面向大類(lèi)培養(yǎng)的“工程制圖”課程教學(xué)改革

馬建軍 黃林沖 黨文剛 楊宏偉

[摘 要] 大類(lèi)培養(yǎng)是當(dāng)前“雙一流”建設(shè)形勢(shì)下，眾多高校對(duì)本科教育和培養(yǎng)模式開(kāi)展的新探索。如何根據(jù)大類(lèi)培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)好“工程制圖”這一工科基礎(chǔ)課程，是提升海洋學(xué)科群大類(lèi)培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。聚焦海洋學(xué)科群在“工程制圖”課程教學(xué)中面臨的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足等三大挑戰(zhàn)，開(kāi)展了包含課程頂層設(shè)計(jì)在內(nèi)的全面課程改革和探索。通過(guò)一系列的教學(xué)改革和探索手段，海洋學(xué)科群“工程制圖”課程的教學(xué)效果和學(xué)生工程素質(zhì)得到了較大提升。

[關(guān)鍵詞] 大類(lèi)培養(yǎng);工程制圖;教學(xué)改革;探索

[基金項(xiàng)目] 2021年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“面向新工科和大類(lèi)培養(yǎng)的海洋學(xué)科群組工程制圖實(shí)踐基地建設(shè)與探索”（202102213056）

[作者簡(jiǎn)介] 馬建軍（1983—），男，湖北襄陽(yáng)人，哲學(xué)博士，中山大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事隧道及地下空間工程研究;黃林沖（1981—），男，湖北咸寧人，工學(xué)博士，中山大學(xué)航空航天學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事重大工程防災(zāi)減災(zāi)研究;楊宏偉（1988—），男，黑龍江大興安嶺人，工學(xué)博士，中山大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事巖石力學(xué)及隧道工程研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）22-0077-04 [收稿日期] 2022-01-13

引言

大類(lèi)培養(yǎng)這一本科人才培養(yǎng)模式經(jīng)過(guò)多年的探索和試運(yùn)行，在“雙一流”建設(shè)的大背景下，已經(jīng)開(kāi)始被大量的“雙一流”高校所采用，并逐漸拓展到眾多的本科院校中[1]。大類(lèi)培養(yǎng)的模式是，將相近或者相似專(zhuān)業(yè)構(gòu)建成一個(gè)學(xué)科群組，將同一個(gè)學(xué)科群組學(xué)生進(jìn)行寬口徑的集中培養(yǎng)，夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)，提升后期發(fā)展?jié)摿2]。在大類(lèi)培養(yǎng)模式下，不少基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)模式和培養(yǎng)目標(biāo)都需要進(jìn)行調(diào)整和更新，以適應(yīng)形勢(shì)，提升培養(yǎng)質(zhì)量。

針對(duì)大類(lèi)培養(yǎng)模式的運(yùn)行情況，國(guó)內(nèi)學(xué)者以開(kāi)展大類(lèi)培養(yǎng)的高校為研究對(duì)象，對(duì)該模式的效果、問(wèn)題與困境開(kāi)展了相關(guān)研究。單燁和程春蘭以某開(kāi)展大類(lèi)培養(yǎng)高校的大一學(xué)生為對(duì)象，開(kāi)展了問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)該模式下本科生面臨的困境和教學(xué)效果開(kāi)展了探索，并提出了提升培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的針對(duì)性建議[3];王韻璐等對(duì)高校的大類(lèi)招生模式開(kāi)展了全面分析，并對(duì)該機(jī)制落實(shí)的背景和實(shí)際問(wèn)題開(kāi)展了系統(tǒng)剖析[4];李查結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)開(kāi)展大類(lèi)培養(yǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探索了該模式下存在的問(wèn)題，并針對(duì)性地提出了一些解決措施[5]。由此可見(jiàn)，針對(duì)大類(lèi)培養(yǎng)這一新的本科培養(yǎng)模式及其運(yùn)行優(yōu)化問(wèn)題，國(guó)內(nèi)相關(guān)高校學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究和總結(jié)[6]。相比傳統(tǒng)的分專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式，在大類(lèi)培養(yǎng)的模式下，“工程制圖”等課程的教學(xué)模式和培養(yǎng)目標(biāo)也需針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整和改革，以提升教學(xué)和培養(yǎng)質(zhì)量。在“工程制圖”課程的教學(xué)改革方面，也有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究。如高崇一等開(kāi)展的基于OBE（Outcome-Based Education）理念的“工程制圖”課程教改實(shí)踐[7]，馬星等開(kāi)展的混合式教改實(shí)踐等[8]。這些教學(xué)改革有效地提升了傳統(tǒng)分專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式下的“工程制圖”課程教學(xué)質(zhì)量[9]。但是，在當(dāng)前大類(lèi)培養(yǎng)和“雙一流”建設(shè)火熱開(kāi)展的形勢(shì)下，亟須針對(duì)大類(lèi)培養(yǎng)中各學(xué)科群組的特點(diǎn)，針對(duì)性地研究“工程制圖”課程的教學(xué)改革方法，以提升人才培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量。

