新工科背景下制圖類課程實踐教學(xué)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(shè)要求和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，以工科專業(yè)基礎(chǔ)課制圖類課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革建設(shè)為例，分析討論該類基礎(chǔ)課實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)模式和實施現(xiàn)狀。根據(jù)多年一線教學(xué)的工作經(jīng)歷，探討提升該類課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的構(gòu)想和對策，并提出實施路徑。

關(guān)鍵詞 新工科;實踐教學(xué);制圖類課程;多媒體教學(xué)

中圖分類號：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程（如制圖類課程）的實踐環(huán)節(jié)是該課程教學(xué)體系中非常重要的實踐實訓(xùn)內(nèi)容，目的在于鍛煉學(xué)生的空間想象能力、空間分析能力和創(chuàng)新能力，提升理論知識應(yīng)用水平[1]，并可反推動課程理論知識理解程度的提升。傳統(tǒng)該類課程實踐環(huán)節(jié)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(yè)。學(xué)生在開展實踐任務(wù)時，由于缺乏完備的環(huán)境，再加上學(xué)生空間想象能力欠缺，效果非常有限。“學(xué)生工程實踐教學(xué)訓(xùn)練嚴(yán)重不足，不能適應(yīng)用人單位尤其是工業(yè)企業(yè)的需求，專業(yè)及課程影響也較為顯著;教師對現(xiàn)代工程不甚了解，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程研發(fā)前沿，教學(xué)管理和基礎(chǔ)設(shè)施均是影響工科教學(xué)質(zhì)量之因素?！盵2]同時，由于傳統(tǒng)實踐教學(xué)講練分家，造成學(xué)生在遇到“坎”時不能及時得到輔導(dǎo)和釋疑，不僅不能通過期望的實踐操作、訓(xùn)練，理解和消化所學(xué)的知識和技能，更是效率低下，打消了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

任課教師在面臨如此問題時，需要考慮改革現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)課包括制圖類課程的實踐內(nèi)容教學(xué)模式[3]，使之適應(yīng)國家新工科發(fā)展戰(zhàn)略，提高實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，并使受眾學(xué)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(xué)活動中為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的“動手”環(huán)境，突出學(xué)生在實踐操作環(huán)節(jié)的主體地位。本文分析了國內(nèi)高校制圖類課程實踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，探索培養(yǎng)學(xué)生該課程學(xué)習(xí)所必需的空間思維能力，繪圖、讀圖相互轉(zhuǎn)化的理解能力和實際應(yīng)用能力，以及機械零部件構(gòu)型設(shè)計能力，為學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)、從事相應(yīng)工作崗位奠定基礎(chǔ)。

2 新工科背景下制圖類課程實踐環(huán)節(jié)改革的必要性

多年來，工科類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程教育教學(xué)中普遍偏重理論講授環(huán)節(jié)（調(diào)研部分高校皆是如此），而由于教學(xué)模式、學(xué)校提供的實踐平臺、實踐軟硬件條件限制等因素，現(xiàn)行的課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)模式往往較多地忽視對實踐技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)，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(nèi)該類課程教學(xué)發(fā)現(xiàn)，基本上都是在有限的教學(xué)課時中理論課程教學(xué)占整個課程的絕大部分課時量，實踐環(huán)節(jié)課時非常有限，造成學(xué)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(xué)制圖類課程為例，傳統(tǒng)教學(xué)大綱規(guī)劃該課程的實踐教學(xué)內(nèi)容主要集中在典型零件測繪及表達(dá)、裝配體測繪及表達(dá)、裝配體拆裝等與工程實際聯(lián)系緊密的內(nèi)容。但現(xiàn)實教學(xué)中存在的問題是，受眾學(xué)生都是直接從初中到高中到大學(xué)，僅僅接受過課堂教育，沒有任何專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和工程經(jīng)驗，甚至對現(xiàn)今工程實際應(yīng)用沒有感性認(rèn)識。他們在本課程學(xué)習(xí)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(dá)零部件對象的課程內(nèi)容。很多學(xué)生直接將本課程學(xué)習(xí)與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等公共基礎(chǔ)課程同等對待，導(dǎo)致學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中無法利用投影理論解決繪圖、讀圖等與實踐內(nèi)容相結(jié)合的關(guān)系，在理解、掌握尺寸標(biāo)注和零件圖及裝配圖的表達(dá)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(xué)生均反映實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實訓(xùn)存在較大的難度。

3 新工科背景下制圖類課程實踐環(huán)節(jié)的改革措施

課程教學(xué)團隊通過改革該類課程實踐環(huán)節(jié)講授內(nèi)容和實踐操作模式及內(nèi)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(jié)合國家新工科建設(shè)指南對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)要求，著力培養(yǎng)學(xué)生零部件測繪、表達(dá)能力，部件拆裝及繪制、識圖能力，基于工程圖設(shè)計、表達(dá)的創(chuàng)新應(yīng)用能力等。

1）利用三維建模技術(shù)，建立緊貼該類課程授課教材內(nèi)容的典型零部件三維實體模型及功能原理仿真動畫，創(chuàng)建制圖類課程內(nèi)容典型的教學(xué)資源庫;為增強學(xué)生機械零部件實體感性認(rèn)識，建立典型機械零部件展示實驗室，為學(xué)生開設(shè)機械結(jié)構(gòu)認(rèn)知、機械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計展示、機械結(jié)構(gòu)表達(dá)方法綜合分析等實驗。

