《工程制圖》綜合開放式教學模式的研究與實踐

樊亞妮 張輝

摘 要：結合創新創業教育教學要求，對《工程制圖》多種開放式教學模式進行了理論研究和實踐操作，探討了評價方式，存在問題和改進方法。實踐證明該模式學生參與度高，教學效果明顯。

關鍵詞：創新創業教育教學；工程制圖；開放式教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）01-0015-03

Abstract： By drawing on the requirements of innovative and entrepreneurial education and teaching， this paper theoretically and practically demonstrates various open-end teaching model of Engineering Drawing. It discusses evaluation mode as well as problems and improvement of the teaching model. Teaching practice proves that the open-end teaching model encourages more students to participate in learning and yields the desired effects.

Keywords： innovative and entrepreneurial education and teaching； engineering drawing； open-end teaching

《工程制圖》是工程技術專業的一門基礎課，也是我校電子信息專業創新創業教學體系中技能訓練部分重要的一個課程環節。這門課程實踐性強，是《激光雕刻與切割技術》和《3D建模與打印技術》的先導課程。

“工程制圖”的授課對象是一年級本科生，他們在中學期間學習了各種各樣的解題技巧，但是問題求解不是自己悟出來，而是教出來的。在各科老師事無巨細的教學輔導下，學生學習依賴性過強，自主性學習習慣沒有養成，缺乏獨立思考問題和對未知問題的探索能力[1]。而以職業技能為主線的創新創業教學體系旨在培養學生的系統思維能力、工程應用能力、改進創新等能力。為了培養學生的這些能力，作為先導課程的“工程制圖”就要完成兩個基本任務。一是從依賴性的學習方式到自主性學習方式的轉變，二是從做題為主的思維方式到形成開放思維方式的轉變。這就要求該課程要采取多種開放式的教學模式，將現代多媒體技術、計算機網絡技術、計算機圖形學和計算機輔助設計融入到了工程制圖課的教學過程中，以適應現代教學的要求，充分調動學生的積極性、主動性和創造性[2]。

一、課程的基本體系及相關開放式方法研究

《工程制圖》課程主要有傳統的工程制圖體系和AutoCAD繪圖兩部分構成，兩部分內容完成的學習內容和培養的能力重點不同。根據這一事實，將“工程制圖”的課程系統一分為二，不同的教學內容采用不同的開放式教學方法。

（一）傳統工程制圖體系中開放式教學方法研究

在這一體系中包括了培養學生空間思維，空間構型能力，工程表達能力和創新設計能力四個部分[3]。

其中點、線、面、基本幾何體投影屬于基礎知識，主要培養學生的空間思維能力。因為在初高中階段已經掌握了畫法幾何的基本知識，所以對于大一的本科生來說這部分知識熟悉而又新鮮。可以將“翻轉課堂”引入這部分內容的教學。在翻轉課堂教學模式下，教師可依托建構主義理論進行教學。建構主義理論認為知識是一種動態增加的過程。有效的學習過程需要通過已有的認知結構對新信息進行加工而建成的。這一理論正好和學生的實際狀況完全吻合，因此教師只需要充當知識建構的引導者和幫助者，并對學習過程加以引導，使之朝著有利于意義建構的方向發展。

組合體，構型設計屬于空間構型能力的培養。這部分知識是在空間思維能力培養基礎之上進行的，是對新學知識的應用與開拓。在這個階段給學生一些簡單的任務，并以此為驅動力完成相關知識的學習是可取的。因此可以用“任務驅動”完成這部分內容的教學。任務驅動法要求，學生在教師的幫助下，圍繞一個共同任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動。

零件圖和裝配圖旨在培養學生的工程表達能力和創新設計能力。這部分知識是前面所學知識的綜合、應用和創新。“項目教學”可用于這個階段的教學。項目教學法是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。由于學生具備了完成項目的基本知識和能力，通過項目方案的設計、實施和評價課業把工程制圖的知識融會貫通，充分培養他們的工程表達能力和創新設計能力。

