《工程制圖》綜合開放式教學(xué)模式的研究與實踐

樊亞妮 張輝

摘 要：結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)要求，對《工程制圖》多種開放式教學(xué)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(xué)生參與度高，教學(xué)效果明顯。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)；工程制圖；開放式教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)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(shù)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，也是我校電子信息專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)體系中技能訓(xùn)練部分重要的一個課程環(huán)節(jié)。這門課程實踐性強，是《激光雕刻與切割技術(shù)》和《3D建模與打印技術(shù)》的先導(dǎo)課程。

“工程制圖”的授課對象是一年級本科生，他們在中學(xué)期間學(xué)習(xí)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(xì)的教學(xué)輔導(dǎo)下，學(xué)生學(xué)習(xí)依賴性過強，自主性學(xué)習(xí)習(xí)慣沒有養(yǎng)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(yè)技能為主線的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)體系旨在培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力、工程應(yīng)用能力、改進創(chuàng)新等能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的這些能力，作為先導(dǎo)課程的“工程制圖”就要完成兩個基本任務(wù)。一是從依賴性的學(xué)習(xí)方式到自主性學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，二是從做題為主的思維方式到形成開放思維方式的轉(zhuǎn)變。這就要求該課程要采取多種開放式的教學(xué)模式，將現(xiàn)代多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機圖形學(xué)和計算機輔助設(shè)計融入到了工程制圖課的教學(xué)過程中，以適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性[2]。

一、課程的基本體系及相關(guān)開放式方法研究

《工程制圖》課程主要有傳統(tǒng)的工程制圖體系和AutoCAD繪圖兩部分構(gòu)成，兩部分內(nèi)容完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容和培養(yǎng)的能力重點不同。根據(jù)這一事實，將“工程制圖”的課程系統(tǒng)一分為二，不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的開放式教學(xué)方法。

（一）傳統(tǒng)工程制圖體系中開放式教學(xué)方法研究

在這一體系中包括了培養(yǎng)學(xué)生空間思維，空間構(gòu)型能力，工程表達能力和創(chuàng)新設(shè)計能力四個部分[3]。

其中點、線、面、基本幾何體投影屬于基礎(chǔ)知識，主要培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。因為在初高中階段已經(jīng)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?？梢詫ⅰ胺D(zhuǎn)課堂”引入這部分內(nèi)容的教學(xué)。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，教師可依托建構(gòu)主義理論進行教學(xué)。建構(gòu)主義理論認(rèn)為知識是一種動態(tài)增加的過程。有效的學(xué)習(xí)過程需要通過已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新信息進行加工而建成的。這一理論正好和學(xué)生的實際狀況完全吻合，因此教師只需要充當(dāng)知識建構(gòu)的引導(dǎo)者和幫助者，并對學(xué)習(xí)過程加以引導(dǎo)，使之朝著有利于意義建構(gòu)的方向發(fā)展。

組合體，構(gòu)型設(shè)計屬于空間構(gòu)型能力的培養(yǎng)。這部分知識是在空間思維能力培養(yǎng)基礎(chǔ)之上進行的，是對新學(xué)知識的應(yīng)用與開拓。在這個階段給學(xué)生一些簡單的任務(wù)，并以此為驅(qū)動力完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)是可取的。因此可以用“任務(wù)驅(qū)動”完成這部分內(nèi)容的教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動法要求，學(xué)生在教師的幫助下，圍繞一個共同任務(wù)活動中心，在強烈的問題動機的驅(qū)動下，通過對學(xué)習(xí)資源的積極主動應(yīng)用，進行自主探索和互動協(xié)作的學(xué)習(xí)，并在完成既定任務(wù)的同時，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)實踐活動。

