新工科背景下土木工程制圖課程教學(xué)改革探討

楊福劍 趙浩楠 劉少峰 馮曉九 馬天暢

摘要 土木工程制圖作為土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，實(shí)踐性要求很高，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已無法滿足新工科背景下培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的要求。如何在有限的課程時(shí)間內(nèi)改革教學(xué)模式以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，值得思考。以此為背景，文章通過分析現(xiàn)有課程在教學(xué)內(nèi)容和教育方法等方面存在的問題，針對土木工程制圖課程教學(xué)改革進(jìn)行探討，提出提高該課程教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)改革方法。

關(guān)鍵詞 土木工程制圖；新工科；教學(xué)改革；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.6.034

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的開展，“新工科”理念的推進(jìn)，標(biāo)志著我國的高等教育邁入了高質(zhì)量發(fā)展的新時(shí)代，同時(shí)也意味著新時(shí)代我國高等教育改革站在了新的歷史起點(diǎn)上。在“新工科”理念的背景下，一些傳統(tǒng)的學(xué)科，包括土木工程專業(yè)的課程教學(xué)亟須改革創(chuàng)新。土木工程制圖是土木工程專業(yè)學(xué)生最早接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是大學(xué)階段啟蒙學(xué)生工程意識(shí)，建立工程概念、培養(yǎng)空間思維能力的課程[1]。

我國高等教育的傳統(tǒng)模式是課堂上大多以老師講課為主，學(xué)生參與度低，且留給學(xué)生思考及實(shí)踐的時(shí)間極少，大部分學(xué)生在課后都不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐操作，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率不高、基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢。為適應(yīng)“新工科”理念，高等教育課程改革刻不容緩[2]?！靶鹿た啤崩砟钍菍I(yè)知識(shí)、相關(guān)技能應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)模式特點(diǎn)是以實(shí)際生產(chǎn)的需要為核心同時(shí)重視教育中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在這種時(shí)代大潮之下，土木工程制圖課程作為一門既強(qiáng)調(diào)理論又注重實(shí)踐的課程，對于該課程教學(xué)改革方面的研究具有重要意義。

1土木工程制圖教學(xué)現(xiàn)狀及問題

土木工程制圖課程的授課內(nèi)容可分為畫法幾何和土木工程制圖兩個(gè)部分，畫法幾何部分以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、邏輯思維能力及對三維立體空間幾何形體的思維能力為教學(xué)目標(biāo)，它是土木工程制圖投影理論的基礎(chǔ)，具有實(shí)踐性強(qiáng)、理論復(fù)雜的特點(diǎn)。土木工程制圖部分以了解空間形體的形象、掌握繪制和閱讀專業(yè)工程圖樣的基本功，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度為教學(xué)目標(biāo)。圖紙是從事土建類工作相關(guān)技術(shù)人員的一種重要的語言，它化抽象為具體，是工程界交流表達(dá)的重要工具，同時(shí)也是工程施工管理等必不可少的技術(shù)資料[3]。因此，就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)課程過程中嚴(yán)格要求自己，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。

1.1教學(xué)內(nèi)容繁多，但學(xué)時(shí)少

隨著高校教育改革的推進(jìn)，壓縮了土木工程制圖課程的課時(shí)。土木工程制圖課程內(nèi)容相對較多且畫法幾何部分概念抽象，導(dǎo)致教師在授課過程中只能采取“滿堂灌”的形式，教學(xué)效果并不理想。土木工程制圖重理論和實(shí)踐，光是聽課是無法讓學(xué)生真正的學(xué)會(huì)讀圖和繪圖。大多數(shù)高校的土木工程專業(yè)在大一時(shí)并沒有細(xì)分，通常是在“大土木”的模式下，而專業(yè)課往往是從大二才開始授課，此時(shí)大多數(shù)學(xué)生不了解專業(yè)相關(guān)知識(shí)也不懂結(jié)構(gòu)。教師在授課時(shí)需要對土建相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講解，這就導(dǎo)致授課內(nèi)容的增加且授課跨度增大。

在大學(xué)期間教師與學(xué)生的交流通常被局限于課堂教學(xué)時(shí)間，如果教學(xué)任務(wù)繁重，留給師生交流的時(shí)間往往只有課間十分鐘。有些學(xué)生會(huì)主動(dòng)找老師交流，但大部分學(xué)生往往選擇不交流。師生缺乏交流，這就導(dǎo)致學(xué)生的疑難問題日益累積，進(jìn)而對該課程產(chǎn)生畏懼。課堂內(nèi)容多，課后作業(yè)多，大多數(shù)學(xué)生敷衍完成，且課后學(xué)習(xí)效率遠(yuǎn)不如在課堂上。尤其是對于學(xué)習(xí)態(tài)度不積極的學(xué)生，課后布置的作業(yè)并沒有太大的鍛煉價(jià)值[4]。

