工程制图课程教学改革与实践

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摘要：“工程制图”课程作为大多数院校开设的工科非机类专业的基础必修课程，是培养学生获得工程师初步训练的一门必修的基础技术课。笔者从保证教学质量、实现优质教育资源共享、重修教学与考核方法改革、提高学生自我学习和创新能力为目的，从教学方法和考核方式2个方面确定教学改革目标，对“工程制图”课程进行了改革，并取得了较好的效果。

关键词：“工程制图”；教学研究；教学改革；教学模式

1“工程制图”课程简介及存在问题

“工程制图”课程作为大多数院校开设的工科非机类专业的基础必修课程，是培养学生获得工程师初步训练的一门必修的基础技术课。该门课程主要是让学生研究绘制和识读工程图样的原理和方法，正确运用正投影基本原理及机械制图国家标准，理论与实际相结合，为培养学生绘图能力和空间思维能力打下必要的初步基础，在培养学生发散思维和创新能力方面起着十分重要的作用。桂林电子科技大学的“工程制图”课程涉及的专业有电气工程及其自动化、电子信息类、自动化类、材料类、环境工程等，涉及学院和学生数量众多，每年上课学生数达到2000多人，开设有20左右个课号，承担课程教学任务的教师多达15人，而且是大一新生第一学期开设的课程。本门课程现在采用大班课堂教学，虽然课堂教学采用了生动的多媒体课件，展现点、线、面、体的投影及三视图、剖视图等表达方法[1]，但还存在以下问题：①非机类学生对“工程制图”课程学习停留在“考试+学分”层面，学生学习兴趣缺失，缺乏主观学习意识；②“工程制图”课程学时少，桂林电子科技大学只有理论课时，无实践课时，无法培养学生的基本功、表达能力和解决实际工程问题的能力；③教师人数多，教学水平参差不齐，课堂教学质量无法把控，整体教学效果不佳；④每年重修学生人数也较多，第二年学生重修时经常发生上课冲突的问题，有些学生甚至重修多次而无法通过，浪费教学资源。因此，有必要从教学方法和考核措施上改变目前现状，受益于师生，优化教学工作，提高教学效果和质量。

2教学改革的目的

保证教学质量的需要。教学质量是高等教育办学的生命线，要提高教学质量，就要从教学的最基本课程建设做起。通过教学改革会充分调动教师积极性，参与到教学改革和课程建设当中，教师长期在教学第一线工作，其教学、科研和社会实践经验丰富，了解学科课程发展的最新动态，把先进前沿的知识体系传授给学生，要从教学模式、教学内容和教学方法上进行探索，更要从思政教育、提高技能和培养创新能力等方面进行研究，也要从学生的专业、接受能力、自学能力等方面引导进行自主性学习[2]。实现优质教育资源共享的需要。线上精品课程资源，是对现有优质教育资源的一种共享，不同学校的学生都能享受同等的教学资源，也是教育公平的一种体现，通过实现教学相关的大纲、教案、多媒体课件、习题集、学生学习过程中的问题以及教师解答等的上网，实现了文字化的保存，便于归纳和整理[3]。这些优质教育资源的共享对提高所有授课教师的教学水平以及方便同学们课下学习都起到了很重要的作用，这些优质教育资源使学生的学习不受时间和空间的限制，更有利于学生自主性学习，可以使学习更有针对性。重修教学与考核方法改革的需要。重修历来是学生课程学习内容中的一部分，也是教师教学必须面对现象，通过改革重修学习和考核方法，一方面可以大大方便学生的学习时间和提升自主学习能力，另一方面也可以节约教育资源，优化考核方式，使学生多渠道进一步学习，提高学生自主性学习空间。因此，在教学改革中对重修学习和考核方法进行改革和调整，改变这门课程需要大量授课教师、师资水平高低不一、学生学习困难、没有优质自学资源、重修时间受限等问题，教学考核方式的变化和调整将会促进教学改革的深入，促使教师从传统教学中走出来，真正意义上来研究教学所面对的现状，从而更新或补充教学内容，使教学授课形式多样化，考核多面化，使考核过程能真实反映学生创新思想和学习能力培养。提高学生自我学习和创新能力的需要。大一新生刚进入大学生活，还没有从家长和学校双层管理无缝衔接的高中生活中走出来，还是存在很大的被动性，自我约束和自主学习能力相对较弱，要从思想上改变他们高中时的学习态度和方法，培养创新思维意识和实践动手能力，就要改革现有的教学模式和考核方式。“工程制图”课程采用线上和线下学习、集中辅导、互助学习、自修等多种教学或学习模式，促进学生养成自我学习的习惯，开拓多种学习方式，促进创新思维和能力。综上所述，“工程制图”课程教学改革对培养教师队伍，提高教学质量，优化教育资源，并最终提高学生的自我学习能力、创新能力具有重要作用，对改变学校教育教学模式、打造金课具有重要意义。