零件圖和裝配圖旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程表達能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。這部分知識是前面所學(xué)知識的綜合、應(yīng)用和創(chuàng)新?！绊椖拷虒W(xué)”可用于這個階段的教學(xué)。項目教學(xué)法是在老師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。由于學(xué)生具備了完成項目的基本知識和能力，通過項目方案的設(shè)計、實施和評價課業(yè)把工程制圖的知識融會貫通，充分培養(yǎng)他們的工程表達能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。

這三部分結(jié)構(gòu)的關(guān)系如圖1所示。

（二）AutoCAD繪圖教學(xué)中開放式教學(xué)方法的研究

AutoCAD作為一款可以用于二維制圖，和基本三維設(shè)計的自動計算機輔助設(shè)計軟件，因無需懂得編程，即可自動制圖，已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具，也是現(xiàn)代工程制圖教學(xué)工作中必不可少的一個環(huán)節(jié)。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(lǐng)學(xué)生讀手冊呢？AutoCAD 的交互功能很簡單，學(xué)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(xué)生自覺地學(xué)習(xí)和認(rèn)真操作了，才能真正學(xué)到東西。而且計算機輔助設(shè)計及輔助制造的軟件工具層出不窮，更新?lián)Q代速度越來越快。要適應(yīng)這種快速變化，學(xué)生只有掌握了如何學(xué)習(xí)一種新型軟件的方法，才可以以不變應(yīng)萬變，才有可能去創(chuàng)新。對此，可以采用全方位的開放式教學(xué)方法。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)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(xué)生人手一臺筆記本電腦，校園網(wǎng)無處不在。具備了全方位開放式教學(xué)的條件，完全可以分散學(xué)習(xí)，集中解決問題。

二、綜合開放式教學(xué)方法的實踐

（一）任務(wù)安排

工程制圖的基本知識教學(xué)和AutoCAD的教學(xué)工作同時展開，基本按照每次課2：1的時間安排教學(xué)內(nèi)容。

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

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

AutoCAD部分采用全方位開放式教學(xué)。這并不意味著完全讓學(xué)生自學(xué)，老師要引導(dǎo)學(xué)習(xí)方向，幫助學(xué)生有效的自主學(xué)習(xí)。每次課安排一個內(nèi)容要求學(xué)生課下完成學(xué)習(xí)，比如，AutoCAD第一個學(xué)習(xí)內(nèi)容就是完成圖層和圖紙的設(shè)置。學(xué)生就要利用自己課下的時間通過去圖書館，上網(wǎng)查閱，或者找視頻教程學(xué)習(xí)。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(shè)置。這中間肯定會有很多的問題，而且學(xué)生因為獲得的學(xué)習(xí)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(xiàn)的問題，并讓大家討論交流，對不同的繪圖方法相互學(xué)習(xí)。對于這樣的方式，學(xué)生非常喜歡，課下都是卯足了勁學(xué)習(xí)怎么畫的好，怎么畫的快，課堂上積極競爭，互相學(xué)習(xí)，課堂氣氛非常活躍。根本不會出現(xiàn)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(xué)生逐漸具備了查找和分析資料的能力，自學(xué)的能力，交流的能力和團隊合作能力。當(dāng)然課堂上要繪制的具體圖形學(xué)生提前并不知道，學(xué)生必須把在課下學(xué)到的繪圖方法應(yīng)用到制定圖形的繪制上，自然也就培養(yǎng)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(xué)法。我校電子信息專業(yè)有多項大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，需要各種零件的設(shè)計和制作。我們采用的方法是，先完成圖形設(shè)計和建模，然后采用3D打印機完成。根據(jù)這一實際情況，在學(xué)習(xí)到零件圖和裝配圖的時候，直接讓學(xué)生參與到大創(chuàng)項目的完成過程中，學(xué)生先后完成了自動灌溉系統(tǒng)噴頭的設(shè)計和打印，機器人舞龍項目傳遞裝置的設(shè)計和制作，等多項設(shè)計。由于可以學(xué)以致用，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣異常高漲，催著老師看他們設(shè)計的零件圖，這部分學(xué)與教實現(xiàn)了高效率完成。