為此，本文以中山大學(xué)大類(lèi)培養(yǎng)中的海洋學(xué)科群組為例，針對(duì)該學(xué)科群學(xué)生在大類(lèi)培養(yǎng)過(guò)程中學(xué)習(xí)“工程制圖”課程可能面臨的困境和挑戰(zhàn)，開(kāi)展了系統(tǒng)性的分析。在此基礎(chǔ)上，本文針對(duì)性地提出了包括課程頂層設(shè)計(jì)在內(nèi)的多條解決措施，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐評(píng)估了教改后的教學(xué)效果。

一、大類(lèi)培養(yǎng)下“工程制圖”課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

在大類(lèi)培養(yǎng)的培養(yǎng)模式之下，原先按照入學(xué)專(zhuān)業(yè)劃分的班級(jí)不再是教學(xué)的基本單元，取而代之的是以學(xué)科組群劃分的試驗(yàn)班。在這一情景下，教學(xué)班級(jí)人數(shù)的大大提升，對(duì)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)進(jìn)度提出了挑戰(zhàn)。而由于大類(lèi)培養(yǎng)涉及的學(xué)院眾多，同一個(gè)試驗(yàn)班內(nèi)的學(xué)生后續(xù)分流的專(zhuān)業(yè)選擇也很多，這將導(dǎo)致教學(xué)單元內(nèi)的學(xué)生對(duì)同一門(mén)課程的重要性產(chǎn)生不同的認(rèn)知，阻礙教學(xué)質(zhì)量的提升。此外，由于大類(lèi)培養(yǎng)在基礎(chǔ)課程教學(xué)階段需要多個(gè)學(xué)院共同參與、共同協(xié)作，也需要引入研究興趣、學(xué)術(shù)背景、學(xué)術(shù)經(jīng)歷不同的教師參與“工程制圖”課程教學(xué)，這樣一來(lái)，在豐富“工程制圖”課程教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也就制約了課程教學(xué)質(zhì)量的提升。為此，本文針對(duì)中山大學(xué)大類(lèi)培養(yǎng)的實(shí)際情況和“工程制圖”課程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)“工程制圖”課程所面臨的挑戰(zhàn)開(kāi)展系統(tǒng)分析。

（一）后續(xù)專(zhuān)業(yè)不同的問(wèn)題

中山大學(xué)的海洋學(xué)科組群涉及多個(gè)學(xué)院和十幾個(gè)“涉海”專(zhuān)業(yè)，在大類(lèi)培養(yǎng)過(guò)程中，將在學(xué)院層面和專(zhuān)業(yè)層面上涉及大量的院際協(xié)作。中山大學(xué)的海洋學(xué)科群所涉專(zhuān)業(yè)多為海洋科學(xué)和工程相關(guān)的理工科專(zhuān)業(yè)，“工程制圖”是工程語(yǔ)言，也是這些理工科專(zhuān)業(yè)中的基礎(chǔ)課程之一。

