新工科背景下制圖類課程實踐教學改革探索

李小號 趙群超 馬明旭

摘? 要 對照新形勢下國家制定的新工科建設要求和學生培養目標，以工科專業基礎課制圖類課程的實踐教學環節改革建設為例，分析討論該類基礎課實踐環節的教學模式和實施現狀。根據多年一線教學的工作經歷，探討提升該類課程實踐教學環節的構想和對策，并提出實施路徑。

關鍵詞 新工科;實踐教學;制圖類課程;多媒體教學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）04-0126-02

1 新工科背景下制圖類課程的改革意義

高校專業技術基礎課程（如制圖類課程）的實踐環節是該課程教學體系中非常重要的實踐實訓內容，目的在于鍛煉學生的空間想象能力、空間分析能力和創新能力，提升理論知識應用水平[1]，并可反推動課程理論知識理解程度的提升。傳統該類課程實踐環節的開展模式是課后布置大量的測繪、制圖和拆圖實驗及作業。學生在開展實踐任務時，由于缺乏完備的環境，再加上學生空間想象能力欠缺，效果非常有限。“學生工程實踐教學訓練嚴重不足，不能適應用人單位尤其是工業企業的需求，專業及課程影響也較為顯著;教師對現代工程不甚了解，遠遠落后于工程研發前沿，教學管理和基礎設施均是影響工科教學質量之因素。”[2]同時，由于傳統實踐教學講練分家，造成學生在遇到“坎”時不能及時得到輔導和釋疑，不僅不能通過期望的實踐操作、訓練，理解和消化所學的知識和技能，更是效率低下，打消了學生的學習積極性。

任課教師在面臨如此問題時，需要考慮改革現有技術基礎課包括制圖類課程的實踐內容教學模式[3]，使之適應國家新工科發展戰略，提高實踐環節的教學質量，并使受眾學生的實踐能力真正有所提升，真正掌握制圖、測繪、讀圖的分析方法和實操能力。這就要求任課教師在教學活動中為學生的主動學習創造良好的“動手”環境，突出學生在實踐操作環節的主體地位。本文分析了國內高校制圖類課程實踐環節的現狀，探索培養學生該課程學習所必需的空間思維能力，繪圖、讀圖相互轉化的理解能力和實際應用能力，以及機械零部件構型設計能力，為學生在后續專業課學習、從事相應工作崗位奠定基礎。

2 新工科背景下制圖類課程實踐環節改革的必要性

多年來，工科類專業技術基礎課程教育教學中普遍偏重理論講授環節（調研部分高校皆是如此），而由于教學模式、學校提供的實踐平臺、實踐軟硬件條件限制等因素，現行的課程實踐環節教學模式往往較多地忽視對實踐技能的訓練和培養，或僅僅是在表層開展一些演示性的實踐活動。課程團隊考察國內該類課程教學發現，基本上都是在有限的教學課時中理論課程教學占整個課程的絕大部分課時量，實踐環節課時非常有限，造成學生的實踐技能長期得不到鍛煉或無法得到充分的鍛煉和提升[4]。

以東北大學制圖類課程為例，傳統教學大綱規劃該課程的實踐教學內容主要集中在典型零件測繪及表達、裝配體測繪及表達、裝配體拆裝等與工程實際聯系緊密的內容。但現實教學中存在的問題是，受眾學生都是直接從初中到高中到大學，僅僅接受過課堂教育，沒有任何專業技術基礎和工程經驗，甚至對現今工程實際應用沒有感性認識。他們在本課程學習中無法抓住畫法幾何理論體系中點線面的特點，很難理解機械制圖表達零部件對象的課程內容。很多學生直接將本課程學習與高等數學、大學物理等公共基礎課程同等對待，導致學生在課程學習中無法利用投影理論解決繪圖、讀圖等與實踐內容相結合的關系，在理解、掌握尺寸標注和零件圖及裝配圖的表達要求等諸多問題方面非常困難。因此，多年來授課教師和受眾學生均反映實踐環節內容的學習和實訓存在較大的難度。

3 新工科背景下制圖類課程實踐環節的改革措施

課程教學團隊通過改革該類課程實踐環節講授內容和實踐操作模式及內容，探討新工科要求下的理論與實踐同步改革途徑。在傳授理論知識點的同時，結合國家新工科建設指南對學生的培養目標要求，著力培養學生零部件測繪、表達能力，部件拆裝及繪制、識圖能力，基于工程圖設計、表達的創新應用能力等。

1）利用三維建模技術，建立緊貼該類課程授課教材內容的典型零部件三維實體模型及功能原理仿真動畫，創建制圖類課程內容典型的教學資源庫;為增強學生機械零部件實體感性認識，建立典型機械零部件展示實驗室，為學生開設機械結構認知、機械創新結構設計展示、機械結構表達方法綜合分析等實驗。

