基于“實訓(xùn)+競賽”融合的教學(xué)模式建構(gòu)研究
——以《工程圖學(xué)》課程為例

張 航

(黑龍江工商學(xué)院 鐵道學(xué)院，哈爾濱 150066)

通過《工程圖學(xué)》傳統(tǒng)課程教學(xué)過程，很多老師發(fā)現(xiàn)存在著諸多問題，例如教學(xué)手段單一、教學(xué)互動較少、供學(xué)生課后復(fù)習(xí)及練習(xí)的教學(xué)資源匱乏，目前大部分課堂仍使用動畫播放教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生只有很少的思考時間，極大地降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。單純的混合式教學(xué)同樣存在一定的不足，主要問題是目前的混合式教學(xué)多從管理類學(xué)科借鑒而來，理論講授中知識點歸納過多，靈活性較差，教師容易忽視學(xué)生的參與程度，雖然有互動教學(xué)作為補充，但是卻忽視了工科實踐能力的重要性，互動方法生搬硬套，沒有達到實現(xiàn)多種教學(xué)模式混合的效果。

本研究對現(xiàn)階段《工程圖學(xué)》課程中存在的問題進行研究，通過“實訓(xùn)+競賽”融合的課程設(shè)計對《工程圖學(xué)》課程在教學(xué)方法、教學(xué)形式、教學(xué)效果及學(xué)生反饋等方面進行結(jié)合并優(yōu)化，以期形成教師理論傳授針對性強，學(xué)生課程認知與思維同步，落實《工程圖學(xué)》課程教育理念，從而更貼近于應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標。

目前，我國應(yīng)用型本科院校很少有成熟的《工程圖學(xué)》混合式教學(xué)團隊，缺少“實訓(xùn)+競賽”課程內(nèi)容的開發(fā)。由于《工程圖學(xué)》的內(nèi)容限制，“實訓(xùn)+競賽”教學(xué)設(shè)計較為煩瑣，需要達到既有理論知識又有能實際提高學(xué)生動手應(yīng)用能力的要求，所以能夠?qū)崿F(xiàn)實際操作且針對性強的教學(xué)改革較少，很多教師的課堂教學(xué)多是陳舊的課程設(shè)置，與時代發(fā)展存在一定的滯后性，產(chǎn)教融合理念不夠深入，課程思政融合生硬，對于“以學(xué)生為中心”的課堂理念體現(xiàn)不足，不足以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

本研究可以借鑒引用到工科的《工程力學(xué)》《機械設(shè)計》《機械原理》等課程中，嘗試改變工科基礎(chǔ)課程理論知識講授枯燥、學(xué)生動手實操能力差、學(xué)生無法應(yīng)對學(xué)科競賽及缺乏解決工程實際的能力等問題。我們也可以向同類應(yīng)用型本科院校推廣，以點帶面，為新工科課程改革提供示范。

一、《工程圖學(xué)》教學(xué)存在的問題

國外學(xué)者Merrill提出“首要教學(xué)原則”，當(dāng)學(xué)生想要解決實際工程中出現(xiàn)的問題時，就會促進學(xué)習(xí)；而在解決工程實際問題中聯(lián)想到所學(xué)的知識，就會促進學(xué)習(xí)；學(xué)生接受新知識時，就會促進學(xué)習(xí)；學(xué)生在工程實際應(yīng)用中用到新知識，就會促進學(xué)習(xí)；當(dāng)學(xué)生將學(xué)習(xí)內(nèi)容融會貫通時，就會促進學(xué)習(xí)[1]。

十年前，國外對制圖學(xué)科實訓(xùn)課程的研究主要集中在對概念、制圖實訓(xùn)課程的發(fā)展趨勢等宏觀問題而進行。五年前，國外對制圖課程實訓(xùn)內(nèi)容的研究主要針對學(xué)生的表現(xiàn)、互動行為、學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)滿意度等方面。Valet saints和Shepherdson指出，教師提出的教法改革十分局限[2]。