（二）評價方式

傳統(tǒng)教育的學(xué)科評價通常是采用結(jié)業(yè)性的考試[4]，學(xué)生平時可以不學(xué)，通過考前突擊過關(guān)。學(xué)生考完試以后，所有的知識就被拋之腦后，學(xué)生只關(guān)心分?jǐn)?shù)，不在乎知識，更不在意學(xué)習(xí)方法和過程。采用綜合開放式教學(xué)模式后，評價不在是“結(jié)業(yè)”考試，而是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價。課下學(xué)習(xí)知識，課上檢查知識掌握程度；課下完成任務(wù)，課上討論問題的解決方法；課下查找、分析資料，課上考核學(xué)習(xí)成果。我們的評價主要是在平時，每節(jié)課都會給學(xué)生的學(xué)習(xí)過程打分。評價內(nèi)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(xué)習(xí)態(tài)度，創(chuàng)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(xué)生每一步學(xué)習(xí)過程的評價，促使學(xué)生在整個學(xué)期的學(xué)習(xí)過程中都保持著一種“痛并快樂”的學(xué)習(xí)狀態(tài)。整個課程學(xué)習(xí)，每個學(xué)生有二十多次的分?jǐn)?shù)記錄，這些分?jǐn)?shù)不再是一個符合，而是學(xué)生學(xué)習(xí)成長的記錄。為他們后續(xù)學(xué)習(xí)《激光雕刻與切割技術(shù)》和《3D建模與打印技術(shù)》打下了良好的基礎(chǔ)，讓他們在一年級就適應(yīng)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法。

（三）存在的問題和改進方法

綜合開發(fā)式教學(xué)模式對教師要求較高。教師知識的結(jié)構(gòu)、寬度、廣度，教師的思維能力、綜合應(yīng)用能力都會直接影響著教學(xué)的效果。教師不僅要具備專業(yè)能力，還必須具有良好的管理能力和協(xié)調(diào)組織能力[5]。在整個的教學(xué)過程中，教師要逐漸建立起尊重學(xué)生、信任學(xué)生、寬容學(xué)生的教學(xué)態(tài)度。

習(xí)慣了傳統(tǒng)教學(xué)方法的大一學(xué)生，剛剛開始對綜合式開放教學(xué)方法會表現(xiàn)出不適應(yīng)和小情緒。這就需要教師進行合理的引導(dǎo)，對學(xué)生多鼓勵和肯定。學(xué)生最擔(dān)心就是分?jǐn)?shù)問題，可以采用去掉記錄分?jǐn)?shù)中最低兩次分?jǐn)?shù)的方法，緩解他們的不適，增加學(xué)習(xí)的動力。

總之，綜合的開放式教學(xué)是在先進的教育理論指導(dǎo)下進行的旨在提高工程制圖教學(xué)效果，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)嘗試。高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育項目是一項實踐性很強的教學(xué)改革系統(tǒng)工程，涉及職業(yè)理論基礎(chǔ)、職業(yè)技能訓(xùn)練、職業(yè)實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育等方面。本文只圍繞開放式工程制圖教學(xué)模式進行了探討，有關(guān)教學(xué)管理、教學(xué)評估等問題還需進一步研究。

參考文獻：

[1]楊小遠(yuǎn)，李尚志，孫玉泉.《工科數(shù)學(xué)分析》開放式教學(xué)探討[J]. 大學(xué)數(shù)學(xué)，2011（3）：1-5.

[2]王曉雪.工程制圖課的教學(xué)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(xué)模式的研究與實踐[J].高等教育研究學(xué)報，2011（2）：91-93.

[4]謝芳，王鑫峰，郭劍鋒.開放式“工程制圖”教學(xué)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(xué)模式及優(yōu)化探索討[J].繼續(xù)教育研究，2014（5）：128-130.

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

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