在大類(lèi)培養(yǎng)中，基礎(chǔ)和學(xué)科群通識(shí)教育階段結(jié)束后，高年級(jí)本科生將面臨專(zhuān)業(yè)選擇和分流的問(wèn)題，不同的細(xì)分專(zhuān)業(yè)在后續(xù)學(xué)習(xí)中有各自的側(cè)重點(diǎn)和能力需求。在這一情勢(shì)之下，大一本科生的“工程制圖”課程教學(xué)，將面臨學(xué)生因不同的專(zhuān)業(yè)規(guī)劃和專(zhuān)業(yè)選擇帶來(lái)的對(duì)本課程重視程度有別的問(wèn)題。在這一問(wèn)題影響下，選擇某些后續(xù)對(duì)制圖能力要求不高專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，將不再重視“工程制圖”課程，如此一來(lái)將嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。

（二）學(xué)習(xí)興趣不足的問(wèn)題

學(xué)習(xí)興趣對(duì)學(xué)習(xí)質(zhì)量和教學(xué)質(zhì)量具有舉足輕重的影響。Harp和Mayer構(gòu)建了學(xué)習(xí)興趣類(lèi)型體系，在這一體系中，學(xué)習(xí)興趣主要由個(gè)體興趣和情境興趣組成，每一部分包含了多個(gè)層級(jí)內(nèi)容[10]。在這一理論之下，學(xué)習(xí)材料的特征、個(gè)人的知識(shí)背景和傾向等多個(gè)因素都有可能影響學(xué)生對(duì)“工程制圖”課程的學(xué)習(xí)效果。

由于“工程制圖”課程較少涉及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)和理論構(gòu)建，較多地涉及制圖規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等需要識(shí)記的內(nèi)容，課程的知識(shí)體系略顯生硬。為此，如何對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行合理的編排，將較為硬性的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為生動(dòng)靈活的知識(shí)體系，對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要。通過(guò)合理安排課程教學(xué)，將有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)情境興趣，有效提升教學(xué)質(zhì)量，而這一目標(biāo)的達(dá)成有賴(lài)于課程材料的組織和有效的教學(xué)設(shè)計(jì)。

（三）師資的問(wèn)題

結(jié)合中山大學(xué)海洋學(xué)科群的具體特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)在大類(lèi)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐中，將不可避免地需要引入不同學(xué)院和專(zhuān)業(yè)的師資，參與“工程制圖”等多門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)踐。在這一背景之下，各教學(xué)單元的具體執(zhí)教教師的教學(xué)風(fēng)格和知識(shí)背景，將對(duì)教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。

這一影響可以從兩個(gè)方面來(lái)看，首先，由于這些教師來(lái)自不同的專(zhuān)業(yè)方向，知識(shí)背景和研究經(jīng)歷有著較大的差異，這將導(dǎo)致教師的教學(xué)組織和教學(xué)編排有所區(qū)別，可能同一個(gè)學(xué)科群內(nèi)不同教學(xué)班級(jí)之間的教學(xué)質(zhì)量有著顯著差異。其次，由于這些教師的學(xué)科背景不同，結(jié)合其個(gè)人對(duì)各自學(xué)科的理解和對(duì)“工程制圖”課程重要性的經(jīng)驗(yàn)，將有可能影響這些教師在實(shí)際授課過(guò)程中對(duì)課程不同單元的難度把握和教學(xué)設(shè)計(jì)不同。從上述兩個(gè)方面來(lái)看，教師的專(zhuān)業(yè)背景和具體課程設(shè)計(jì)將對(duì)學(xué)科群內(nèi)不同教學(xué)班級(jí)的教學(xué)質(zhì)量有較大影響。

二、改革措施

在大類(lèi)培養(yǎng)的形勢(shì)下，“工程制圖”的課程教學(xué)面臨著三重系統(tǒng)性的挑戰(zhàn)。如何通過(guò)“工程制圖”課程教學(xué)改革，適應(yīng)大類(lèi)培養(yǎng)的新要求，提升教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量是一個(gè)很迫切的問(wèn)題。本文中，將從課程頂層設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)、考核創(chuàng)新、引入課外訓(xùn)練等方面考慮，提出適用于海洋學(xué)科群的“工程制圖”課程教學(xué)改革措施。

