“與腦相宜”理念下五年制高職“機械識圖”課程改革與實施

王 軍

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院江寧分院，江蘇 南京 211122）

1 職業(yè)院校“機械識圖”課程開設(shè)現(xiàn)狀

目前，職業(yè)院?！皺C械識圖”類課程一般開設(shè)一個學(xué)年即2 個學(xué)期，主要學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：制圖基本知識、投影法及三視圖、基本體與組合體、基本體的軸測圖、平面的投影與線面分析法、截貫體的三視圖、機件的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖、裝配圖和計算機繪圖等。教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱的要求，按照學(xué)時總數(shù)制訂授課計劃。授課采用的是常規(guī)的“機械制圖”類教材和配套的習(xí)題冊，按照章節(jié)的順序授課并布置課后練習(xí)作業(yè)。教學(xué)場景為教室黑板+多媒體PPT 的形式，通常以教師講解為主，通過教師對制圖基礎(chǔ)知識的灌輸或相應(yīng)例題的講解，認(rèn)為能讓學(xué)生聽懂、學(xué)會例題并能完成習(xí)題冊中類似的題目就算達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。殊不知，這種以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的教學(xué)模式和對學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律間接推測的傳統(tǒng)教學(xué)理念，會高估學(xué)習(xí)者的掌握情況和學(xué)習(xí)效果，沒有滿足符合大腦運行模式規(guī)律的教學(xué)。

2 與腦相宜理念在五年制高職“機械識圖”類課程中的應(yīng)用

“與腦相宜”這一術(shù)語是哈特在20 世紀(jì)80 年代初所著的《人類大腦，人類學(xué)習(xí)》最早提出的[1]。哈特認(rèn)為教學(xué)可以分為“與腦相宜”和“與腦不相宜”兩類，符合大腦運行模式規(guī)律的教學(xué)是與腦相宜的教學(xué)，而違反大腦運行規(guī)律的教學(xué)則是與腦不相宜的教學(xué)。在腦與教學(xué)的研究領(lǐng)域里，著名的研究者凱恩夫婦和杰森也認(rèn)為與腦相宜的教學(xué)是指承認(rèn)腦有意義學(xué)習(xí)的規(guī)律，應(yīng)該根據(jù)腦的自然學(xué)習(xí)規(guī)律來組織教學(xué)[2]。日本率先在世界上開展“腦科學(xué)與教育”的跨學(xué)科研究，并于1996 年制定了為期20 年的“腦科學(xué)時代”計劃，這被認(rèn)為是實施走向“精神世紀(jì)”的第一步。經(jīng)過考察與實踐研究，在2000 年，日本科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團又舉辦了更深入的跨專業(yè)“培育腦：學(xué)習(xí)與教育的科學(xué)”學(xué)術(shù)研討會，從而確立了日本獨特的嶄新跨學(xué)科研究領(lǐng)域——“腦科學(xué)與教育”，開創(chuàng)了腦科學(xué)研究的新紀(jì)元[3]。

針對“機械識圖”課程的特點，采用任務(wù)驅(qū)動的方式，通過探究式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，讓五年制高職學(xué)生能夠深刻理解和掌握對應(yīng)知識重點和難點，真正能夠做到“活學(xué)活用”。因為“機械識圖”課程需要學(xué)習(xí)者具備良好的空間想象能力，所以教師在教學(xué)過程中要清楚每位學(xué)生的大腦都是不一樣的，要做到充分了解學(xué)生大腦的對應(yīng)運行機理，明確大腦的學(xué)習(xí)和提取過程是相對分開、沒有必然直接關(guān)聯(lián)的[4]。例如：機械識圖中相對抽象的線面分析法，教師需要選擇合適的例子進(jìn)行分享，講解時學(xué)生通過認(rèn)真學(xué)習(xí)和思考掌握例題所對應(yīng)的方法，但是在進(jìn)行舉一反三提高練習(xí)時會有一部分學(xué)生覺得比較茫然，無法提取到剛剛學(xué)到的知識點。這部分學(xué)生學(xué)習(xí)上表現(xiàn)出接受很快，但是往往會受到自己心理素質(zhì)和外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致提取有效學(xué)習(xí)信息時失敗。特別是在單元測驗、期中期末考試時，因為時間的限制使學(xué)生的學(xué)習(xí)水平不能完全客觀地展現(xiàn)出來。這就需要教師在課堂中營造輕松和諧的氛圍，教學(xué)過程要由淺入深，并通過選擇合適的練習(xí)題目讓學(xué)生能夠真正做到高效的知識提取。對于學(xué)習(xí)上接受慢的學(xué)生，教師要依據(jù)大腦運行的規(guī)律，更加有耐心和信心，不能輕易冠以“差生”的稱呼，他們是真正需要關(guān)心的人。機械識圖課程的難點多數(shù)在于比較抽象，學(xué)生不容易想象和理解，這就要求教師在教學(xué)過程中多采用動畫、視頻、數(shù)字化資源平臺等媒介把抽象的知識直觀化。