1.2教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)需求不符

現(xiàn)在國家處于大力發(fā)展城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新時(shí)代，產(chǎn)生許多新的生產(chǎn)工藝技術(shù)，而學(xué)校安排的教學(xué)內(nèi)容并沒有與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，學(xué)生也無法及時(shí)學(xué)習(xí)到最新的施工工藝技術(shù)。目前高校土木工程制圖課程的教學(xué)還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在授課時(shí)沒有將先進(jìn)的生產(chǎn)工藝與課堂內(nèi)容結(jié)合，因此滿足不了當(dāng)前“新工科”背景下培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的需要。

1.3教學(xué)方法落后

對于剛進(jìn)入學(xué)校的大一新生來說，由于沒有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備且缺乏生產(chǎn)實(shí)踐基礎(chǔ)，很難真正地理解抽象的理論知識(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)有利于學(xué)生對老師的授課內(nèi)容更好地消化、運(yùn)用。削減習(xí)題課和制圖課等實(shí)踐環(huán)節(jié)一方面影響了該課程的教學(xué)質(zhì)量，另一方面也削弱了學(xué)生的創(chuàng)造能力。土木工程制圖的傳統(tǒng)教學(xué)方式是以PPT展示的教學(xué)形式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，而該課程又涉及許多三維結(jié)構(gòu)，用二維的PPT圖片或圖紙對三維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋，學(xué)生感受不直觀，無法真正理解教師所教的內(nèi)容。

1.4學(xué)生對該門課興趣不高

土木工程制圖課程通常安排在大一學(xué)年，學(xué)生對新的環(huán)境、新的授課模式還未完全適應(yīng)，并且大學(xué)老師的授課方法不同于高中時(shí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)反復(fù)講解，而是節(jié)奏快、內(nèi)容多，學(xué)生沒有一定的知識(shí)積累，面對這樣一門課的時(shí)候，往往感到畏懼甚至產(chǎn)生對該課程的消極情緒，這將直接影響該課程的教學(xué)質(zhì)量。

學(xué)生剛開始認(rèn)為這門課程是學(xué)習(xí)建筑、橋梁等制圖，但隨著課程的深入學(xué)生發(fā)現(xiàn)課程教授的是難度較大的投影理論方法，與想象的內(nèi)容存在一定的差別。并且他們由于沒有經(jīng)歷過相關(guān)實(shí)習(xí)，沒有學(xué)習(xí)過工程結(jié)構(gòu)相關(guān)的課程導(dǎo)致對結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有一定的理解[5]，而缺乏一定的想象能力，因此大部分學(xué)生反映這門課程難度較高，學(xué)習(xí)效率不高、聽課效果較差。

1.5考試評價(jià)系統(tǒng)不健全

對于課程考核，有少部分老師以最終期末成績作為課程的考核方式，忽略過程性考核，以至于學(xué)生在實(shí)踐、上課討論互動(dòng)環(huán)節(jié)積極性不高，從而學(xué)習(xí)成績和空間想象能力也得不到提高。雖然大多數(shù)老師采用期末與平時(shí)成績相結(jié)合的考核形式，但是由于平時(shí)成績占比較低，也會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生認(rèn)為期末前幾天復(fù)習(xí)就會(huì)拿到相應(yīng)學(xué)分，在上課時(shí)不認(rèn)真聽講，平時(shí)習(xí)題不認(rèn)真做。為了得到高分，很多學(xué)生把大部分的時(shí)間用在期末考試前的習(xí)題練習(xí)上，從而忽視了實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

2土木工程制圖課程教學(xué)改革的建議

2.1調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求

高校為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，應(yīng)摒棄傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)理念，在課堂上多讓學(xué)生討論，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，鍛煉學(xué)生的思考能力。在授課內(nèi)容上應(yīng)多貼合生活實(shí)際，擴(kuò)展課外內(nèi)容，尤其是在進(jìn)行理論部分的教學(xué)時(shí)更應(yīng)該從身邊的實(shí)際出發(fā)，建立教材與實(shí)際工程之間的聯(lián)系。此外，應(yīng)打破學(xué)生認(rèn)為理論部分與工程制圖無關(guān)的想法，在授課時(shí)將這些晦澀難懂的理論知識(shí)穿插于實(shí)際工程的應(yīng)用中?，F(xiàn)實(shí)工程案例的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生更直接地了解專業(yè)知識(shí)如何在工程實(shí)例中運(yùn)用，同時(shí)也更明確教學(xué)目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

空間想象力能力的培養(yǎng)，一是要善于觀察，二是要勤于思考，三是要勤于動(dòng)手。在講授課程時(shí)，教師要對學(xué)生的空間想象能力進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)，具體方法可以借助于紙板、橡皮泥等工具，對教材中工程圖樣加深理解。在課堂中注意由淺及深、由表及里、循序漸進(jìn)，在授課過程中要特別注意側(cè)重點(diǎn)的劃分。

