PBL教學(xué)法在工程制圖中的實踐與探索

劉陽 王娜 張聞雷 陳亞哲

摘 要：近年來，在工程制圖的教學(xué)方法上不斷的改革，都是在改變教師的教學(xué)手段。PBL教學(xué)法以問題為基礎(chǔ)，強調(diào)以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主。將PBL教學(xué)法引入到“工程制圖”課程教學(xué)中，針對“制圖的基本知識”教學(xué)內(nèi)容，通過“組建小組、提出問題、分析解決、實施應(yīng)用、評估檢測”教學(xué)步驟，有效地提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣、主動性和學(xué)習(xí)效率，從而提升了學(xué)生們在日后學(xué)習(xí)工作的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法; 工程制圖; 實踐應(yīng)用; 學(xué)習(xí)興趣; 主動性; 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1006-3315（2021）2-159-002

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]。眾所周知，工程圖樣是工程領(lǐng)域交流、傳遞技術(shù)信息的媒介和工具，是工程界通用的技術(shù)語言，作為工科學(xué)生必須掌握這種語言?！豆こ讨茍D》不僅包含投影理論、制圖標(biāo)準(zhǔn)、機械圖和成圖技法等理論性的內(nèi)容，還涉及零件測繪、課程設(shè)計及計算機繪圖等需要很強動手能力的實驗課程。對剛進(jìn)入大學(xué)的一年級新生來講，更是極具有挑戰(zhàn)性的。

近幾年，在工程制圖的教學(xué)方法上不斷的改革，都是在改變教師的教學(xué)手段，如計算機教學(xué)，多媒體教學(xué)等，教師仍然在教學(xué)的過程中占據(jù)著主導(dǎo)地位，學(xué)生們還是作為從屬的地位，被動地接受教師提供的知識信息。將PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法引入到工程制圖的教學(xué)中，有助于幫助學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生們在解決問題的過程中學(xué)習(xí)和掌握知識。

1.PBL教學(xué)法

PBL是以問題為導(dǎo)向的一種教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實世界的以學(xué)生為中心的教育方式[2，3]。1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)。源于醫(yī)學(xué)課程要求學(xué)生記憶大量的知識點，并將知識點應(yīng)用到臨床工作，教授Barrows在課堂設(shè)計中打破了傳統(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的方案，如圖1所示。

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、或是學(xué)生自己擬定的問題[4，5]。針對需要解決的問題，尋找各方面的知識，理論及方法，然后進(jìn)行實施以到達(dá)在問題解決的同時，獲得專業(yè)知識的學(xué)習(xí)及掌握。教師則從神圣的講壇走到學(xué)生中去，在學(xué)生們遇到問題時進(jìn)行有效地啟發(fā)和引導(dǎo)，以達(dá)到問題的順利解決。

目前PBL已經(jīng)成為國際上較流行的一種教學(xué)方法[6-8]。PBL強調(diào)以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主，而不是傳統(tǒng)教學(xué)中的以教師講授為主;PBL將學(xué)習(xí)與任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)生投入于問題中;它設(shè)計真實性任務(wù)，強調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題，從而學(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)的能力。

2.PBL在工程制圖中的應(yīng)用實踐

2.1教學(xué)實踐

“工程制圖”課程的內(nèi)容是十分適合于采用PBL教學(xué)方法的，如“制圖的基本知識”“機件表達(dá)方法”“連接件”及“常用件”等所涉及的內(nèi)容與實踐緊密結(jié)合，教師設(shè)置實際的學(xué)習(xí)問題和任務(wù)，學(xué)生可以通過小組學(xué)習(xí)討論的模式尋找問題的答案，從而學(xué)生們達(dá)到掌握相應(yīng)的知識點學(xué)習(xí)的目的。本次教學(xué)實踐以“制圖基本知識”為例，介紹PBL教學(xué)法的具體實施步驟。

2.1.1組建小組。本課程實驗班人數(shù)88人，3個自然班，設(shè)定每組5-6人，要求自由組合成組，共組建15組，每組成員自己選定組長。成組后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們自發(fā)地以寢室為單位成組，這樣不僅方便利用時間、空間進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，而且減少了組員間的磨合時間，可以更加融洽地展開小組學(xué)習(xí)。因為在小組學(xué)習(xí)的過程中，小組成員要進(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)是十分重要的。

2.1.2提出問題。課前，此次教學(xué)實踐的內(nèi)容在提前一周告知學(xué)生，發(fā)布小組學(xué)習(xí)內(nèi)容《工程制圖》中制圖基本知識的章節(jié)，及學(xué)習(xí)中國大學(xué)慕課（MOOC）畫法幾何及機械制圖課程的鏈接，要求完成的任務(wù)：（1）學(xué)生完成慕課堂平臺上的相應(yīng)練習(xí);（2）15分鐘的PPT講解制圖基本知識的內(nèi)容。

