PBL教學(xué)法在工程圖學(xué)中的實(shí)踐研究

劉 陽 王 娜 張聞雷 陳亞哲

(1.東北大學(xué)機(jī)械與自動化學(xué)院 遼寧沈陽 110004；2.東北大學(xué)PBL教學(xué)創(chuàng)新研究中心 遼寧沈陽 110004）

在信息多元化的時代，大學(xué)不再是獨(dú)立于社會之外的“象牙塔”，學(xué)生不是僅僅懂得臨窗苦讀的“書呆子”，還要將所學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)問題相結(jié)合，學(xué)生在大學(xué)期間有機(jī)會參加相關(guān)項(xiàng)目及課題研究。工程制圖是工科學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，擔(dān)負(fù)著工科學(xué)生對設(shè)計對象進(jìn)行表達(dá)和空間形象思維能力的培養(yǎng)任務(wù)[1]。工程制圖不僅包含投影理論、制圖標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械圖和成圖技法等理論性內(nèi)容，還涉及零件測繪、課程設(shè)計及計算機(jī)繪圖等需要很強(qiáng)動手能力的實(shí)驗(yàn)課程。對剛進(jìn)入大學(xué)的一、二年級新生來講，更是極具挑戰(zhàn)性的。

由于我國的應(yīng)試教育模式，學(xué)生邁過高考的門檻進(jìn)入大學(xué)后需要時間進(jìn)行過渡，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)能力是大學(xué)生必須具備的本領(lǐng)。將PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法引入工程制圖教學(xué)，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，學(xué)生在解決問題的過程中能學(xué)習(xí)和掌握知識。

一、PBL教學(xué)法

目前，PBL已成為國際上較流行的一種教學(xué)方法[2][3][4]。PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主，PBL以小組學(xué)習(xí)為主，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與任務(wù)或問題緊密聯(lián)系，使學(xué)生投入到問題中，利用各種學(xué)習(xí)方法，在解決問題的過程中，學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)能力。

PBL教學(xué)法是由美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在1969年提出來的。在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)執(zhí)教過程中，由于醫(yī)學(xué)課程要求學(xué)生記憶大量的知識點(diǎn)，并將知識點(diǎn)應(yīng)用到臨床工作中，Barrows教授在課堂上打破了傳統(tǒng)的單向傳授知識的教學(xué)方式，要求學(xué)生在研究臨床病例中自己提出恰當(dāng)?shù)膯栴}，通過學(xué)習(xí)知識不斷擬定和完善解決方案。在PBL過程中，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)，研究及討論教師提出的問題或?qū)W生自己擬定的問題[5][6]。針對需要解決的問題，尋找各方面的知識、理論及方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后進(jìn)行實(shí)施，在解決問題的同時，獲得對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)及掌握。

教師在PBL的教學(xué)過程中，不再是站在講臺上為學(xué)生講授其需要掌握的知識點(diǎn)，不再是課堂上的主角，而是從神圣的講壇走到學(xué)生中。在學(xué)生遇到問題時，不是簡單地作為旁觀者，而是有效地進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)。教師可以在解決問題的方法上，或解決問題需要的理論上進(jìn)行指導(dǎo)和提供幫助，以促進(jìn)問題的順利解決。另外，教師還要把控解決問題的時間節(jié)點(diǎn)，使學(xué)生可以按期完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

二、PBL在工程制圖中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）教學(xué)實(shí)踐

近幾年，工程制圖教學(xué)方法不斷改進(jìn)，但都是在改變教師的教學(xué)手段，如計算機(jī)教學(xué)、多媒體教學(xué)及智能教室里授課等，但教師仍然在教學(xué)過程中占主導(dǎo)地位，學(xué)生還是位于從屬的地位，被動地接受教師提供的知識信息。工程制圖課程的內(nèi)容十分適合采用PBL教學(xué)方法，所涉及的內(nèi)容與實(shí)踐緊密結(jié)合。現(xiàn)以工程制圖課程“投影法與工程圖”PBL教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容為例，具體實(shí)施步驟如下。