這三部分結構的關系如圖1所示。

（二）AutoCAD繪圖教學中開放式教學方法的研究

AutoCAD作為一款可以用于二維制圖，和基本三維設計的自動計算機輔助設計軟件，因無需懂得編程，即可自動制圖，已經成為國際上廣為流行的繪圖工具，也是現代工程制圖教學工作中必不可少的一個環節。但是AutoCAD僅僅是繪圖的工具，對于工具的使用，有沒有必要是從前到后按順序逐條介紹命令和使用，就像是帶領學生讀手冊呢？AutoCAD 的交互功能很簡單，學生們很容易上手，多聽一點就會覺得索然無味。對于這樣一門需要自己親自操作的課程來說，只有學生自覺地學習和認真操作了，才能真正學到東西。而且計算機輔助設計及輔助制造的軟件工具層出不窮，更新換代速度越來越快。要適應這種快速變化，學生只有掌握了如何學習一種新型軟件的方法，才可以以不變應萬變，才有可能去創新。對此，可以采用全方位的開放式教學方法。現代網絡技術高速發達，信息資源垂手可得，有很多很成熟的AutoCAD視頻教程和參考書籍，而且學生人手一臺筆記本電腦，校園網無處不在。具備了全方位開放式教學的條件，完全可以分散學習，集中解決問題。

二、綜合開放式教學方法的實踐

（一）任務安排

工程制圖的基本知識教學和AutoCAD的教學工作同時展開，基本按照每次課2：1的時間安排教學內容。

點、線、面、立體投影部分采用翻轉課堂形式。每次課告知學生下次課要學習什么內容，并要求學生充分預習，內容不局限教材，可以根據自己的情況學習相關內容。下次上課時，首先用20到30分鐘時間對安排內容測試，測試題目通常都是機械制圖題庫中相應的習題。然后學生相互交換試卷，老師逐一公布答案，解決學生做題中出現的各種問題，同時把這部分的知識的應用貫穿在整個題目的講解過程中。實現了理論學習在課下，課堂回答疑問和解決問題的課堂翻轉過程。

組合體部分采用任務驅動法教學模式。提前給學生各種組合體模型，要求學生完成組合體視圖的繪制和尺寸標注。學生可以在課下進行組合體基本知識學習，完成組合體模型視圖繪制的初稿，然后把完成任務過程中解決不了的問題帶到課堂，和同學商討解決方法。如果對于某些知識點不清楚，或者任務解決不了，老師可以及時指導，個別解答和幫助。并根據學生能力和進度情況，適當增加或者降低任務難度，但是所有學生都要完成大綱要求的基本內容。

AutoCAD部分采用全方位開放式教學。這并不意味著完全讓學生自學，老師要引導學習方向，幫助學生有效的自主學習。每次課安排一個內容要求學生課下完成學習，比如，AutoCAD第一個學習內容就是完成圖層和圖紙的設置。學生就要利用自己課下的時間通過去圖書館，上網查閱，或者找視頻教程學習。下一次課帶著筆記本電腦來，按照老師的要求完成圖層和圖紙的設置。這中間肯定會有很多的問題，而且學生因為獲得的學習資源各不相同，繪圖方法也是千差萬別。老師只需要解決他們繪圖中出現的問題，并讓大家討論交流，對不同的繪圖方法相互學習。對于這樣的方式，學生非常喜歡，課下都是卯足了勁學習怎么畫的好，怎么畫的快，課堂上積極競爭，互相學習，課堂氣氛非常活躍。根本不會出現不愿意聽講的問題，因為問題都是他們自己需要解決的。之后可以逐步安排直線，圓弧等圖形的繪制，三視圖的繪制，剖視圖，零件圖和3D建模等等。在這個過程中，學生逐漸具備了查找和分析資料的能力，自學的能力，交流的能力和團隊合作能力。當然課堂上要繪制的具體圖形學生提前并不知道，學生必須把在課下學到的繪圖方法應用到制定圖形的繪制上，自然也就培養了他們思考分析能力，解決問題的能力。

