-02
工程图学作为工科院校的校级平台课程，在各个不同的工科专业的基础课中均有开设。目前各高校的工程图学课程存在这样的问题：对于全校不同专业所使用的制图教材完全通用，教材中所选图样是常见的通用机械设备的图例，对于不同专业的图学学习没有明确的针对性。对于非机械类专业而言，在本行业中的制图有一些特殊的表达方法及方式，但这些知识无法在制图通用教材中有所体现。学生学完了工程图学课程后，仍不能很好地理解本行业中相关的零件、工艺等图样，极大影响学生专业能力的培养。为了切合工程图学以工程设计能力为本位的办学宗旨，以河南工业大学（以下简称“我校”）的食品工程专业为研究对象，探讨了如何将工程设计的实际需要和工程图学的教学实践相结合，针对该专业的工程图学课程进行了一些改革和探索。
一、食品工程图学的专业特点
食品工程属于典型的非机械类专业，主要培养从事食品生产的科研、设计、加工、管理和新产品开发的高级工程技术人才。在传统的教学安排中，食品工程专业的制图课一般按非机类工程制图安排图学课程，授课学时在54-72学时之间；在制图课程结束后往往还开设与机械相关的课程，如机械设计基础、食品机械与设计等，后续的专业课程则有食品工厂设计。
从制图课程目前的教学定位来看，仍然以机械图样的识读和绘制为主，并没有考虑食品工程专业的自身特点，未能突出专业需求。从教学反馈看，许多学生对工程图学掌握的深度不够，所绘制的工程图样、工艺流程图都不甚规范，效率很低，错误率较高。更重要的是，在目前的教学中，没有体现工程设计意识的培养，学生只是在被动地学习该课程，对于其作用并不清楚，将来能用它完成哪些工作更不了解。
二、教学目标体系
工程类课程的重要特点之一是学科的综合性较强。任何课程的改革首先要明确的问题是课程的定位问题，工程图学也不例外。首先要明确工程图学这门课程的性质，且必须和相关专业的培养目标结合，在此基础上才能真正做到有的放矢地安排教学内容。
我校专业培养计划中指出食品工程专业培养具有化学、生物学、粮油食品工程原理、食品技术专业知识，能在食品及相关领域从事新产品开发、科学研究、工程设计、品质控制、企业管理等方面工作的食品科学与工程学科的高级工程技术人才。基本业务规格中则指出本专业毕业生应掌握食品工程设计、食品试验优化设计的基本理论和方法，具备在食品科学与工程领域从事设计、生产管理、新技术研究与新产品开发的基本能力。据笔者调查，我校食品工程专业的毕业生就业主要面向于面粉制取、油脂制取等行业，其专业特色非常鲜明，有很大一部分从事工程设计工作。调查结果表明在实际工作中要求学生不仅要会识读机械图样、建筑图样，也要会识读和绘制工艺流程图、管道仪表流程图、设备布置图等专业图样，要具有食品加工与储藏设备的选型及一般工程规划设计的能力。
基于对专业培养目标及学生就业情况的分析，以面向工程设计的指导思想，对工程图学的教学目标重新进行定位，教学目标体系构架如图1所示。
1.知识目标
通过食品工程制图的学习，学生能掌握工程制图的理论基础知识；培养学生的空间想象能力，能正确使用仪器绘图及徒手作图的能力，所绘制的图样符合国家制图标准。
2.能力目标
经过专项训练和综合实训的深入学习，学生能够阅读和绘制食品加工设备，能够用计算机绘制识读和绘制食品加工工艺流程图图样、车间布置图样等各种食品行业相关的图样，具有综合运用所学的知识解决实际食品工程设计问题的能力，创新能力。
3.情感目标
培养学生自我管理与发展的能力，培养严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度，培养沟通能力和团队协作能力。
三、教学内容的组织