1.組建小組

本課程實(shí)驗(yàn)班選擇1自然班進(jìn)行PBL教學(xué)實(shí)踐，28名學(xué)生，設(shè)定每組5-6人，要求自由組合成組，共組建5組，每組成員自己選定組長。在小組學(xué)習(xí)過程中，小組成員進(jìn)行分工與合作，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，所以，組員間的和睦關(guān)系對小組學(xué)習(xí)十分重要。

2.提出問題

課前，提前一周將教學(xué)實(shí)踐的內(nèi)容告知學(xué)生，要求小組學(xué)習(xí)工程制圖中“投影法與工程圖”的章節(jié)，并提供中國大學(xué)慕課（MOOC）畫法幾何及機(jī)械制圖課程的鏈接。同時，要求學(xué)生完成慕課堂平臺上的相應(yīng)練習(xí)，以及每組準(zhǔn)備15分鐘的PPT，講解“投影法與工程圖”內(nèi)容。

3.分析解決

課上，學(xué)生以小組的單位，為每組提供3個小木模。要求每組學(xué)生對模型進(jìn)行視圖表達(dá)。在小組討論中，教師走到學(xué)生中，注意觀察每個小組的討論進(jìn)度，在小組討論遇到瓶頸時，教師進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)生討論的內(nèi)容有：單一視圖是否能全面表達(dá)模型的結(jié)構(gòu)；模型中孔、槽的結(jié)構(gòu)如何表達(dá)；三個視圖的對應(yīng)位置關(guān)系等。

4.實(shí)施應(yīng)用

課中，小組成員根據(jù)課前內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對每個木模進(jìn)行三視圖投影并進(jìn)行討論，意見達(dá)成一致后，開始分配任務(wù)，每位組員都參與完成模型視圖的表達(dá)工作。完成各自的繪圖后，小組成員之間相互進(jìn)行檢查、修改，從而達(dá)到對“投影法與工程圖”學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握。

5.評估檢測

對15分鐘的PPT講解“投影法與工程圖”的內(nèi)容進(jìn)行考核。由于時間的限制，現(xiàn)場抽簽決定3個小組進(jìn)行分享。每組結(jié)束講解后，同學(xué)們都給予熱烈的掌聲。最后，教師對“投影法與工程圖”的章節(jié)知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

（二）課程實(shí)踐后反思

經(jīng)過此次的PBL教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，可以將工程制圖所涉及的內(nèi)容凝聚為一個問題的形式，提出如何繪制如圖1所示的齒輪油泵的立體圖進(jìn)行PBL教學(xué)。由圖2齒輪油泵的分解圖所示此裝配體不僅有泵體、泵蓋、軸及壓蓋，還包含螺釘、墊片、螺母、銷及鍵之類的連接件，齒輪、皮帶輪等常用件。為了解決這個實(shí)際問題，學(xué)生必須主動進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握工程制圖課程所涉及的投影法、三視圖、立體投影、立體表面交線、制圖基本知識、組合體的畫圖和讀圖、機(jī)件的表達(dá)方法，連接件、常用件的規(guī)定畫法，以及零件圖和裝配圖章節(jié)的知識點(diǎn)。在這個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生帶著問題，尋找解決的方法去學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性；同時，整個解決實(shí)際問題的過程是以小組討論的形式進(jìn)行的，學(xué)習(xí)過程不枯燥、不單調(diào)，有利于學(xué)生知識掌握的扎實(shí)與牢固，可增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。

圖1齒輪油泵的立體圖

圖2 齒輪油泵的分解圖

三、結(jié)束語

將PBL教學(xué)法應(yīng)用到工程制圖的教學(xué)實(shí)踐，能有效提高學(xué)生對工程制圖知識點(diǎn)的掌握，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立解決問題能力的提高，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。