而國內(nèi)的多數(shù)學(xué)者則集中對混合式教學(xué)的相關(guān)模式進行討論，但國內(nèi)目前對混合式教學(xué)并沒有十分權(quán)威的定義。何克抗教授提出，混合式教學(xué)指的是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)的課堂相互配合而進行的教學(xué)。混合式教學(xué)法既能突出教師在教與學(xué)的過程中所處的主導(dǎo)地位，又能在實訓(xùn)中激發(fā)學(xué)生本身的參與積極性，提高學(xué)生接受知識的效率[3]。

我國目前對實訓(xùn)課程的研究已發(fā)展到了相對較為成熟的階段，李曉明教授對此方面的研究已經(jīng)形成了一套完整的知識體系。目標是好的，而落實到民辦應(yīng)用型本科院校，就成了實際需要解決的問題。出現(xiàn)的問題可以歸納總結(jié)為以下幾點。

(一)學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)不足，先進的教學(xué)理論在運用中會出現(xiàn)偏差

具化到《工程圖學(xué)》這門課中，傳統(tǒng)的畫法幾何部分在大部分教學(xué)方法中不占很大比重，但在民辦本科院校需要浪費大量課時才能使學(xué)生達到平均線，這就擠占了實訓(xùn)課課時的安排。如果按照常規(guī)課時講授，學(xué)生的基礎(chǔ)知識明顯固化不夠，更會加大后面的實訓(xùn)內(nèi)容授課難度。

(二)學(xué)生參與實訓(xùn)課程的主觀能動性差

基于上一點分析，學(xué)生在理論課程中理解吃力，導(dǎo)致他們在后續(xù)課程中興趣降低。進入實訓(xùn)課程，畏懼動手，怕出錯。這時按照傳統(tǒng)理論，教師會親自進行示范或引領(lǐng)講授，表面上可以解決此問題。但實際上，學(xué)生從實踐發(fā)起者角色轉(zhuǎn)換為被動者，在整個課程設(shè)計中，完全臨摹教師的實訓(xùn)操作，雖然也可以上交實踐作品，但成績掩蓋了學(xué)生沒有得到實訓(xùn)訓(xùn)練的真相，也就失去了實訓(xùn)課程的意義。

(三)教師對實訓(xùn)內(nèi)容的理解程度不夠

按照民辦應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)方案，此類院校的實訓(xùn)課程多與工程實際接軌，旨在解決工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的專業(yè)問題。由企業(yè)專家設(shè)置的貼近工業(yè)生產(chǎn)實際的實訓(xùn)內(nèi)容沒有考慮到理論課教師的實訓(xùn)業(yè)務(wù)能力。具化到《工程圖學(xué)》課程上，沒有接觸過工業(yè)生產(chǎn)的專任課教師，通過正常備課無法理解例如密封法蘭板與扇形板的間隙經(jīng)驗值問題。那么在實訓(xùn)測繪圖紙中，教師只能按照教學(xué)大綱指導(dǎo)學(xué)生照搬圖紙，同樣喪失了實訓(xùn)課程鍛煉學(xué)生實際工程能力的意義。

二、“實訓(xùn)+競賽”模式與《工程圖學(xué)》教學(xué)的融合點

本研究擬用《工程圖學(xué)》這門課程為例，深入探討一種以學(xué)生競賽為輔助目的，從教學(xué)設(shè)計到課程實施對“實訓(xùn)+競賽”混合式教學(xué)進行實踐探索，構(gòu)建“實訓(xùn)+競賽”混合式教學(xué)模式，以求提高學(xué)生知識水平的同時，挖掘?qū)W生深入學(xué)習(xí)的能力，通過實訓(xùn)培育學(xué)生解決實際工程問題的能力，通過競賽培育學(xué)生集體榮譽感和社會責(zé)任感，從而成為全面發(fā)展的人才。

(一)競賽現(xiàn)狀研究

2020年，中國高等教育學(xué)會發(fā)布了《2015—2019年全國普通高校學(xué)科競賽排行榜》，進入2015—2019年學(xué)科競賽排行榜榜單的一共有44項競賽，每年有幾百萬大學(xué)生參加學(xué)科競賽來提高自己。