工程制图课程开设的历史较长，传统的教学内容体系及教学观念较为稳固，从21世纪现代工程设计的视野来看，传统的教学观念和教学存在3个主要问题：按照学科组建忽视教学规律；脱离学生专业应用实际，不考虑学生的实际知识需求；很少关注时代的发展和进步，更不了解市场经济的需要。
工程图学课程应该面向专业、服务行业，切合现代工程实际的思想指导下，根据上述制定的教学目标，对工程图学的教学内容进行重新组织和整合，使其更符合食品工程专业的知识需求，课程内容体系如图2所示。
建立该课程教学内容体系的基本原则：从工程实际应用性着眼，培养学生的形象思维能力和创新能力，充分考虑传授知识的同时，积极培养学生的团队合作精神，提高学生的综合知识运用能力。
1.图学基础
课程内容涉及图学基础、专项训练及综合实训三个部分。其中投影制图中的正投影理论与国家制图标准作为图学理论最基本的理论基础，与立体造型与表达理论共同组成了图学基础的理论知识部分。在传统的工程制图内容中，图学理论基础除了包含投影理论和国家制图标准以外，还包含了画法几何的内容。半个多世纪以来，制图教材和教学经过多次修改，依然包含了大量篇幅的画法几何内容。是否需要花费大量学时围绕在求交点、交线、实长、距离及夹角等图解方法上，而忽略培养学生的形象思维，成了一个历史遗留问题。传统的教学观点侧重于学术性研究，因此在图学理论中较侧重画法几何的学习。然而在市场经济发展的今天，应根据学生的专业方向，注重实际工程设计中图学知识运用的侧重点，注重培养学生的空间立体感，为学生学习立体造型与表达的知识打下一个良好的基础。对于食品工程专业的学生，学习工程图学的知识是为了更好的解决食品工程设计的相关问题，不应将有限的学时放在画法几何的图解问题上。因此，本课程的图学基础理论部分削减了画法几何的图解内容并降低难度，而加强对投影理论与国家制图标准内容的巩固学习，加强立体造型与表达的实践练习环节。
2.专项训练
在图学基础的基础上，融合食品工程专业的知识需求，构建课程体系中的专项训练部分。专项训练的课程内容将实现教学目标中的能力教学目标。基于对食品工程专业的培养目标及就业工作能力需求的分析，学生除了能识读相关食品加工设备的机械图样以外，还应该掌握识读及绘制各种相关的专业图样。因此，在课程内容中，减少了传统工程制图教学内容中机械常用件和标准件章节内容的讲述，引入了食品工程设计中常见的专业图样的知识内容，其中包含工艺流程图、建筑图、电气电路图、工厂布局图及车间布置图的讲授和练习。由机械图样与专业图样两大支柱构建课程内容体系中的专项训练部分借由CAD、PROE、3DMAX等计算机二维、三维绘图软件作为技术媒介，在教学中突显具有专业特色的专项训练课程内容，为后期进行综合实训打下坚实基础。
3.综合实训
课程内容体系中的综合实训部分将结合计算机应用，以解决实际工程项目中的设计问题为导向，以任务驱动教学手法，提高学生的工程系统能力，即综合运用图学基础理论与专业工程图学知识解决实际工程项目中的设计问。此外，通过综合实训，还实现教学的情感目标，培养学生沟通能力及团队合作精神。
四、教学方法与手段的改革
现有形势下，图学课不使用多媒体教学手段是不可想象的。但是也不能因此走入另外一个极端，即认为采用多媒体教学后效率提高，知识量丰富，完全依赖多媒体教学来完成教学任务，将教学学时缩短。这种教学方法及手段对培养学生的思考能力及实践能力（徒手绘图、尺规绘图、CAD绘图）是十分不利的。
