基于MOOC以“學生為中心”的機械制圖融合教學模式探索①

朱冬云

（海南大學機電工程學院 海南海口570228）

在“新工科”和“工程教育專業認證”的大背景下，機械制圖的教學面臨新的挑戰。工程教育專業認證遵循3個理念：成果導向、以學生為中心、持續改進。這些理念對促進專業建設與教學改革，保證工程人才培養的質量極其重要。以學生為中心作為一種先進的教育理念已成為高等教育改革的主流，被工程教育專業認證廣泛采納和實踐［1-3］。

全球化新經濟高速發展，迫切需要新型工科人才支撐。提高教學質量、培養高素質工程技術人才，探索多樣化和個性化的人才培養模式，以實現高等教育內涵式發展。以“學生為中心”開展教學改革，提升人才培養質量已達成共識。因此，在機械制圖的教學中開展以基于MOOC 以“學生為中心”的機械制圖融合教學模式，激發學生學習興趣，提高教學質量，為學生進一步的工程專業學習和實踐提供有力地保障［4］。

1 機械制圖教學現狀

機械制圖作為機械類的一門專業技術基礎課程，在機械工程類的人才培養體系中占有極其重要地位，為后續課程提供必要的理論基礎、技術支持和思維能力，為工程實踐合理地設計和正確地表達提供有效地支持［5］。

隨著機械制圖教學改革的推進，教學內容的整合和先進的教學手段廣泛采用，理論教學有聲有色，但學生的實際應用能力還是提高不明顯。特別是在“新工科”和“工程教育專業認證”的要求下，在機械制圖教學中存在一些需要解決的問題，主要表現在3個方面。

1.1 教學手段單一

從課堂教學來說，先進的多媒體課件基本取代了過去傳統的手寫板書，但基于多媒體課件現狀和課程特點，完全放棄黑板作圖，不利于圖樣的分步表達和學生空間概念地建立，僅依靠多媒體教學，學生反應信息量過大，容易消化不良，難達到機械制圖的培養目標----空間想象能力、形象思維能力、設計表達能力、審美能力和創新構形能力地培養。

1.2 實踐教學的重視成度不夠

實踐教學具有綜合性、實踐性、直觀性和探索性的特點，在工程教育中，實踐教學對學生的綜合素質和實踐創新能力的培養是極其重要的。目前，機械制圖中的傳統尺規作圖，二維、三維實踐教學相對獨立，融合深度不足，沒有構成一個系統的知識體系。在教學過程中，忽視學生對知識的主動探索及對所學知識的合理運用。同時，實踐教學作為高層次人才培養的重要環節，是學生掌握知識、鍛煉能力的重要途徑，也是創新性人才培養的重要環節，以“學生為中心”的教學模式是加強實踐教學的有力手段。

1.3 考核方法單一

在整個教學中，教師通常以圖面的質量作為打分評判依據，較少考慮學生專業要求和創新能力等因素。對于圖樣是否是獨立完成還是抄襲無從判斷，學生的動手能力及學習主動性難以調動，特別是在線上教學中，單靠線上作業是很難判斷學生對知識點的掌握程度做出合理地判斷。要線上、線下共管，線上、線下進一步融合，保證教學進度，同時對學生進行有效的組織管理，提高學生的參與感和獲得感。

2 基于MOOC以“學生為中心”的融合教學模式

以“學生為中心”的教學改革是對教學理念、教學內容、教學模式和考核方法等進行系統性、有效性改革，重點是將教與學的重心真正地轉變到“以學生為中心”的教學上來，實現從以“教”為中心到以“學”為中心的轉變，本質是培養學生的自主學習和終身學習能力。

基于MOOC 以“學生為中心”的機械制圖融合教學模式，從教學內容、教學方法、考核方法入手，探索一種既能體現教師“導”作用，又能體現學生“主體”作用的高效的融合式教學模式，在有限時間內為學生提供全面、系統、專業地機械制圖學習模式，為機械制圖的教學改革、提高教學效率與教學質量提供依據。

2.1 以“學生為中心”的理論教學

以行業需求為導向，整合教學內容，實現傳統制圖與計算機繪圖融合。教學是需要設計的。教學設計主要是以促進學生學習為目的，運用系統方法，將認知規律與教育要求轉換成對教學目標、內容、方法和評價等環節進行設計，將教與學的過程系統化和程序化。做好教學設計，是自主學習方案和課堂教學方案的基礎，是提高教學效率與教學質量的重要前提［5］。