3 五年制高職“機械識圖”類課程改革實踐

對某高職校數(shù)控技術(shù)專業(yè)五年級頂崗實習(xí)的45 位同學(xué)進(jìn)行了“機械制圖”課程學(xué)習(xí)情況的問卷調(diào)查，共回收有效問卷40 份。問卷的問題有：（1）制圖標(biāo)準(zhǔn)掌握不夠（占42.1%）；（2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)體的線面分析法不能靈活使用（占36.3%）；（3）標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的畫法不夠準(zhǔn)確（占32.5%）；（4）復(fù)雜零件圖的視圖表達(dá)與標(biāo)注存在困惑（占30.2%）；（5）讀裝配圖和拆畫零件圖存在問題（占38.1%）。針對上述問題，對五年制高職“機械識圖”課程進(jìn)行改革，主要體現(xiàn)在對課程資源的整合與優(yōu)化，教學(xué)理念和方法的革新，數(shù)字化課程資源平臺的引入，科學(xué)多元化評價等，讓學(xué)生真正做到了“在做中學(xué)”，教師“在做中教”。

3.1 課程項目化改造

課程改革采用“項目+任務(wù)驅(qū)動”，把“機械識圖”類課程分為若干個學(xué)習(xí)情境項目，每個項目分為3～5 個學(xué)習(xí)任務(wù)，選擇企業(yè)實際生產(chǎn)的產(chǎn)品為載體，通過模擬企業(yè)真實的工作情境，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、崗位意識和綜合素養(yǎng)。

3.2 教學(xué)方法改革

根據(jù)五年制高職學(xué)生大腦的認(rèn)知規(guī)律和課程內(nèi)容，采用“線上+線下”混合式教學(xué)模式，將信息技術(shù)與項目任務(wù)驅(qū)動有機的結(jié)合起來：（1）在課前階段，任課教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布預(yù)習(xí)資源，提出預(yù)習(xí)要求，讓學(xué)生先行完成自主學(xué)習(xí)。（2）在課中階段，任課教師通過學(xué)生線上完成的預(yù)習(xí)情況，線下課堂中有側(cè)重的分析課程任務(wù)的重點和難點。在線下課堂教學(xué)過程中，還需要設(shè)計學(xué)生積極參與的環(huán)節(jié)。例如，任課教師在講授完某一例題后，以另一相關(guān)練習(xí)題為例，提問學(xué)生進(jìn)行分析講解，不但鞏固了知識點還提高了學(xué)生的思維能力和表達(dá)能力。在學(xué)習(xí)組合體相關(guān)知識點時，有效的運用計算機輔助設(shè)計軟件輔助教學(xué)。在學(xué)習(xí)組合體尺寸標(biāo)注時，運用CAD 軟件形象、直觀的講解標(biāo)注過程。還可以設(shè)置一些改錯題，讓學(xué)生去積極思考和查找尺寸標(biāo)注中的錯誤之處。將復(fù)雜組合體的相關(guān)視圖以三維實體模型的方式展現(xiàn)給學(xué)生，可以有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能提前培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)計算機輔助設(shè)計軟件的興趣。（3）在課后階段，通過拓展練習(xí)來鞏固學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生能夠產(chǎn)生有效的知識提取。例如，給定某2 個基本視圖，讓學(xué)生盡可能多的想出第三個基本視圖，有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和創(chuàng)新能力。通過線下、線上學(xué)生完成對應(yīng)練習(xí)題，進(jìn)行有效拓展訓(xùn)練。還可以通過建立學(xué)習(xí)QQ 群的方式，對學(xué)生提出的問題進(jìn)行及時解答，還選擇職業(yè)院校技能大賽零部件測繪與CAD 成圖技術(shù)省賽獲獎選手作為助手，協(xié)助任課教師解答問題。

3.3 課程評價模式改革

課程評價采取多元化評價方式，“機械識圖”類課程第一學(xué)期以機械制圖基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和空間想象力培養(yǎng)為主，第二學(xué)期以標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖和裝配圖等知識學(xué)習(xí)為主。評價方式有：（1）常規(guī)性評價：包括學(xué)生出勤次數(shù)、課堂筆記、課后作業(yè)、單元測驗、期中期末考試等。（2）互動性評價：課程參與性、線上互動性、小組協(xié)作程度等。（3）其他評價：包括線上平臺測試、技能大賽或創(chuàng)新大賽比賽情況、現(xiàn)代學(xué)徒制合作企業(yè)評價。評價既注重過程化考核，又引入企業(yè)資源參與考核，力求對該課程的評價更加科學(xué)和立體。

