基于新工科背景的工程制圖案例型教學(xué)的思考與探索

王旭磊，關(guān)莉，高陽，黃亞博，陳雷明

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 材料學(xué)院，河南鄭州 450046）

工程制圖基礎(chǔ)在工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是解決工程問題的重要技術(shù)基礎(chǔ)，被定性為“技術(shù)基礎(chǔ)課”。新中國成立后，工程建設(shè)如火如荼，工程制圖成了高等教育的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一。1957年，教育部邀請(qǐng)?zhí)K聯(lián)專家在清華大學(xué)舉辦的畫法幾何及機(jī)械制圖教學(xué)研究進(jìn)修班，培養(yǎng)出了數(shù)十位高等院校制圖骨干教師，為工程制圖學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展發(fā)揮了中流砥柱的作用[1-3]。眾所周知，工程圖樣是工程界的“技術(shù)語言”，它承擔(dān)著具體零部件的設(shè)計(jì)理念與工程信息的傳遞與表達(dá)[4-6]。通過工程制圖知識(shí)的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力、識(shí)圖與繪圖的能力，培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)與科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

2017年2 月，教育部提出新工科建設(shè)要求，隨后，教育部辦公廳公布首批新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目。2020年5月，為推進(jìn)新工科建設(shè)再深化、再拓展、再突破、再出發(fā)，推動(dòng)高校加快體制機(jī)制創(chuàng)新，做好未來科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才的前瞻性和戰(zhàn)略性培養(yǎng)，搶占未來科技發(fā)展先機(jī)，教育部決定在高等學(xué)校培育建設(shè)一批未來技術(shù)學(xué)院[7-9]。這些舉措都體現(xiàn)了國家對(duì)新工科發(fā)展的重視。新工科建設(shè)的“天大行動(dòng)”中提出了“六問一探索”，其中，“問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系；問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段；問國際前沿立標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)工程教育國際競(jìng)爭(zhēng)力”，這三問指引了工程教育的新方向和新思路[10]。面對(duì)新的科技發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，工程制圖基礎(chǔ)教育改革勢(shì)在必行，創(chuàng)新教育方式與手段是教育改革的重要途徑。

基于新工科建設(shè)要求，國際本科生工程教育互認(rèn)體系的建立，工程制圖基礎(chǔ)教育改革的不斷發(fā)展，本文提出了工程制圖基礎(chǔ)案例型教學(xué)的新思考，并進(jìn)行實(shí)踐探索。通過對(duì)課堂模式、教學(xué)方式和知識(shí)傳授手段等內(nèi)容改革創(chuàng)新，構(gòu)建了案例型教學(xué)新模式，強(qiáng)調(diào)從“多而全”向“少而精”的理念過渡，強(qiáng)化學(xué)生主體學(xué)習(xí)地位，興趣引領(lǐng)，價(jià)值取向，以期為工程制圖基礎(chǔ)的高質(zhì)量教學(xué)提供借鑒。

1 工程制圖基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀

工程制圖基礎(chǔ)教學(xué)經(jīng)過65年的發(fā)展與改革，取得了一系列的成果，先進(jìn)的教學(xué)理念不斷被采納。與此同時(shí)，新技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，需要新時(shí)代的工程技術(shù)人才。工程制圖教育現(xiàn)狀與新工科建設(shè)要求的不匹配，需要課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)更新教育理念，對(duì)工程制圖基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新。

1.1 “大而全”與“小而精”的矛盾

當(dāng)前，各院校為了順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，紛紛提出了“大而全”的教學(xué)課程，除開設(shè)了更多的公共基礎(chǔ)課外，還增設(shè)了滿足學(xué)生興趣的選修課程。擴(kuò)大課程體量的同時(shí)，原有課程的課時(shí)被逐步壓縮。早期的本科生工程圖學(xué)，機(jī)械類專業(yè)授課時(shí)間高達(dá)220課時(shí)，非機(jī)械類專業(yè)授課時(shí)間為180課時(shí)；教學(xué)改革后，該課程授課時(shí)間縮減到72或80課時(shí)，工程制圖基礎(chǔ)的教學(xué)課時(shí)已壓縮到48或32課時(shí)[11-13]。