本课程教学改革中根据课程体系中各部分内容教学目标不同，所采用的教学方法与手段也有所不同。工程图学课程是一门形象思维很强的课程，学生必须在脑海里将三维空间实体转化为二维图形，再由二维图形转化为三维实体。2004年教育部工程图学教学指导委员会提出了工程图学课程的6项任务中明确指出应培养使用投影的方法用二维平面图形表达三维空间形状的能力；培养对空间形体的形象思维能力；培养创造性构型设计能力；培养仪器绘制、徒手绘画和阅读专业图样的能力。依据教学指导委员会的指导精神，本课程体系中图学基础部分的知识内容所采用的教学方法就是恢复工程制图原本的面目：指导学生多画图，多看图，只有通过不断的动手练习，才能巩固和提高学生绘制规范图纸的能力和形象思维能力。因此，在图学基础内容教学时，除了应用多媒体教学手段以外，还应为学生提供更多的接触实物模型及识读规范图纸的机会，并为学生提供方便的测绘环境，以增加他们的测绘次数，达到巩固图学基础知识的目标。在本次课程教学改革中，增加了制图模型室和测绘教室的开放次数，每周固定时间进行开放，为学生提供实物模型进行拆装、测绘，弥补学生对实际零件、工艺结构、加工方法等内容的缺乏。此外，测绘室里还展出多种专业工程图样供学生参观学习。
如前所述，专项训练的教学内容主要培养学生绘制和阅读专业工程图样的能力。对于食品工程专业的学生，除了要学习机械图样以外，还需要学习与行业相关的其他专业图样。学生可以在测绘室里、模型室里得以参观实物，对实物进行测绘来学习和提高对机械图样的识读和绘制，而识读专业图样和绘制专业图样的能力却无法完全从测绘室和模型室里获得提高。由于学生是刚刚参加完高考进入大学一年级的学生，他们对自己所报考的专业知之甚少，更谈不上了解该行业工程设计的问题了。因此，在专项训练的专业工程图样学习前，利用周末带领学生参观我校附近粮油食品学院的实习基地，首先向学生概要介绍即将要涉及哪些专业图样，让学生在参观的过程中进行目的性的观察。回到专业图样的课堂教学中后，利用多媒体播放学生未能实地参观过的企业工程项目，根据视频内容讲解相对应的工程图样，使学生融汇贯通绘制专业工程图样的知识要点。然后以任务驱动的形式，让学生自由组合，对所参观过的其中某一实习基地进行某一专业图样的讨论和绘制。这种模拟工程化，面向工程设计的教学方法与手段，能鼓励学生多动脑、勤动手的习惯，提高学生面对实际工程设计问题的解决能力。
课程体系中的综合实训教学部分采用了“项目引进”教学法。教师向学生提供几个参考的工程项目，按照学生的意愿组建项目组，项目组进行该项目的资料收集、讨论、分工，最后用计算机绘制一套较完整的工程图样。这种模拟项目工程的教学模式，可使学生在演练的过程中掌握工程过程方法，通过过程的训练，过程的自我管理，使学生从只注重结果，转变为注重过程中的工作内容，达到工程图样绘制规范，质量合格，不但提升了学生的综合实践能力，还培养了学生的团队合作精神。
五、结语
本文针对食品工程图学课程的特点，提出“面向工程设计”的课程内容及体系改革的新思路。以培养学生工程设计应用能力为目标，对课程教学目标及教学内容进行重新整合优化，合理使用学校现有资源条件，采用工程教育理念的教学方法与手段，以专业图学知识为主线，实现图学基础知识与专业知识的纵向贯通，突出了工程实际应用能力的培养，使学生从基本制图技能起步，提高专业工程设计的实践能力和应用能力。
参考文献：
[1]窦忠强,张苏华,庞永军.高校的CAD教学应从三维开始[J].工程图学学报,2001,(4):110-115.
[2]马智英,钟玉涛,王延周.高校工科现代工程图学教育基本思路[J].工程图学学报,2001,(4):128-132.
[3]侯洪生,张云辉,朱玉祥,等.工程制图教材中传统内容与三维CAD融合的研究[J].工程图学学报,2008,(2):173-177.
[4]焦永和,张彤,陈军.近两年我国高校图学教育现状的调查与研究[J].工程图学学报,2006,(6):111-115.
[5]段丽玮,刘苏.从大处着眼,从小处入手——谈非机械类工程图学教学改革[J].工程图学学报,2008,(6).
[6]童秉枢,吴志军.关于设计教育与工程图学改革的思考[J].工程图学学报,2000,(4):25-31.
（责任编辑：刘丽娜）