3教学改革目标

通过加强本课程的教学改革，紧跟学科发展的步伐，不断深化教学内容，及时反映学科领域的最新科技成果，保证教学内容的先进性和前沿性，利用线上线下混合式教学与管理，将教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面作为一个综合系统工程进行研究，采用混合式教学，利用线上教学视频+线下精讲，以互助学习为主体，线上训练为辅助，形成“教师引导学习、学生绘图训练”的自主模式，培养学生创新思维和创新能力。教学方法改革目标：树立以学生为本的理念，积极实行线上+线下混合式教学方法，实行因材施教，有效促进学生自主性学习和创造性学习[4]。同时充分尊重学生个性特长，注重教学民主和师生互动，实现教学相长。考核方式改革目标：在考核方式及内容上要有一定的突破，改变原有试卷+平时成绩的单一考核方式，通过建立一定规模的试题库或试卷库，鼓励采取开卷考试、现场测试、网上测试等多种考试形式，注重考查学生综合运用所学知识和技能分析解决实际问题的能力，有效调动学生学习的主动性和积极性。

4教学改革的主要内容

“工程制图”课程是一门与工程领域相关、应用性极强的基础课程，是非机类专业在大一第一学期学习中开设的唯一一门机械类课程，旨在培养学生的学习兴趣，提高学生空间思维和创新意识。“工程制图”课程授课方法应精讲多练、教学内容应与时俱进、课件应适时更新和提高、试题库应注重学生创新能力培养、教材应贴近学生实际水平等方面考虑来改革和建设。采用多种教学模式：线下课堂教学、线上视频自学自修+线上集中辅导答疑、线下或线上重修+线下集中辅导答疑（重修独立设班）有效地调动了学生的积极性，提升了学生的学习主动性，激发了学生的潜能。加强对学生自学环节的督导和管理，教师根据教学需要制定教学计划，并积极组织对学生的咨询辅导，定期安排集中辅导和习题课，巩固知识，及时解答学生学习中的问题。采用优质教学资源：根据“工程制图”课程的特点，将现代计算机多媒体技术应用于教学中，采用行之有效的优秀多媒体教学软件以及线上全程优质视频教学资源，让学生选择最适宜的学习方式，获得良好的教学效果。使学生感受到教学更加自主化、形象化，而且具有直观性和层次感，达到由浅入深、由易到难的教学目的和效果。基于工程认证理念的考核模式：学生的成绩不仅是评价学生对所授知识了解和掌握的程度，也是对教师教学质量和教学水平的一个全面的检验，单纯仅以“平时成绩+卷面成绩”传统的闭卷考核方式来评价教学效果和质量，与工程认证理念不符。为科学合理地组织教学，实施教学和检验教学效果，可以采用正常考核、免修考核（免学时费）、自学重修考核（减免学时费）、替代免考（取得与本课程相关度很多的成果）等多种方式，正常考核又可采用闭卷考核、线上测试、开卷考核等多种方式。以工程认证理念为根本，加强学生自主学习能力和创新实践能力培养，以学生能力提升为目标。通过鼓励学生可以自主学习，变被动为主动，不但增加多种学习渠道和考核机会，而且培养了学生自主学习习惯，节约了教学资源。思政教育的融入：将图学的起源、人文历史等加入到教学内容。中国是历史悠久的文明古国之一，工程技术的发展也较早，图样的出现是自然界发展演变的产物，是工程技术发展的需要。最早的图与画同意，最早在周朝出现了用平面图形（二维图形）来表示空间物体的方法，《三礼图》中周王城的平面位置图[5]。到了汉代，出现了用三维图形来表达图样的方法，从出土的汉代画像砖上出现了三维的立体建筑图。现代随计算机技术的发展、应用及普及，计算机图学利用计算机系统产生、处理、显示图形是图像技术的重大革命。引导学生对中国古代能工巧匠、现代工匠的精神进行学习，通过空间构型和解析，培养学生空间思维、创新意识[5]。