課時(shí)的壓縮勢(shì)必帶來教學(xué)內(nèi)容的相應(yīng)轉(zhuǎn)變，側(cè)重理論教學(xué)就會(huì)減弱實(shí)踐環(huán)節(jié)，這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生繪圖能力較差；側(cè)重實(shí)踐教學(xué)則會(huì)遺漏有關(guān)理論知識(shí)的講解，導(dǎo)致缺少標(biāo)準(zhǔn)要求的基本繪圖知識(shí)。在實(shí)際教學(xué)過程中，想要盡可能多地教授學(xué)生相關(guān)制圖知識(shí)，但有限的課時(shí)限制了習(xí)題集的講解。尺規(guī)作圖講解比較耗時(shí)，耽誤了已有計(jì)劃理論講解的內(nèi)容，不得已順延講解或者壓縮講解內(nèi)容。這兩種情況的出現(xiàn)，均對(duì)高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)工程制圖基礎(chǔ)教學(xué)不利，無法達(dá)到新工科的要求，也無法實(shí)現(xiàn)一流課程的建設(shè)。最終，導(dǎo)致課程教學(xué)不能達(dá)到新時(shí)代培養(yǎng)工程技術(shù)人才的目的。因此，“大而全”與“小而精”的矛盾凸顯。

1.2 課堂模式多樣

開課初期，工程制圖基礎(chǔ)課程的課堂模式主要是線下課堂，課時(shí)多，人數(shù)少，所講解的理論內(nèi)容翔實(shí)，學(xué)生實(shí)踐繪圖功底強(qiáng)，此種課堂模式的不足之處是課程時(shí)間跨度大。現(xiàn)在，工程制圖基礎(chǔ)的課堂模式多樣，線上教學(xué)和線下課堂教學(xué)等形式并存，多樣化的課堂形式勢(shì)必會(huì)帶來講解內(nèi)容的差異性、知識(shí)理解思維的差異性和理論深度的差異性[14]。一方面，線上網(wǎng)絡(luò)課堂使得學(xué)生對(duì)線下課堂的專注度下降，部分學(xué)生在線下課堂不認(rèn)真聽講，覺得課下可以去某些網(wǎng)站找相關(guān)視頻學(xué)習(xí)。課堂認(rèn)真聽講，對(duì)于不理解的知識(shí)點(diǎn)課下再利用線上內(nèi)容學(xué)習(xí)，這樣會(huì)達(dá)到鞏固知識(shí)的目的；倘若課上不認(rèn)真學(xué)習(xí)，寄希望于課下的網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)，無疑是事倍功半。另一方面，內(nèi)容、思維和深度存在差異性，通過網(wǎng)絡(luò)課堂的學(xué)習(xí)會(huì)讓知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)更加混亂。因此，課堂模式多樣化具有積極的作用，但會(huì)混淆課程內(nèi)容的教學(xué)。只有規(guī)范化、具體化和統(tǒng)一化的網(wǎng)絡(luò)課堂模式才能更好地實(shí)現(xiàn)“線上課堂+線下課堂”的協(xié)調(diào)配合，最終實(shí)現(xiàn)工程制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)的理想效果。

1.3 授課方式多變

傳統(tǒng)工程制圖授課方式主要是黑板板書+尺規(guī)作圖，課堂內(nèi)容吸引力不足。隨著多媒體的出現(xiàn)，工程制圖授課方式出現(xiàn)了板書+多媒體PPT的形式，多媒體的出現(xiàn)提高了教學(xué)內(nèi)容的講解效率。然而，在多媒體上講解過多的內(nèi)容，缺乏實(shí)踐操作性，學(xué)生雖已掌握課堂內(nèi)容，卻無法完成實(shí)際工程繪圖。此外，課堂互動(dòng)相對(duì)變少，教師無法了解學(xué)生知識(shí)掌握情況。2020年至2022年，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，工程制圖基礎(chǔ)課程授課方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃€上虛擬數(shù)字授課為主、以線下課堂授課為輔，具體教學(xué)效果不盡如人意。授課方式的現(xiàn)代化推進(jìn)了工程制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)組織形式的多樣化，需要因時(shí)制宜、因人制宜和因地制宜，通過兩種甚至是幾種方式的協(xié)調(diào)配合，使工程制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)效果達(dá)到最大化，應(yīng)該是課程改革努力的目標(biāo)。

