工程制圖課程教學改革與實踐

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摘要：“工程制圖”課程作為大多數院校開設的工科非機類專業的基礎必修課程，是培養學生獲得工程師初步訓練的一門必修的基礎技術課。筆者從保證教學質量、實現優質教育資源共享、重修教學與考核方法改革、提高學生自我學習和創新能力為目的，從教學方法和考核方式2個方面確定教學改革目標，對“工程制圖”課程進行了改革，并取得了較好的效果。

關鍵詞：“工程制圖”；教學研究；教學改革；教學模式

1“工程制圖”課程簡介及存在問題

“工程制圖”課程作為大多數院校開設的工科非機類專業的基礎必修課程，是培養學生獲得工程師初步訓練的一門必修的基礎技術課。該門課程主要是讓學生研究繪制和識讀工程圖樣的原理和方法，正確運用正投影基本原理及機械制圖國家標準，理論與實際相結合，為培養學生繪圖能力和空間思維能力打下必要的初步基礎，在培養學生發散思維和創新能力方面起著十分重要的作用。桂林電子科技大學的“工程制圖”課程涉及的專業有電氣工程及其自動化、電子信息類、自動化類、材料類、環境工程等，涉及學院和學生數量眾多，每年上課學生數達到2000多人，開設有20左右個課號，承擔課程教學任務的教師多達15人，而且是大一新生第一學期開設的課程。本門課程現在采用大班課堂教學，雖然課堂教學采用了生動的多媒體課件，展現點、線、面、體的投影及三視圖、剖視圖等表達方法[1]，但還存在以下問題：①非機類學生對“工程制圖”課程學習停留在“考試+學分”層面，學生學習興趣缺失，缺乏主觀學習意識；②“工程制圖”課程學時少，桂林電子科技大學只有理論課時，無實踐課時，無法培養學生的基本功、表達能力和解決實際工程問題的能力；③教師人數多，教學水平參差不齊，課堂教學質量無法把控，整體教學效果不佳；④每年重修學生人數也較多，第二年學生重修時經常發生上課沖突的問題，有些學生甚至重修多次而無法通過，浪費教學資源。因此，有必要從教學方法和考核措施上改變目前現狀，受益于師生，優化教學工作，提高教學效果和質量。

2教學改革的目的

保證教學質量的需要。教學質量是高等教育辦學的生命線，要提高教學質量，就要從教學的最基本課程建設做起。通過教學改革會充分調動教師積極性，參與到教學改革和課程建設當中，教師長期在教學第一線工作，其教學、科研和社會實踐經驗豐富，了解學科課程發展的最新動態，把先進前沿的知識體系傳授給學生，要從教學模式、教學內容和教學方法上進行探索，更要從思政教育、提高技能和培養創新能力等方面進行研究，也要從學生的專業、接受能力、自學能力等方面引導進行自主性學習[2]。實現優質教育資源共享的需要。線上精品課程資源，是對現有優質教育資源的一種共享，不同學校的學生都能享受同等的教學資源，也是教育公平的一種體現，通過實現教學相關的大綱、教案、多媒體課件、習題集、學生學習過程中的問題以及教師解答等的上網，實現了文字化的保存，便于歸納和整理[3]。這些優質教育資源的共享對提高所有授課教師的教學水平以及方便同學們課下學習都起到了很重要的作用，這些優質教育資源使學生的學習不受時間和空間的限制，更有利于學生自主性學習，可以使學習更有針對性。重修教學與考核方法改革的需要。重修歷來是學生課程學習內容中的一部分，也是教師教學必須面對現象，通過改革重修學習和考核方法，一方面可以大大方便學生的學習時間和提升自主學習能力，另一方面也可以節約教育資源，優化考核方式，使學生多渠道進一步學習，提高學生自主性學習空間。因此，在教學改革中對重修學習和考核方法進行改革和調整，改變這門課程需要大量授課教師、師資水平高低不一、學生學習困難、沒有優質自學資源、重修時間受限等問題，教學考核方式的變化和調整將會促進教學改革的深入，促使教師從傳統教學中走出來，真正意義上來研究教學所面對的現狀，從而更新或補充教學內容，使教學授課形式多樣化，考核多面化，使考核過程能真實反映學生創新思想和學習能力培養。提高學生自我學習和創新能力的需要。大一新生剛進入大學生活，還沒有從家長和學校雙層管理無縫銜接的高中生活中走出來，還是存在很大的被動性，自我約束和自主學習能力相對較弱，要從思想上改變他們高中時的學習態度和方法，培養創新思維意識和實踐動手能力，就要改革現有的教學模式和考核方式。“工程制圖”課程采用線上和線下學習、集中輔導、互助學習、自修等多種教學或學習模式，促進學生養成自我學習的習慣，開拓多種學習方式，促進創新思維和能力。綜上所述，“工程制圖”課程教學改革對培養教師隊伍，提高教學質量，優化教育資源，并最終提高學生的自我學習能力、創新能力具有重要作用，對改變學校教育教學模式、打造金課具有重要意義。