5教学改革的实施

2020年秋季学期在“工程制图”课堂教学中增加了“1+1”帮扶互助学习，为激发互助学习热情，在平时成绩上对帮扶有记载和体现，通过同学之间互相检查、互相解答、设置问题等多种互相交流学习的形式，学生学习主动性明显增强，探究问题气氛热烈，课堂效果和习题集作业明显好于往年；“工程制图”课程期末考核成绩最高分99分，优秀率到达22.06%，优良达到60%左右，68人实考66人，除2名重修同学未参加考试，总评成绩不及格，参加考核通过率100%，这种学习模式的效果明显优于以往传统教学考核模式。另外，其创新意识和创新思维的增强不会立马表现出来，经过时间的积累可能也会有所体现。在2021年春季学期又增开了重修课，考虑学生已经学过本课程，采用以“训练为主导、讲授为辅助”的教学方式，课堂注重发散思维培养，养成空间思维逻辑，教学改革不是一蹴而就的，教学模式也不是固定不变的，需要不断修正教学模式，根据讲授对象不同调整教学方法和思路。考核方法由于学校管理制度，目前还没有进行有效实施，“工程制图”课程可以考虑尝试采用开卷的形式，并加大平时实践成绩的比例。2021年秋季学期，“工程制图”课程学生实考73人，期末考核成绩最高分94分，优秀率到达9.59%，优良达到52%以上，总评成绩及格率98.63%，总评成绩的优良率和考核成绩持平，没有增加的原因是今年除了仍然采用“1+1”帮扶互助学习的方式外，在教学过程式考核中又增加了课堂测试的环节，随堂测试成绩不理想，出现了两极分化，有些同学的总评成绩反而被拉低了。另外，课堂测试增加了一道拓展题，如图1所示。拓展题（10分）中，已知主视图和俯视图，正确的左视图是：（）；还有哪些？举一例5分，最多加10分。通过这道拓展题，让学生认识到在图样的表达中为什么不能采用1个（有时2个）图形来表达一件物体，通过答案和举例又促使学生进一步思考，学生思维不会固化，有利于后面图样表达方法的学习，不会认为表达存在的唯一性，例如利用尺寸标注，有时1个图形就可以表达一个物体，有时2个图形也无法表达清楚一个物体，要采用三视图。通过平时教学中的引导和训练，增加学生学习的兴趣，参与课堂讨论和回答问题积极主动性增强，实现了对创新思维能力的培养。“工程制图”课程涉及多个学院多个专业，授课教师要根据不同专业学生的特点，真正让学生感受到“工程制图”课程学习的意义和中国在图学发展中的灵魂，对学生的创新思维能力培养有极大的益处，建议各授课教师根据自己擅长的领域分工协作完成本门课程的教学改革工作；通过课程考核方式的改革、授课模式和学习模式的创新、授课内容的拓展，极大地调动学生学习的积极性和主动性，更好地将所学知识灵活应用到实践中去，在今后在工作和生活中突破技术难题和解决实际问题[6]。总之，教学改革的难点在于教师和制度，教师思想固化或学校制度僵化都不会达到预期的效果，教师没有灵活多样的教学方式和知识储备，学校没有宽松人性化的管理制度，教学改革就很难有大的突破，对学生的激励效果不明显，教学效果将无法凸显出来，教学质量也很难得到较大的提升，教学改革如何落地，要校、师、生共同协作，有机配合，才会有成效。

作者：卢伟 姚嘉 李雪梅 陈小勇 单位：桂林电子科技大学机电工程学院