但學(xué)科競賽與大學(xué)課程的聯(lián)系也經(jīng)常被忽略，以賽促學(xué)的方針漸行漸遠。僅以《工程圖學(xué)》課程相關(guān)的競賽舉例，根據(jù)學(xué)科競賽排行榜單，可以看出相關(guān)的競賽有全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等。

分析這些競賽試題可以發(fā)現(xiàn)，這些競賽緊緊追隨當(dāng)代科技的腳步，BIM、3D打印等先進技術(shù)都在競賽范疇。而普通的工程圖學(xué)課程與競賽內(nèi)容相去甚遠，若想?yún)⒓痈傎?，一定要在課外進行大量專門訓(xùn)練才可以踏入門檻，那么以賽促學(xué)的口號就落空了。反思這種脫節(jié)現(xiàn)象，更可以說明目前的《工程圖學(xué)》課程，理論內(nèi)容過于陳舊，無法適應(yīng)我國工業(yè)的高速發(fā)展，亟須尋求新的途徑或方法對該課程進行內(nèi)容和教學(xué)模式的翻新。

(二)實訓(xùn)+競賽的模式研究

用學(xué)科競賽引領(lǐng)《工程圖學(xué)》課程，并使其在民辦應(yīng)用型本科院校推廣，首先需解決的是能否與人才培養(yǎng)方案兼容的問題。

人才培養(yǎng)方案研究的是普眾的教育方案，而學(xué)科競賽的宗旨是開發(fā)學(xué)生的先進科技思維，強化優(yōu)秀人才的專業(yè)素質(zhì)，這本身在目標上是存在矛盾關(guān)系的。但在民辦應(yīng)用型本科院校，這兩者又有了共同點，即雙方都注重工程實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，這一點也正是實訓(xùn)課程能開發(fā)解決的。也就是說，只要合理有效地設(shè)計實訓(xùn)課程，深入挖掘?qū)嵱?xùn)課程的內(nèi)在意義，就能兼顧民辦本科院校人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標，以及專業(yè)學(xué)科競賽在常規(guī)課堂上培養(yǎng)培訓(xùn)競賽隊員的目的。

那么如何能讓學(xué)科競賽走入《工程圖學(xué)》實訓(xùn)課堂，這將是一種開創(chuàng)性的探討。在本研究中，就是擬用學(xué)科競賽的優(yōu)勢，來抵消上述實訓(xùn)內(nèi)容出現(xiàn)的問題。達到既能消除民辦應(yīng)用型本科院校的實訓(xùn)課堂的舊疾，又能在符合各校人才培養(yǎng)方案的前提下，鍛煉人才參加專業(yè)學(xué)科競賽的目的。

三、“實訓(xùn)+競賽”教學(xué)模式建構(gòu)

(一)研究目標

我們亟須改變目前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，目的是在《工程圖學(xué)》內(nèi)容中，強化學(xué)生對組合體與零件圖理論知識的吸收；加深學(xué)生對視圖表達方法的知識體系的理解，使學(xué)生掌握各知識章節(jié)中的必然聯(lián)系，提升學(xué)生將工程圖學(xué)知識融入鐵路行業(yè)工程實際的能力。

(二)研究運用手段

1.查閱法+訪談法

運用查閱方法，在中國知網(wǎng)、維普網(wǎng)、萬方網(wǎng)等多種專業(yè)文件閱讀平臺對“實訓(xùn)+競賽”進行各種題材的搜索、分析、論證，通過各種文獻資料的對比，達到綜合了解、深度論證此種教學(xué)模式的可行性的目的。

采集前人對實訓(xùn)課程的分析，對競賽模式與教學(xué)成果的影響，綜合考量并吸收進本研究課題。隨后一定范圍地采訪民辦應(yīng)用型本科院?！豆こ虉D學(xué)》課程的專業(yè)課教師，聽取他們的意見，吸收他們優(yōu)秀的經(jīng)驗，摒棄他們對此學(xué)科陳舊的論調(diào)。試圖撥開現(xiàn)象看本質(zhì)，真正總結(jié)實訓(xùn)課程、學(xué)科競賽對《工程圖學(xué)》課程教學(xué)的實際影響。