（一）課程頂層設(shè)計(jì)

“工程制圖”課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)講授工程制圖的原理及相關(guān)制圖規(guī)范等理論知識(shí)，使學(xué)生掌握基本的識(shí)圖、繪圖能力，能夠通過(guò)圖紙與相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)及畢業(yè)后從事相關(guān)的技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。在本文中，通過(guò)合理的頂層設(shè)計(jì)，對(duì)課程教學(xué)體系和內(nèi)容組成進(jìn)行優(yōu)化，切實(shí)提升教學(xué)效果。

在教學(xué)實(shí)踐中，為協(xié)調(diào)學(xué)時(shí)少而課程內(nèi)容多這一矛盾，應(yīng)合理刪除陳舊過(guò)時(shí)、應(yīng)用面窄的教學(xué)內(nèi)容，壓縮畫(huà)法幾何部分的學(xué)時(shí)，重點(diǎn)介紹點(diǎn)、線、面的投影知識(shí)。通過(guò)對(duì)課程知識(shí)體系的重構(gòu)，有效提升了有限課時(shí)的教學(xué)效率。在完成共性知識(shí)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對(duì)我校海洋學(xué)科群有關(guān)專(zhuān)業(yè)，重點(diǎn)介紹海洋工程制圖相關(guān)知識(shí)，以加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，有效培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)相關(guān)素養(yǎng)與技能。

（二）教學(xué)設(shè)計(jì)

在各課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，以課程內(nèi)容有關(guān)的愛(ài)國(guó)科學(xué)家和工程師為導(dǎo)引，有效結(jié)合課程思政和課程知識(shí)。通過(guò)結(jié)合具體的實(shí)例說(shuō)明相關(guān)知識(shí)的重要性和應(yīng)用范圍，通過(guò)有機(jī)地融合相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景和知識(shí)背景，在課程教學(xué)和實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的制圖能力和工程素養(yǎng)。在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合《標(biāo)注尺寸》《機(jī)件表達(dá)》等章節(jié)養(yǎng)成規(guī)范、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹茍D習(xí)慣，培養(yǎng)以制圖思維能力來(lái)構(gòu)思、分析和表達(dá)工程問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)從制圖能力向工程設(shè)計(jì)能力的拔高。同時(shí)，以相關(guān)實(shí)例，激勵(lì)學(xué)生的愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)精神，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維訓(xùn)練和科學(xué)倫理教育等目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，并激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

（三）考核方式創(chuàng)新

傳統(tǒng)的考核方式可能導(dǎo)致學(xué)生過(guò)度關(guān)注理論知識(shí)的記憶，而忽略了工程素養(yǎng)和制圖能力兩個(gè)維度的提升[11，12]。在大類(lèi)培養(yǎng)的形勢(shì)之下，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)與綜合素質(zhì)，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐提升人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)“工程制圖”課程的考核方式進(jìn)行創(chuàng)新，提升制圖能力和工程素養(yǎng)養(yǎng)成等維度的關(guān)注度，切實(shí)提升課程教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量。本文提出了綜合考核方式：平時(shí)成績(jī)（手繪、上機(jī)作業(yè)、考勤和課堂練習(xí)情況等考查）占30%、制圖大作業(yè)考查占10%、期中手繪考試占10%、CAD上機(jī)操作考核占10%、期末閉卷筆試占40%。與傳統(tǒng)的考核方式相比，本考核方式中的上機(jī)操作部分可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)踐能力的關(guān)注，而制圖大作業(yè)則可以涵蓋重要繪圖知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

（四）引入課外訓(xùn)練

在大類(lèi)培養(yǎng)的背景下，單純依賴(lài)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)難以有效培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)[12]。通過(guò)利用百花齊放的課外訓(xùn)練和活動(dòng)平臺(tái)，可以彌補(bǔ)這一缺陷。針對(duì)海洋學(xué)科群的特點(diǎn)，采用“工程制圖+土木水利及海洋工程”的方式，聚焦工程制圖中的共性問(wèn)題，同時(shí)兼顧海洋學(xué)科群的專(zhuān)業(yè)特色，著力培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種繪圖手段進(jìn)行構(gòu)思、分析和表達(dá)工程問(wèn)題的能力。