零件圖和裝配圖部分采用項目教學法。我校電子信息專業有多項大學生創新創業項目，需要各種零件的設計和制作。我們采用的方法是，先完成圖形設計和建模，然后采用3D打印機完成。根據這一實際情況，在學習到零件圖和裝配圖的時候，直接讓學生參與到大創項目的完成過程中，學生先后完成了自動灌溉系統噴頭的設計和打印，機器人舞龍項目傳遞裝置的設計和制作，等多項設計。由于可以學以致用，學生學習興趣異常高漲，催著老師看他們設計的零件圖，這部分學與教實現了高效率完成。

（二）評價方式

傳統教育的學科評價通常是采用結業性的考試[4]，學生平時可以不學，通過考前突擊過關。學生考完試以后，所有的知識就被拋之腦后，學生只關心分數，不在乎知識，更不在意學習方法和過程。采用綜合開放式教學模式后，評價不在是“結業”考試，而是對學生學習過程的評價。課下學習知識，課上檢查知識掌握程度；課下完成任務，課上討論問題的解決方法；課下查找、分析資料，課上考核學習成果。我們的評價主要是在平時，每節課都會給學生的學習過程打分。評價內容不僅僅是對知識的掌握，還包括表達和溝通能力，團隊合作能力，學習態度，創新思維等。考核方式多種多樣，閉卷，開卷，手工繪圖，上機操作，分析報告等。對學生每一步學習過程的評價，促使學生在整個學期的學習過程中都保持著一種“痛并快樂”的學習狀態。整個課程學習，每個學生有二十多次的分數記錄，這些分數不再是一個符合，而是學生學習成長的記錄。為他們后續學習《激光雕刻與切割技術》和《3D建模與打印技術》打下了良好的基礎，讓他們在一年級就適應了創新創業課程的學習方法。

（三）存在的問題和改進方法

綜合開發式教學模式對教師要求較高。教師知識的結構、寬度、廣度，教師的思維能力、綜合應用能力都會直接影響著教學的效果。教師不僅要具備專業能力，還必須具有良好的管理能力和協調組織能力[5]。在整個的教學過程中，教師要逐漸建立起尊重學生、信任學生、寬容學生的教學態度。

習慣了傳統教學方法的大一學生，剛剛開始對綜合式開放教學方法會表現出不適應和小情緒。這就需要教師進行合理的引導，對學生多鼓勵和肯定。學生最擔心就是分數問題，可以采用去掉記錄分數中最低兩次分數的方法，緩解他們的不適，增加學習的動力。

總之，綜合的開放式教學是在先進的教育理論指導下進行的旨在提高工程制圖教學效果，實現培養學生綜合素質的教學嘗試。高校創新創業教育項目是一項實踐性很強的教學改革系統工程，涉及職業理論基礎、職業技能訓練、職業實踐和創新創業教育等方面。本文只圍繞開放式工程制圖教學模式進行了探討，有關教學管理、教學評估等問題還需進一步研究。

參考文獻：

[1]楊小遠，李尚志，孫玉泉.《工科數學分析》開放式教學探討[J]. 大學數學，2011（3）：1-5.

[2]王曉雪.工程制圖課的教學模式探討[J].教育理論與教育實踐，2009（5）：49-50.

[3]楊放瓊，湯曉燕.《工程制圖》開放互動式雙語教學模式的研究與實踐[J].高等教育研究學報，2011（2）：91-93.

[4]謝芳，王鑫峰，郭劍鋒.開放式“工程制圖”教學模式的實踐與探討[J].中國電力教育，2013（1）：141-142.

[5]楊霞，張繼河.高校開放式教學模式及優化探索討[J].繼續教育研究，2014（5）：128-130.

[6]劉晶，郭慧，趙菊娣，等.以創新設計促進工程制圖教學的探索[J].高教學刊，2017（16）：35-37.

[7]牟鵬.本格推理思維在工程制圖課程中的應用[J].高教學刊，2017（19）：70-72.