3教學改革目標

通過加強本課程的教學改革，緊跟學科發展的步伐，不斷深化教學內容，及時反映學科領域的最新科技成果，保證教學內容的先進性和前沿性，利用線上線下混合式教學與管理，將教學內容、教學方法和手段、考核方式等方面作為一個綜合系統工程進行研究，采用混合式教學，利用線上教學視頻+線下精講，以互助學習為主體，線上訓練為輔助，形成“教師引導學習、學生繪圖訓練”的自主模式，培養學生創新思維和創新能力。教學方法改革目標：樹立以學生為本的理念，積極實行線上+線下混合式教學方法，實行因材施教，有效促進學生自主性學習和創造性學習[4]。同時充分尊重學生個性特長，注重教學民主和師生互動，實現教學相長。考核方式改革目標：在考核方式及內容上要有一定的突破，改變原有試卷+平時成績的單一考核方式，通過建立一定規模的試題庫或試卷庫，鼓勵采取開卷考試、現場測試、網上測試等多種考試形式，注重考查學生綜合運用所學知識和技能分析解決實際問題的能力，有效調動學生學習的主動性和積極性。

4教學改革的主要內容

“工程制圖”課程是一門與工程領域相關、應用性極強的基礎課程，是非機類專業在大一第一學期學習中開設的唯一一門機械類課程，旨在培養學生的學習興趣，提高學生空間思維和創新意識。“工程制圖”課程授課方法應精講多練、教學內容應與時俱進、課件應適時更新和提高、試題庫應注重學生創新能力培養、教材應貼近學生實際水平等方面考慮來改革和建設。采用多種教學模式：線下課堂教學、線上視頻自學自修+線上集中輔導答疑、線下或線上重修+線下集中輔導答疑（重修獨立設班）有效地調動了學生的積極性，提升了學生的學習主動性，激發了學生的潛能。加強對學生自學環節的督導和管理，教師根據教學需要制定教學計劃，并積極組織對學生的咨詢輔導，定期安排集中輔導和習題課，鞏固知識，及時解答學生學習中的問題。采用優質教學資源：根據“工程制圖”課程的特點，將現代計算機多媒體技術應用于教學中，采用行之有效的優秀多媒體教學軟件以及線上全程優質視頻教學資源，讓學生選擇最適宜的學習方式，獲得良好的教學效果。使學生感受到教學更加自主化、形象化，而且具有直觀性和層次感，達到由淺入深、由易到難的教學目的和效果。基于工程認證理念的考核模式：學生的成績不僅是評價學生對所授知識了解和掌握的程度，也是對教師教學質量和教學水平的一個全面的檢驗，單純僅以“平時成績+卷面成績”傳統的閉卷考核方式來評價教學效果和質量，與工程認證理念不符。為科學合理地組織教學，實施教學和檢驗教學效果，可以采用正常考核、免修考核（免學時費）、自學重修考核（減免學時費）、替代免考（取得與本課程相關度很多的成果）等多種方式，正常考核又可采用閉卷考核、線上測試、開卷考核等多種方式。以工程認證理念為根本，加強學生自主學習能力和創新實踐能力培養，以學生能力提升為目標。通過鼓勵學生可以自主學習，變被動為主動，不但增加多種學習渠道和考核機會，而且培養了學生自主學習習慣，節約了教學資源。思政教育的融入：將圖學的起源、人文歷史等加入到教學內容。中國是歷史悠久的文明古國之一，工程技術的發展也較早，圖樣的出現是自然界發展演變的產物，是工程技術發展的需要。最早的圖與畫同意，最早在周朝出現了用平面圖形（二維圖形）來表示空間物體的方法，《三禮圖》中周王城的平面位置圖[5]。到了漢代，出現了用三維圖形來表達圖樣的方法，從出土的漢代畫像磚上出現了三維的立體建筑圖。現代隨計算機技術的發展、應用及普及，計算機圖學利用計算機系統產生、處理、顯示圖形是圖像技術的重大革命。引導學生對中國古代能工巧匠、現代工匠的精神進行學習，通過空間構型和解析，培養學生空間思維、創新意識[5]。