（五）初步成效

“工程制圖”是中山大學(xué)在大類(lèi)招生背景下面向大類(lèi)培養(yǎng)的公共平臺(tái)課程，依托該課程，本文開(kāi)展了面向大類(lèi)培養(yǎng)的海洋學(xué)科群“工程制圖”課程教學(xué)改革與探索。在一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐后，分析學(xué)生成績(jī)表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，該課程中某教學(xué)單元中學(xué)業(yè)成績(jī)優(yōu)秀率高達(dá)30%，及格率為99.5%，表明本文有關(guān)的課程改革是有效的，基本實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革的目的。調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)“工程制圖”課程的理解和海洋學(xué)科群專(zhuān)業(yè)課程的認(rèn)識(shí)得到了切實(shí)提升。這充分說(shuō)明，本課程對(duì)學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的啟發(fā)與認(rèn)知起到了重要作用。此外，學(xué)生的工程素養(yǎng)經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)也得的了很大的提升，接近70%的學(xué)生在“工程制圖”大作業(yè)中展現(xiàn)了良好的綜合實(shí)踐能力。上述數(shù)據(jù)和回訪結(jié)果表明，本文相關(guān)的教學(xué)改革措施初具成效。

結(jié)語(yǔ)

本文以中山大學(xué)大類(lèi)培養(yǎng)海洋學(xué)科群組為例，針對(duì)該學(xué)科群組在大類(lèi)培養(yǎng)中“工程制圖”課程教學(xué)中所面臨的挑戰(zhàn)，開(kāi)展了系統(tǒng)性、針對(duì)性的剖析。由于大類(lèi)培養(yǎng)本身存在“寬口徑”目標(biāo)等因素的制約，使得在“工程制圖”課程教學(xué)過(guò)程中，存在著因?qū)W生后續(xù)專(zhuān)業(yè)選擇不同，而對(duì)課程重要性認(rèn)識(shí)不足，以及學(xué)習(xí)興趣不足、課程教師專(zhuān)業(yè)背景不同等引起的對(duì)教學(xué)重點(diǎn)設(shè)置存在偏差等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文結(jié)合中山大學(xué)的特點(diǎn)和海洋學(xué)科群組的需求，開(kāi)展了囊括更新課程頂層設(shè)計(jì)、革新教學(xué)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新考核方式和引進(jìn)大量課外實(shí)踐等“工程制圖”課程改革路徑探索。經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)效果評(píng)估發(fā)現(xiàn)，采用本文所提出的系列措施后，海洋學(xué)科群本科生在“工程制圖”課程知識(shí)掌握和工程素養(yǎng)養(yǎng)成等維度上有了顯著的提升，課程教學(xué)效果良好。本文研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將為大類(lèi)培養(yǎng)相關(guān)課程改革和教學(xué)質(zhì)量的提升提供參考借鑒。

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Teaching Reform of “Engineering Graphics” for General Training

MA Jian-juna， HUANG Lin-chongb， DANG Wen-ganga， YANG Hong-weia

（a. College of Civil Engineering， b. College of Aeronautics and Astronautics， Sun Yat-sen University， Guangzhou， Guangdong 510275， China）

Abstract： “General training” is a new exploration of undergraduate education and training mode carried out by many colleges and universities under the current “double first-class” construction. How to coordinate the important basic science and engineering course of “Engineering Graphics” according to the construction goal of “general training”， is the key to improving the quality of “l(fā)arge-scale training” of the marine discipline group. This paper focuses on the three major challenges faced by the marine discipline group in the teaching of “general training”， such as lack of interest in students’ learning. Relying on the courses of “general training”， a comprehensive curriculum reform and exploration including the top-level design of the curriculum has been carried out. Through a series of teaching reforms and exploration methods， the teaching effect of “Engineering Graphics” course of the marine discipline group and the engineering quality of students have been greatly improved.

Key words： general training; Engineering Graphics; teaching reform; exploration