根據教學內容，合理地安排課程教學環節與進度，并考慮各環節成績在課程總成績中的比例或權重，并告知學生成績評定規則。從教學目標、內容、方法出發，根據學生的實際情況設計對應的教學方案，經過周密、科學地統籌分析，合理地設計，使得整個教學過程目標明確、有據可依、可調、可控，克服教學及學習過程中的隨意性，保證整個教學過程有序，達到教學目標，完成教學任務，達到預期的教學效果。在教學過程中采取鞭策學生線上學習的激勵措施，發揮“表揚”和“加分”的積極作用，用欣賞目光看待學生，用信任樹立學生的自信心，激發學生主動學習的熱情。有意識地去傾聽學生心聲，并采納學生正確的意見，及時調整教學進度和教學方法，師生相互促進，提高教學效果。

2.2 以“學生為中心”的實踐教學

“工程教育專業認證”建設中的實踐性維度（實用性原則），或稱為社會需求邏輯，即學科必須能滿足社會的某種需要的實踐教學對學科的建設及教學質量的提高非常重要。

2.2.1 重視傳統作圖，加強徒手作圖的訓練，培養學生的空間思維能力

從機械制圖的教學目標來看，不僅限于培養學生的繪圖和讀圖能力，培養學生的空間想維能力也是目標之一［6］。培養學生的空間想維能力的步驟：建立有效地空間思維模式；增強學生的空間形象記憶能力；幫助學生對已知形體的推理生成能力形成；促成學生對未知形體的推理生成能力形成。

制圖教學中的空間思維能力是機械制圖的讀、繪能力基礎，又是工程實踐中空間想象能力的重要組成部分，也是工程思維的基礎，其形成與提高對于工程創新能力的培養具有重要的啟蒙意義。空間幾何元素（點、線、面）構形、構圖的過程是空間思維能力呈現和推理過程。這一能力培養必須是一邊理論學習，一邊手工作圖才能很好地理解和消化。

2.2.2 實踐內容與理論教學內容融合，培養學生的圖學素養

圖學素養使得新工科人才思維具有多元化、多維度的特質［7］。制圖是學生在進入大學后，最先接觸的一門專業技術基礎課程。故稱為技術人員的啟蒙課，也是學生今后專業學習與工程實踐不可缺少的基礎，所以制圖被喻為“工程界的語言”。制圖是為工程服務的，在重視理論教學的同時，也要注重實踐教學。只有不斷地實踐，才能真正理解和掌握圖學理論知識和工程要求。在實踐教學初期，教師全程跟進、手把手地輔導，有疑問及時回答，幫助學生理解及應用基本理論，提高了教學質量，也增強了師生關系。在實踐教學中后期，采用項目驅動式，教師對典型機械零部件的工作原理進行分析，拆卸零部件、徒手繪制草圖、尺規作圖、計算機繪圖、安裝，圖樣要求在指定時間和地點完成，杜絕了弄虛作假。在實踐中，為了學生更好地理解和應用，鼓勵學生間相互討論，仍有疑問教師給出分析，最后由老師批閱給出分數。在實踐中真正地讓學生體會到學中練，練中學，練中闖，練中創實踐模式，以“學生為中心”、以“學習效果為中心”的教學模式，培養了學生圖學素養，提高了教學質量。

2.2.3 現代作圖（CAD）和機械制圖融合

隨著新工業革命的到來，數字化和智能化推動勞動力就業需求結構產生了重大變化，需要大批新型工業化人才。數字化和智能化在設計、制造等產業體系中全面滲透。作為“工程界語言”的制圖，起著先鋒作用，為工程專業學習和實踐打下堅實基礎。將CAD融入機械制圖課程的教學模式，是對授課教師提出更高的要求，需要教師不僅對機械制圖課程的教學內容非常熟悉，而且需對CAD 技術的運用得心應手。CAD 的教與學必須遵循機械制圖的基本原理和國家標準。只有在全面掌握了機械制圖的基本原理和國家標準的基礎上，合理運用CAD技術，才能繪制出符合工程要求的機械圖樣，真正地做到提高構圖速度和繪圖質量［8-13］。