5教學改革的實施

2020年秋季學期在“工程制圖”課堂教學中增加了“1+1”幫扶互助學習，為激發互助學習熱情，在平時成績上對幫扶有記載和體現，通過同學之間互相檢查、互相解答、設置問題等多種互相交流學習的形式，學生學習主動性明顯增強，探究問題氣氛熱烈，課堂效果和習題集作業明顯好于往年；“工程制圖”課程期末考核成績最高分99分，優秀率到達22.06%，優良達到60%左右，68人實考66人，除2名重修同學未參加考試，總評成績不及格，參加考核通過率100%，這種學習模式的效果明顯優于以往傳統教學考核模式。另外，其創新意識和創新思維的增強不會立馬表現出來，經過時間的積累可能也會有所體現。在2021年春季學期又增開了重修課，考慮學生已經學過本課程，采用以“訓練為主導、講授為輔助”的教學方式，課堂注重發散思維培養，養成空間思維邏輯，教學改革不是一蹴而就的，教學模式也不是固定不變的，需要不斷修正教學模式，根據講授對象不同調整教學方法和思路。考核方法由于學校管理制度，目前還沒有進行有效實施，“工程制圖”課程可以考慮嘗試采用開卷的形式，并加大平時實踐成績的比例。2021年秋季學期，“工程制圖”課程學生實考73人，期末考核成績最高分94分，優秀率到達9.59%，優良達到52%以上，總評成績及格率98.63%，總評成績的優良率和考核成績持平，沒有增加的原因是今年除了仍然采用“1+1”幫扶互助學習的方式外，在教學過程式考核中又增加了課堂測試的環節，隨堂測試成績不理想，出現了兩極分化，有些同學的總評成績反而被拉低了。另外，課堂測試增加了一道拓展題，如圖1所示。拓展題（10分）中，已知主視圖和俯視圖，正確的左視圖是：（）；還有哪些？舉一例5分，最多加10分。通過這道拓展題，讓學生認識到在圖樣的表達中為什么不能采用1個（有時2個）圖形來表達一件物體，通過答案和舉例又促使學生進一步思考，學生思維不會固化，有利于后面圖樣表達方法的學習，不會認為表達存在的唯一性，例如利用尺寸標注，有時1個圖形就可以表達一個物體，有時2個圖形也無法表達清楚一個物體，要采用三視圖。通過平時教學中的引導和訓練，增加學生學習的興趣，參與課堂討論和回答問題積極主動性增強，實現了對創新思維能力的培養。“工程制圖”課程涉及多個學院多個專業，授課教師要根據不同專業學生的特點，真正讓學生感受到“工程制圖”課程學習的意義和中國在圖學發展中的靈魂，對學生的創新思維能力培養有極大的益處，建議各授課教師根據自己擅長的領域分工協作完成本門課程的教學改革工作；通過課程考核方式的改革、授課模式和學習模式的創新、授課內容的拓展，極大地調動學生學習的積極性和主動性，更好地將所學知識靈活應用到實踐中去，在今后在工作和生活中突破技術難題和解決實際問題[6]。總之，教學改革的難點在于教師和制度，教師思想固化或學校制度僵化都不會達到預期的效果，教師沒有靈活多樣的教學方式和知識儲備，學校沒有寬松人性化的管理制度，教學改革就很難有大的突破，對學生的激勵效果不明顯，教學效果將無法凸顯出來，教學質量也很難得到較大的提升，教學改革如何落地，要校、師、生共同協作，有機配合，才會有成效。

作者：盧偉 姚嘉 李雪梅 陳小勇 單位：桂林電子科技大學機電工程學院