2.調(diào)查問卷征集法+對比法

問卷調(diào)查分為三個階段：

第一階段，問卷主要面向應(yīng)用“實訓(xùn)+競賽”混合式教學(xué)的《工程圖學(xué)》課程的學(xué)生，收集相關(guān)資料進行分析，結(jié)合文獻挖掘問題及其特征。第二階段，分別對教師及學(xué)生群體的接受傾向、關(guān)于新教學(xué)方式的接受程度以及反饋機制應(yīng)用情況進行調(diào)查和測量，對研究數(shù)據(jù)進行簡要的描述性分析。第三階段，將調(diào)查結(jié)果與之前課程做對比，研究區(qū)別，得出分析結(jié)果。

(三)擬解決的關(guān)鍵問題

1.內(nèi)容融合問題。實訓(xùn)、競賽內(nèi)容融入課堂，融入方法是我們需解決的關(guān)鍵問題。例如，三面投影體系知識點講授完成后，直接引入模型教學(xué)是否過快，類似問題還需我們討論研究。不僅是教學(xué)方案的調(diào)整，更需要在教學(xué)時間、空間以及模式上進行調(diào)整，大量的模型進入課堂，三維計算機軟件課程的增加，需要教師團隊對內(nèi)容進行更嚴格的審查，形成更默契的配合，這也是改革能否順利實施的關(guān)鍵問題。

2.教學(xué)成果問題。學(xué)生競賽內(nèi)容引入教學(xué)是一種創(chuàng)新，但如何兼容所有學(xué)生，是否有學(xué)生不愿參賽？本研究從實訓(xùn)的多個方面入手，擬全面改進枯燥理論在《工程圖學(xué)》課程中造成的學(xué)生認知與實際脫節(jié)的問題。本研究認為，解決該課程學(xué)生脫離工程實際的問題，就是實訓(xùn)教學(xué)改革的問題。

3.學(xué)生評價體系問題。引入“實訓(xùn)+競賽”體系的混合式教學(xué)，必然對原有學(xué)生評價體系造成影響，我們需對教學(xué)過程中作業(yè)的布置方式、打分系統(tǒng)、期末考試形式等進行論證研究，使學(xué)生的評價完美適配整個教學(xué)改革過程。

(四)具體實施步驟

第一部分，總結(jié)混合式教學(xué)經(jīng)驗，凝練全新教學(xué)設(shè)計。

1.任務(wù)驅(qū)動設(shè)計。下達課前任務(wù)，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺進行學(xué)習(xí)，通過小視頻、闖關(guān)游戲獲積分等多種方式，達到使學(xué)生預(yù)習(xí)、內(nèi)容啟發(fā)、增強興趣感的效果。

2.課堂融合設(shè)計。內(nèi)容將以學(xué)生為主導(dǎo)，開發(fā)學(xué)生對剖視圖、向視圖、斷面圖等知識點的自學(xué)能力，教師負責(zé)知識的總結(jié)提煉，注重效果反饋，達到知識有效傳遞、學(xué)生深度學(xué)習(xí)的效果。

3.圖物反向設(shè)計。這是本課題研究的創(chuàng)新點。常規(guī)《工程圖學(xué)》授課，傳授路徑為物—圖，要求學(xué)生能在圖紙上準確讀取實物信息即可。本課題擬開發(fā)圖—物模式實操訓(xùn)練，我們進行反向設(shè)計，在零件圖和裝配圖等知識章節(jié)，通過圖紙，讓學(xué)生動手搭建機件模型，使學(xué)生達到圖紙與腦中實物構(gòu)建的高度融合。根據(jù)實訓(xùn)中的反饋，及時做出教學(xué)方案的調(diào)整，充分利用任務(wù)驅(qū)動引導(dǎo)及知識分層功能，改變教學(xué)方式、方法，形成符合教學(xué)實際情況的課程體系。