2.1.3分析解決。課上，同學(xué)以小組的單位，為每組提供3個小木模，如圖2、3、4所示，要求每組針對一個模型給出2種視圖表達(dá)方案，在畫圖的過程中，遵循制圖的基本知識章節(jié)中涉及的線型要求，完成木模的三視圖的繪制。在小組討論中，教師不是處在指導(dǎo)地位，而是在小組討論過程中遇到瓶頸時，進(jìn)行引導(dǎo)和推進(jìn)。同學(xué)們討論的內(nèi)容有：在模型中，都有孔、槽的結(jié)構(gòu)，線型的選擇。在確定表達(dá)方案的過程中，同學(xué)們討論的結(jié)果是：1.木模要平穩(wěn)放置，這樣在投影面上得到更多的木模形狀的真實信息;2.在選擇投影方向時，盡量避開虛線;3.在教師的引導(dǎo)下，得出在投影方向選擇時，盡量在主視圖反映更多的結(jié)構(gòu)信息。

2.1.4實施應(yīng)用。課中，小組成員意見達(dá)成一致后，開始分配任務(wù)，每位組員完成一個模型視圖的表達(dá)。如圖5、6、7所示同一個模型不同的投影方向的視圖，由于課上時間的限制，沒有要求學(xué)生們進(jìn)行尺寸標(biāo)注。完成各自的繪圖后，小組成員相互之間進(jìn)行檢查、修改，從而達(dá)到學(xué)習(xí)對基本作圖知識內(nèi)容掌握。

2.1.5評估檢測。對15分鐘的PPT講解制圖基本知識的內(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)行課上同大家分享。小組自行決定是多人講解或是一人進(jìn)行講解，結(jié)果有2組是全員參與，每個組員講解一部分內(nèi)容。每組結(jié)束內(nèi)容的講解后，同學(xué)們都給予熱烈的掌聲。最后，教師對制圖基本知識的章節(jié)知識點進(jìn)行總結(jié)，就學(xué)生們沒有涉及的知識點詳細(xì)進(jìn)行講解，比如在機械圖中粗實線與細(xì)實線的線寬比是2：1;在粗實線圖線的繪制中，鉛筆的具體削制方法;在圖線描深的過程中，曲線與直線連接處的畫法。

2.2課程實踐后反思

（1）這次PBL的教學(xué)實踐，課前小組對“制圖基本知識”內(nèi)容的學(xué)習(xí)，通過模型繪制及課上同學(xué)PPT講解，學(xué)生們對制圖基本知識的內(nèi)容掌握比較深刻，扎實。這源于學(xué)生們在聽其他同學(xué)講解的同時，也是在認(rèn)證自己對此章節(jié)內(nèi)容的理解，而聽教師授課的過程中，只是接受知識，沒有積極主動地去思考學(xué)習(xí)的內(nèi)容。在PPT講解的過程中，學(xué)生們還設(shè)計了互動的環(huán)節(jié)，課上進(jìn)行了提問，這更增加了學(xué)習(xí)的趣味性，課堂氣氛異?；钴S。另外，學(xué)生們通過這次PBL的教學(xué)實踐，提升了對《工程制圖》這門課的興趣，課后學(xué)生們都在期待下次的PBL的教學(xué)實踐。

（2）課后，與學(xué)生交流了解到學(xué)生們第一次接觸PPT的制作，但是同學(xué)們通過網(wǎng)上進(jìn)行自主地學(xué)習(xí)，課上分享時，PPT制作得相當(dāng)專業(yè)，不僅有詳盡知識點的描述，而且在PPT頁面的切換及內(nèi)容的顯示都增加了動畫效果。這也是PBL的一次很好地實踐，發(fā)現(xiàn)問題，尋找資源，自行學(xué)習(xí)，從而解決問題。

（3）教師在PBL課程實踐中，起到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的作用，走到學(xué)生中去，而不是像在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中做課堂的主人。在學(xué)生們遇到問題求而不解時再進(jìn)行推進(jìn)性的指導(dǎo)，這樣增加了學(xué)生們的探索問題的興趣。另外，教師應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行激勵，對學(xué)生的見解和結(jié)論予以肯定及鼓勵，可以分發(fā)一些小糖果拉近與學(xué)生之間的距離。

3.結(jié)論

通過將PBL的教學(xué)法應(yīng)用到工程制圖的教學(xué)實踐，能夠有效地提高了學(xué)生們對工程制圖教學(xué)內(nèi)容的掌握及學(xué)生們對工程制圖的興趣，促進(jìn)了學(xué)生們自我發(fā)現(xiàn)問題、利用多種學(xué)習(xí)途徑解決問題的能力，增強了學(xué)生間的團(tuán)隊合作意識，從而提升了學(xué)生們在日后學(xué)習(xí)工作的創(chuàng)新能力。

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