2.2改革教學(xué)方法，提升教學(xué)質(zhì)量

新工科背景下，高校課堂教學(xué)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代大潮，制訂授課新計(jì)劃，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)過程考核。教師可采用分組學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法，將學(xué)生的平時(shí)成績依據(jù)小組表現(xiàn)、課堂成績、課后作業(yè)、習(xí)題成績來評定以此激勵(lì)學(xué)生相互幫助，共同學(xué)習(xí)。除此之外，講課內(nèi)容應(yīng)與課后作業(yè)相結(jié)合，教師可以按照學(xué)生課堂練習(xí)及課后作業(yè)的完成情況，采用差異化教學(xué)和個(gè)別化指導(dǎo)的教學(xué)方法，同時(shí)也可組織學(xué)生開展課后討論及專業(yè)匯報(bào)活動(dòng)[6]。

隨著網(wǎng)課、云課堂逐漸進(jìn)入大學(xué)的日常授課中，上面所說的課程內(nèi)容與課時(shí)不匹配問題，可以通過線上線下教學(xué)相結(jié)合的方式來解決。線下教學(xué)即教師當(dāng)堂講授內(nèi)容，線上教學(xué)可以通過“慕課”“學(xué)習(xí)通”及發(fā)布視頻訓(xùn)練來完成。參考做法如下：線下課堂進(jìn)行知識(shí)理論講解，課后布置習(xí)題及實(shí)踐練習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步消化課程內(nèi)容，同時(shí)提供相應(yīng)的線上網(wǎng)課視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)，教師可以在網(wǎng)上對學(xué)生提出的問題進(jìn)行答疑解惑。線上線下課堂相結(jié)合的模式，不僅為教師爭取了授課時(shí)間，還給學(xué)生提供了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的平臺(tái)，有助于對學(xué)生自學(xué)能力、思考能力的培養(yǎng)。

隨著CAD、BIM、Solidworks技術(shù)的引進(jìn)，教師在授課過程中應(yīng)增強(qiáng)自己的計(jì)算機(jī)繪圖能力，將這些軟件引入課堂，給學(xué)生演示如何虛擬實(shí)現(xiàn)二維圖紙與三維模型之間的轉(zhuǎn)換過程，增加教學(xué)的豐富性、生動(dòng)性。通過電腦去展現(xiàn)人腦無法想象的空間幾何體關(guān)系，在三維建模過程中學(xué)生的空間想象能力也會(huì)不斷得到提高，不僅可以較好地學(xué)習(xí)本課程，還能為之后CAD的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。另外也可以引進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，對推動(dòng)課堂效果也有積極的作用。

2.3改變教學(xué)理念，增加思政教育

向“以學(xué)生為中心”的成果導(dǎo)向式教育模式（Outcomesbased Education， OBE）轉(zhuǎn)變。通過課內(nèi)外教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來的能力。在課堂上，教師應(yīng)學(xué)會(huì)觀察學(xué)生的狀態(tài)。師者，所以傳道授業(yè)解惑也，教師只有了解學(xué)生的疑惑才可以解答他們的疑惑。自學(xué)是當(dāng)今社會(huì)不可或缺的一種能力，教師在授課過程中注重學(xué)生的主體地位，有利于培養(yǎng)他們的自學(xué)能力，提高教學(xué)質(zhì)量。對于相對簡單的題目、案例，可以鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)去講，這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的思考能力，還可以活躍課堂的氣氛。

師者，不僅僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，也是學(xué)生人生道路上的引導(dǎo)者，作為教師更該在課堂上傳輸正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。在課程教學(xué)過程中，找到契合點(diǎn)將思政元素融入專業(yè)知識(shí)的教學(xué)當(dāng)中。具體來說，土木工程學(xué)科與我們的生活息息相關(guān)，且無處不在，教師在授課過程中挖掘思政素材，例如可以引入工程實(shí)例（如某工程事故）來告誡學(xué)生，作為一名土木人應(yīng)當(dāng)遵守各項(xiàng)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保質(zhì)保量進(jìn)行工程開發(fā)建設(shè)。通過這些工程實(shí)例的講解來提高學(xué)生的責(zé)任心，樹立正確的工程觀念。

3總結(jié)與展望

土木工程制圖是土木工程類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程，貫穿于日后的專業(yè)學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及工作中。目前，土木工程制圖課程教學(xué)存在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)不匹配、學(xué)生興趣不高、缺乏空間想象能力、教學(xué)方法落后等問題?？梢杂脤⒐こ虒?shí)例貫穿課堂、引入課程設(shè)計(jì)、線上線下教學(xué)相結(jié)合等方法應(yīng)對。如何保證教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量，是高校教師在教學(xué)過程中需要不斷思考的問題。

綜上所述，為滿足應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)模式的需要，高校的土木工程制圖專業(yè)課程教師需要結(jié)合現(xiàn)狀、順應(yīng)時(shí)代大潮，以更先進(jìn)的教學(xué)思想、教學(xué)方法將該課程的教學(xué)落到實(shí)處，保證教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（新工科）（202002129001）；常州大學(xué)教育教學(xué)研究課題（GJY2020044）。

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