第二部分，以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，提出“實訓(xùn)+競賽”的新教學(xué)模式。目前，國內(nèi)大學(xué)生學(xué)科競賽趨于成熟，各種綜合類賽事如火如荼，《工程圖學(xué)》又是各類工科賽事的基礎(chǔ)學(xué)科，所以新模式會在經(jīng)典理論授課的基礎(chǔ)上，改變原有教學(xué)方法，開發(fā)競賽類課程培訓(xùn)，將競賽內(nèi)容融入教學(xué)體系。例如，在傳統(tǒng)剖視圖知識章節(jié)授課中，教師會利用PPT講授剖切過程，學(xué)生全程在腦海中想象；新教學(xué)方法會增加學(xué)科競賽常用軟件Solidworks的運用，學(xué)生動手通過三維軟件的模擬，完全理解剖視圖知識點比較抽象的剖切過程。建立全員參與的學(xué)科類社團，以第二課堂為輔助，將競賽內(nèi)容融入社團，鼓勵強項學(xué)生帶動弱項學(xué)生，提高教學(xué)效率。同時，舉辦社團內(nèi)部的趣味競賽，目的是以賽促學(xué)，營造競爭氛圍，以學(xué)代練，提高學(xué)生整體知識水平。

第三部分，收集學(xué)生實訓(xùn)、競賽效果數(shù)據(jù)，研究新模式創(chuàng)新過程與結(jié)果的關(guān)系。收集實踐效果相關(guān)數(shù)據(jù)，對比學(xué)生競賽成績與平時教學(xué)成績，運用計量模型進行效果評價分析，依據(jù)評價結(jié)果，探尋以促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實訓(xùn)+競賽培訓(xùn)混合式教學(xué)模式應(yīng)用路徑與推進策略。方法的總結(jié)內(nèi)容如下。

信息收集階段：一是研究開啟、開題論證，進一步完善研究的思路框架、技術(shù)路線，對研究內(nèi)容進行完善；二是開展文獻檢索，進一步系統(tǒng)梳理和分析，完成國內(nèi)外研究進展綜述；三是收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

研究分析階段：一是開展新舊課程對比，研究新課程學(xué)生接受程度；二是重新構(gòu)建各章節(jié)知識結(jié)構(gòu)，凝練與實訓(xùn)結(jié)合后的知識點、創(chuàng)新點；三是構(gòu)建學(xué)生評價體系，評價分析。

成果凝練：一是新教學(xué)方案設(shè)計；二是結(jié)合課程，將成熟的實訓(xùn)方法融入課堂；三是教學(xué)模式研究，實訓(xùn)+競賽培訓(xùn)體系的建立。

本研究通過對應(yīng)用型本科院校《工程圖學(xué)》這門課程的現(xiàn)狀和內(nèi)容的分析，探討通過“實訓(xùn)+競賽”的模式來帶動學(xué)生沖破傳統(tǒng)課堂的束縛，更有效率地接受知識的教學(xué)改革路徑。通過不斷地探討和分析，本研究認為高能力學(xué)生的選拔和普眾的教學(xué)方案是可以兼容的，主要的方式是如何找到他們之間的契合點。對競賽內(nèi)容進行切割，借鑒競賽題目中出現(xiàn)的大量現(xiàn)實工程問題，以這些問題作為引領(lǐng)，在理論課堂設(shè)置模塊，有傾向性地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識。由于競賽題目的前瞻性和固有的難度，在課堂上會使學(xué)生產(chǎn)生疑問，應(yīng)保留學(xué)生對知識的好奇心，借助實訓(xùn)課程的平臺，讓學(xué)生通過實踐親自動手解決理論課程中出現(xiàn)的問題。擇優(yōu)選拔其中優(yōu)秀的學(xué)生來培訓(xùn)參加競賽，因為在理論與實訓(xùn)課程中已完成了競賽內(nèi)容的基本講授，在課外的培訓(xùn)中就會有效縮短培訓(xùn)時間，高質(zhì)量地完成競賽內(nèi)容；而普通學(xué)生通過解決實際問題，也更有效率地完成了常規(guī)學(xué)習(xí)任務(wù)。這套流程，從理論上解決了“實訓(xùn)+競賽”新模式融入原有《工程圖學(xué)》課程教學(xué)的問題。我們試圖通過綱領(lǐng)性的方法設(shè)置，來完成整套教學(xué)方案的設(shè)計，最終達到教學(xué)改革的目的。希望這套方法，能更有效地推動應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的研究，帶動更多的相關(guān)課題的發(fā)展。