2）細(xì)化實踐內(nèi)容，強化實踐環(huán)節(jié)對創(chuàng)造性能力的引導(dǎo)訓(xùn)練。以制圖類課程為例，細(xì)化講授對象零部件的表達(dá)內(nèi)容，將其從結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、精度等方面進(jìn)行分拆。課程教學(xué)中完成對象表達(dá)任務(wù)的同時，提升實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生創(chuàng)造性構(gòu)形能力訓(xùn)練的載體作用，扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)觀念中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)僅僅是驗證或演示的低層次作用。在制圖類課程中創(chuàng)造性能力的一個直接體現(xiàn)就是形體的構(gòu)型能力，構(gòu)形過程的實質(zhì)是在滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則的條件下，確定零部件的具體結(jié)構(gòu)形狀。針對該問題，課程教學(xué)團隊通過教學(xué)改革，構(gòu)建典型零部件形體庫、典型零件結(jié)構(gòu)特征識度平臺、典型部件交互式虛擬裝配平臺，引導(dǎo)學(xué)生從傳統(tǒng)僅觀摩演示層面上升到在實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行實訓(xùn)操作。突出形象思維訓(xùn)練，運用形象思維以及由之遷移的求異、發(fā)散綜合等思維方式，在滿足設(shè)計準(zhǔn)則條件下創(chuàng)造性地構(gòu)造出盡量多的結(jié)構(gòu)形狀，從中優(yōu)選最佳方案。實踐環(huán)節(jié)中強化訓(xùn)練的形象思維能力是學(xué)生制圖類課程學(xué)習(xí)的重點和難點之一，其實質(zhì)是人腦對客觀事物或現(xiàn)象的外在特點和具體形象的反活動，是基于表象、聯(lián)想和想象等環(huán)節(jié)形成新的表象對象。增強構(gòu)形能力的關(guān)鍵是提高形象思維能力[5]。

通過課程改革實施，在課程教學(xué)中一方面要幫助學(xué)生盡量增加頭腦中的表象積累，另一方面要通過實踐環(huán)節(jié)改革促進(jìn)頭腦中表象的關(guān)聯(lián)和綜合能力，增強學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3）在實踐環(huán)節(jié)引入工程技術(shù)中的實際案例，課程團隊結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)目標(biāo)，選擇典型工程案例，并情景化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)?；趲熒鷮こ贪咐夭牡幕臃治觯瑢⒐た茖W(xué)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(xué)生從實際工程分析入手，理解課程實踐環(huán)節(jié)問題可能存在的復(fù)雜性、多變性，注重發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，引導(dǎo)學(xué)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(zhuǎn)課堂、小組討論等形式，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、判斷針對機械行業(yè)中典型支架類、箱體類等零部件的表達(dá)方案的優(yōu)劣設(shè)計和選取，通過在課程實踐環(huán)節(jié)對典型機械行業(yè)、典型零部件表達(dá)及分析綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生正確、準(zhǔn)確表達(dá)實踐環(huán)節(jié)對象內(nèi)容的能力。

4）在實踐環(huán)節(jié)教學(xué)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(chǔ)課特別是制圖類課程應(yīng)該是最適于多媒體教學(xué)的課程之一。經(jīng)過幾年的實踐，盡管多媒體教學(xué)能夠提高課堂容積率，提高講授效率，但其弊端也日益顯現(xiàn)并被詬病，主要表現(xiàn)在多媒體教學(xué)過程進(jìn)展過快，學(xué)生容易跟不上節(jié)奏，進(jìn)而疲勞溜號;教學(xué)模式容易程式化甚至僵化，導(dǎo)致課堂上教師的示范作用、引導(dǎo)作用、交流作用都大大減弱。分析文獻(xiàn)來看，甚至出現(xiàn)手段越先進(jìn)，使用比例越大，教學(xué)質(zhì)量反而越下降的窘境。課程教學(xué)團隊探索優(yōu)化多媒體教學(xué)手段和內(nèi)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(xí)題的分析部分，特別是實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，則強調(diào)傳統(tǒng)方法講授，并保證實踐環(huán)節(jié)教師、學(xué)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(xué)總結(jié)和研討，共享教學(xué)活動內(nèi)中老年教師的個人講授經(jīng)驗和中青年教師的多媒體手段操作技術(shù)，建立內(nèi)容豐富的開放式多媒體教學(xué)素材庫，形成個性化的多媒體教學(xué)課件和實踐內(nèi)容傳授途徑[6]。

5）探索建立并優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)評分標(biāo)準(zhǔn)。重視實踐過程測繪、繪圖操作情況，綜合考核評定學(xué)生實踐環(huán)節(jié)成績，注重課程實踐環(huán)節(jié)過程管理，引導(dǎo)學(xué)生掌握對比分析各種表達(dá)方案、測繪技能等實踐操作環(huán)節(jié)優(yōu)劣的方法等。

4 結(jié)論

課程團隊對制圖類課程的教學(xué)內(nèi)容、實踐內(nèi)容等方面進(jìn)行了調(diào)整和整合，完成構(gòu)建包括畫法幾何、機械制圖、機械制圖課程設(shè)計等教學(xué)內(nèi)容的理論與實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)相融合的創(chuàng)新性教與學(xué)機制。通過改革現(xiàn)有的實踐環(huán)節(jié)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(chǔ)，國家《機械制圖》《技術(shù)制圖》標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范，從“機械零部件認(rèn)知實踐”到“機械圖樣表達(dá)方案選定”的測繪、繪制等相融合的學(xué)生實踐訓(xùn)練體系。學(xué)生通過該體系針對疑點、難點進(jìn)行分解強化訓(xùn)練，建立直觀的零部件結(jié)構(gòu)分析和識讀技能，啟發(fā)和強化空間想象及形象思維能力，同時打破傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)開展受時間、空間限制的局面，滿足學(xué)生重復(fù)學(xué)習(xí)、鞏固知識點和操作技能的需求?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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