2 案例型教學(xué)的思考與實(shí)踐探索

科技的進(jìn)步帶來了課堂模式和授課方式的多樣化。新工科建設(shè)的新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化是實(shí)施《中國制造2025》的強(qiáng)有力保障。工程制圖基礎(chǔ)作為工程領(lǐng)域重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障，應(yīng)該按照新工科建設(shè)要求不斷改革，創(chuàng)新教學(xué)模式，順應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。

2.1 案例型教學(xué)的思考

面對(duì)“大而全”的課程，為追求“小而精”的教學(xué)目的，需要探求新的授課模式。現(xiàn)今授課模式和方式的多樣化，應(yīng)找到最佳的契合點(diǎn)，從而使工程制圖基礎(chǔ)課堂教學(xué)效果最大化。工程制圖基礎(chǔ)課時(shí)縮減，傳統(tǒng)的授課方式已經(jīng)不能適應(yīng)教學(xué)要求，必須創(chuàng)新教學(xué)思路。線上教學(xué)拓展了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時(shí)空，已經(jīng)成為線下課堂輔助教學(xué)手段?；诖?，案例型教學(xué)便能夠緩解“大而全”與“小而精”的矛盾。同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的合理分配，運(yùn)用案例，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。此外，案例型教學(xué)也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬場(chǎng)景的利用，最大化利用先進(jìn)的教學(xué)模式。

2.2 案例型教學(xué)的實(shí)踐探索

基于上述工程制圖案例型教學(xué)的思考，本文提出了一種案例型教學(xué)的模式，如圖1所示。首先，確定一個(gè)或者幾個(gè)案例，也可以是一個(gè)案例庫。通過對(duì)案例知識(shí)點(diǎn)的篩選和聚焦，分析所選案例是否合適。如果選擇案例可行，就進(jìn)入下一個(gè)準(zhǔn)備階段；如果選擇的案例不能較為全面覆蓋所講解的知識(shí)點(diǎn)，則放棄該案例，再挑選其他備用案例。在確定好選擇的案例可行之后，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的梳理，進(jìn)入教學(xué)準(zhǔn)備階段，通過選擇案例進(jìn)行課堂知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)與拓展。在著手準(zhǔn)備教學(xué)教案的同時(shí)，號(hào)召學(xué)生積極參與視頻繪圖實(shí)踐案例的制作。課堂案例教學(xué)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作視頻案例或者實(shí)體案例。通過學(xué)生的積極參與，一方面，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，另一方面，學(xué)生進(jìn)一步鞏固了課堂案例所學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)。經(jīng)過一個(gè)周期的“課堂案例教學(xué)、視頻案例或者實(shí)體案例的制作與展示”循環(huán)后，考核所選擇案例的實(shí)用性與課程目標(biāo)達(dá)成度，反饋至案例庫，進(jìn)行再次篩選。如此循環(huán)，經(jīng)過一階段的課程教學(xué)建設(shè)，能夠建立完備的工程制圖基礎(chǔ)教學(xué)案例庫。

圖1 工程制圖基礎(chǔ)案例型教學(xué)模式

在工程制圖案例型教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)從“多而全”向“少而精”的理念過渡，強(qiáng)化學(xué)生主體學(xué)習(xí)地位，提高學(xué)生課程建設(shè)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生工程制圖興趣，提高學(xué)生工程制圖能力。通過案例型教學(xué)，解決當(dāng)前工程制圖基礎(chǔ)課時(shí)量少的問題，成功實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)工程制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)效果最大化，充分提高課程教學(xué)質(zhì)量，滿足新工科建設(shè)要求和專業(yè)人才培養(yǎng)要求。

3 結(jié)語

工程制圖在工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是理工科本科生必須掌握的一門基礎(chǔ)技能。新時(shí)代經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，使得工程制圖課堂模式和教學(xué)方式多樣化，工程制圖基礎(chǔ)的案例型教學(xué)模式可以解決課時(shí)量少與知識(shí)內(nèi)容多的矛盾，促進(jìn)線上線下協(xié)調(diào)統(tǒng)一。此外，工程制圖案例型教學(xué)模式能夠提高學(xué)生參與案例建設(shè)的積極性，激發(fā)學(xué)生對(duì)工程制圖學(xué)習(xí)的興趣。通過階段性的案例教學(xué)實(shí)踐，豐富教學(xué)案例庫，能夠促進(jìn)工程制圖案例型教學(xué)的順利進(jìn)行。工程制圖案例型教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)新時(shí)代工程技術(shù)人才。