同時，引入中望機械工程識圖能力實訓(xùn)軟件，該軟件應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”技術(shù)改變了“機械識圖”課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式，實現(xiàn)了泛在、移動、個性化學(xué)習(xí)方式在職業(yè)教育教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的探索。界面如圖1 所示。平臺內(nèi)所有教學(xué)資源以企業(yè)實際崗位用人需要為技能依據(jù)，以實際教學(xué)大綱及現(xiàn)行最新國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求為開發(fā)主線，填補國內(nèi)的空白。筆者有幸作為職業(yè)院校專家全程參與了平臺教學(xué)資源的開發(fā)。以某高職校為例，2020 年上半年疫情期間該校機械制造與自動化專業(yè)一年級2個班級采用線上教學(xué)的方式，其中一個班級運用傳統(tǒng)的課程授課方式，另一個班級采用與腦相宜混合式教學(xué)模式+機械工程識圖能力數(shù)字化平臺相結(jié)合的授課方式，在恢復(fù)線下教學(xué)的第一次階段性測驗中，后者的“機械制圖”平均分超過前者10.3 分，體現(xiàn)了“機械識圖”類課程改革的優(yōu)勢。

圖1 中望機械工程識圖能力實訓(xùn)軟件登錄界面

4 課程改革后效果分析

4.1 五年制高職一年級學(xué)生實施效果

2020 年9 月—2021 年6 月，以某高職校數(shù)控技術(shù)專業(yè)一年級2 個班級為研究對象，以“機械制圖與CAD技術(shù)基礎(chǔ)”課程為例，1 個班級采用新的教學(xué)模式，另一個班級采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。經(jīng)過一個學(xué)年的跟蹤研究，獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)。對2 個學(xué)期期末考試成績進(jìn)行了整理和分析，對部分考查知識點的得分率進(jìn)行比對，課程改革班的得分率明顯高于傳統(tǒng)班，具體內(nèi)容見表1。

表1 知識點得分率

4.2 五年一貫制專轉(zhuǎn)本學(xué)生實施效果

江蘇省五年一貫制高職目前唯一一次能獲取全日制統(tǒng)招第一學(xué)歷的途徑就是專轉(zhuǎn)本，含金量遠(yuǎn)高于其他專接本、專升本途徑，與高中考上的本科一樣，所以難度較大。五年一貫制（五年制）專轉(zhuǎn)本要考2 門專業(yè)課，專業(yè)科目是根據(jù)報考院校報考專業(yè)而定。一般機械設(shè)計制造及其自動化、機械電子工程等專業(yè)需要考“機械制圖”這門課，2020 年9 月-2021 年4 月期間，以某高職校機械專業(yè)專轉(zhuǎn)本班（5 年制高職五年級）學(xué)生為研究對象，采用與腦相宜+機械工程識圖能力數(shù)字化平臺相結(jié)合的混合式授課方式，對“機械制圖”課程的專轉(zhuǎn)本復(fù)習(xí)效果進(jìn)行研究。通過對考取三江學(xué)院、金陵科技學(xué)院等高校學(xué)生的分析，發(fā)現(xiàn)“機械制圖”的平均成績比2020 屆同類學(xué)生高出6.8 分，取得了不錯的實施效果。

4.3 零部件測繪與CAD 成圖技術(shù)項目技能班學(xué)生實施效果

普通教育有高考，職業(yè)教育有大賽。教育部等九部門關(guān)于印發(fā)《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020-2023年）》的通知中指出，加快推進(jìn)修訂和落實《中華人民共和國職業(yè)教育法》，鼓勵地方因地制宜制定和頒布促進(jìn)職業(yè)教育發(fā)展的地方性法規(guī)，辦好全國職業(yè)院校技能大賽，發(fā)揮以賽促教促學(xué)的引領(lǐng)作用[5]。該通知明確了技能大賽在職業(yè)教育中的重要作用。以某高職校技能大賽零部件測繪與CAD 成圖技術(shù)項目技能班的學(xué)生為研究對象，在日常的授課和訓(xùn)練中使用機械工程識圖能力實訓(xùn)評價軟件，采用混合式教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生對機械制圖理論知識的學(xué)習(xí)，并把相關(guān)知識應(yīng)用于CAD 制圖中。同時，在訓(xùn)練中指導(dǎo)教師因材施教，注重對學(xué)生個性化的培養(yǎng)，并依據(jù)不同學(xué)習(xí)時段把適合難度的知識傳授給學(xué)生。在2021 年江蘇省職業(yè)院校技能大賽中，2 位學(xué)生獲得學(xué)生組一等獎（之前該校最好成績?yōu)槭《泉劊?/p>

5 總結(jié)

本研究針對“機械識圖”課程的特點和知識體系結(jié)構(gòu)，以五年制高職機械類專業(yè)學(xué)生為研究對象，進(jìn)行了課程改革與實施研究。根據(jù)腦科學(xué)的研究成果，在教學(xué)全過程中運用“與腦相宜”的理念，采用探究式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，應(yīng)用混合式教學(xué)模式，結(jié)合機械工程識圖能力實訓(xùn)評價軟件，并采取多元化評價方式，使幾類不同學(xué)生對“機械識圖”類課程的掌握更加扎實、準(zhǔn)確、靈活，取得了良好的教學(xué)效果。學(xué)生無論是在日常班級考試，還是在五年一貫制專轉(zhuǎn)本考試，或是在職業(yè)院校技能大賽中均取得了優(yōu)異的成績，證明了本課程教學(xué)改革是有成效的，為后續(xù)機械類專業(yè)其他課程的教學(xué)改革提供經(jīng)驗借鑒。