機械大類的機械制圖分為機械制圖I和機械制圖II（CAD）是兩門分開講授的階段式課程。機械制圖的根本目的是讓學生掌握制圖的基本原理和繪圖的方法及手段，培養構圖及空間思維能力。使用CAD 軟件繪圖和使用尺規繪圖的理論是一致的，只是繪圖的手段不同。CAD 繪圖的效率要比尺規繪圖效率高許多，特別是CAD繪圖可以將很多重復的工作進行程序化，而且編輯、修改非常方便，不影響圖樣的整潔，CAD 作圖是工業時代的發展主流。

教學方案：以任務式目標驅動，CAD 作為繪圖工具，為制圖課程內容服務，采用課內、課外和線上、線下相結合的教學模式，達到CAD與機械制圖教學內容融合模式，如表1。

表1 CAD內容與機械制圖教學內容融合

課內，教師采用啟發式，喚醒學生的記憶，進一步加強學生對國家標準的認知和理解；采用對比的方式引導學生進入CAD 軟件繪圖環境，利用互動的手段提高學生的主動性和學習的積極性。發揮教師的主導作用和學生的主體地位，調動學生的學習熱情，讓學生積極參與，既鞏固制圖理論，又掌握了現代作圖技術。

課外，教學是一個持續的過程，僅在有限課堂教學是無法達到教學目標。課外是課內的延續，根據教學內容預留一定量的課外作業，讓學生多想、多練。在課外學習中教師應給予一定引導和幫助，在班級開設相應的學習群。教師可以相對及時收到學生的學習反饋，對所提問題進行在線回復，根據教學內容，教師在學習群里放入匹配的動畫、視頻等，線上線下有益結合，學生的疑問及時得到解決，提高了學生學習的積極性。積極引導學生利用網上的MOOC 資源，在中國大學慕課網站及相關的論壇尋找對標的優質資源，作為課外學習資源，既開拓視野又促進學生的自主學習能力的養成。課外作業是以小組形式作業完成，實行組長負責制，課前組長反饋本組完成的情況，教師及時矯正錯誤。做到時空融合、師生多維互動的教學模式，滿足學生自主學習的需要，促進學生學習方式的轉變。

2.3 多元化、過程化考核、克服考核方法單一

在教學實施過程中發現，及時去檢驗學生的學習效果，針對學習的內容組織翻轉課堂、小測驗及階段考核。能及時發現問題，調整教學方法和教學手段，保證教學效果。表2為多元化、過程化考核方法的構成。加強學習過程考核，也是淘汰“水課”、打造“金課”的必要手段之一。多元化考核，能及時地了解學生的學習進度和學習效果，特別是課程單元測驗，當堂排名，把好的作品展示出來，讓學生進行講解、演示，供大家相互學習，提高學生的學習熱情，讓每一次學生都很積極地去準備和參與。

表2 多元化、過程化考核方法

3 應用效果評價

通過基于MOOC 以“學生為中心”的機械制圖融合教學模式：課內與課外、線上與線下、理論與實踐融合，學生對時間的管理能力增強，學生學習的主動性和學習效率大大地提高。在學習過程中遇到的問題能及時得到解決，提高學生有能學會、能學好機械制圖的自信心。通過“表揚”和“加分”激勵措施，學生在繪圖質量上精益求精，你追我趕，營造了良好地學習氛圍，使得學生繪制的機械圖樣更加規范化、標準化、專業化，提高了教學質量。表3 是2017、2018 年《機械制圖II》所進行教學實驗班級成績統計，圖1為教學單元學生部分作業。

4 結束語

基于MOOC 以“學生為中心”的機械制圖融合教學模式建立在“新工科”和“工程教育專業認證”的大背景下，遵循工程教育專業認證基本理念，以學生發展為中心，充分調動和利用MOOC 中積極、靈活的教學元素，將優質的資源整合，使得各種資源優勢在教學過程相互融合、創新、超越，滿足學生的學習需求和促成其個性化學習，通過教學實踐讓學生獲得感不斷地增強，也豐富了圖學教學體系，提高了教學效率和教學質量，為學生進一步的工程專業學習和工程實踐提供有力保障。

表3 2017～2018年《機械制圖II》教學實驗班成績統計

圖1 單元作業