2）細化實踐內容，強化實踐環節對創造性能力的引導訓練。以制圖類課程為例，細化講授對象零部件的表達內容，將其從結構、形狀、尺寸、精度等方面進行分拆。課程教學中完成對象表達任務的同時，提升實踐環節對學生創造性構形能力訓練的載體作用，扭轉傳統觀念中實踐教學環節僅僅是驗證或演示的低層次作用。在制圖類課程中創造性能力的一個直接體現就是形體的構型能力，構形過程的實質是在滿足產品結構設計準則的條件下，確定零部件的具體結構形狀。針對該問題，課程教學團隊通過教學改革，構建典型零部件形體庫、典型零件結構特征識度平臺、典型部件交互式虛擬裝配平臺，引導學生從傳統僅觀摩演示層面上升到在實踐環節進行實訓操作。突出形象思維訓練，運用形象思維以及由之遷移的求異、發散綜合等思維方式，在滿足設計準則條件下創造性地構造出盡量多的結構形狀，從中優選最佳方案。實踐環節中強化訓練的形象思維能力是學生制圖類課程學習的重點和難點之一，其實質是人腦對客觀事物或現象的外在特點和具體形象的反活動，是基于表象、聯想和想象等環節形成新的表象對象。增強構形能力的關鍵是提高形象思維能力[5]。

通過課程改革實施，在課程教學中一方面要幫助學生盡量增加頭腦中的表象積累，另一方面要通過實踐環節改革促進頭腦中表象的關聯和綜合能力，增強學生的創新意識和創新能力。

3）在實踐環節引入工程技術中的實際案例，課程團隊結合課程教學內容和實踐環節培養目標，選擇典型工程案例，并情景化實踐教學環節。基于師生對工程案例素材的互動分析，將工科學生帶入特定的工程實際情境中。通過師生之間的雙向和多向互動研討，促使學生從實際工程分析入手，理解課程實踐環節問題可能存在的復雜性、多變性，注重發揮學生的自主學習能力，引導學生掌握正確的實踐操作方法和正確使用測繪儀器的方法。比如在制圖類課程中，課程團隊教師通過翻轉課堂、小組討論等形式，引導學生分析、比較、判斷針對機械行業中典型支架類、箱體類等零部件的表達方案的優劣設計和選取，通過在課程實踐環節對典型機械行業、典型零部件表達及分析綜合訓練，培養學生正確、準確表達實踐環節對象內容的能力。

4）在實踐環節教學中強制提升實操占比，適度運用多媒體工具。從課程特點看，工科基礎課特別是制圖類課程應該是最適于多媒體教學的課程之一。經過幾年的實踐，盡管多媒體教學能夠提高課堂容積率，提高講授效率，但其弊端也日益顯現并被詬病，主要表現在多媒體教學過程進展過快，學生容易跟不上節奏，進而疲勞溜號;教學模式容易程式化甚至僵化，導致課堂上教師的示范作用、引導作用、交流作用都大大減弱。分析文獻來看，甚至出現手段越先進，使用比例越大，教學質量反而越下降的窘境。課程教學團隊探索優化多媒體教學手段和內容，將概念、原理和方法的講授運用于多媒體，而典型例題和習題的分析部分，特別是實踐環節的教學，則強調傳統方法講授，并保證實踐環節教師、學生實際動手操作的占比。同時在課程團隊中定期和不定期開展教學總結和研討，共享教學活動內中老年教師的個人講授經驗和中青年教師的多媒體手段操作技術，建立內容豐富的開放式多媒體教學素材庫，形成個性化的多媒體教學課件和實踐內容傳授途徑[6]。

5）探索建立并優化實踐環節評分標準。重視實踐過程測繪、繪圖操作情況，綜合考核評定學生實踐環節成績，注重課程實踐環節過程管理，引導學生掌握對比分析各種表達方案、測繪技能等實踐操作環節優劣的方法等。

4 結論

課程團隊對制圖類課程的教學內容、實踐內容等方面進行了調整和整合，完成構建包括畫法幾何、機械制圖、機械制圖課程設計等教學內容的理論與實踐實訓環節相融合的創新性教與學機制。通過改革現有的實踐環節實施方式，探討建立包括以點線面、投影變換、立體投影及交線等知識點為基礎，國家《機械制圖》《技術制圖》標準為規范，從“機械零部件認知實踐”到“機械圖樣表達方案選定”的測繪、繪制等相融合的學生實踐訓練體系。學生通過該體系針對疑點、難點進行分解強化訓練，建立直觀的零部件結構分析和識讀技能，啟發和強化空間想象及形象思維能力，同時打破傳統實踐環節開展受時間、空間限制的局面，滿足學生重復學習、鞏固知識點和操作技能的需求。■

參考文獻

[1]施岳定，張學昌，許少鋒，等.加強實踐能力培養的機械制圖課程改造研究：基于產品功能表達與設計[J].大學教育，2017（1）：58-59，62.

[2]房保俊，陳敏.工科本科生教學質量學生滿意度影響因素分析[J].高等教育研究，2010（6）：78-83.

[3]楊卓娟.我校機械類本科專業基礎主干課程體系及內容的改革[J].吉林工程技術師范學院學報，2007（9）：4-6.

[4]黃愛華.英美大學教學質量保障體系探析[J].現代教育科學，2011（1）：43-45.

[5]冷余生.從講授為主到自學為主：論我國大學教學方法的歷史性變革[J].高等教育研究，1996（2）：59-65.

[6]黃英，李小號，楊廣衍，等.畫法幾何及機械制圖[M].5版.北京：高等教育出版社，2017.

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