《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材開發(fā)研究與實踐

摘 要：本文旨在論述《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材開發(fā)思路、目標、現(xiàn)狀分析、研究內(nèi)容和實踐應用。文章強調了以學生為核心的教育觀念，并根據(jù)行業(yè)的實際需求來設定教學目標。分析了現(xiàn)行教材內(nèi)容存在局限性、教學方法和教材不相適應、實踐環(huán)節(jié)欠缺等問題?；诖?，提出了新形態(tài)教材內(nèi)容創(chuàng)新之處，主要表現(xiàn)為融合最新鐵路工程案例、加入CAD技術前沿運用、優(yōu)化教材內(nèi)容設計與呈現(xiàn)形式等。并探討了新形態(tài)教材在教學中的實施情況和學生學習效果的評估。通過上述研究，其目的在于提高鐵路工程制圖及CAD教學質量及成效，培養(yǎng)出適應產(chǎn)業(yè)需要的高素質技術技能型人才。

關鍵詞：鐵路工程制圖 CAD 新形態(tài)教材 教學改革 實踐應用

在鐵路行業(yè)飛速發(fā)展的今天，鐵路工程制圖及CAD技術人才需求量也越來越大。傳統(tǒng)教學模式與教材內(nèi)容已經(jīng)很難適應目前業(yè)界對于人才高標準的需求。所以，研發(fā)一套既符合現(xiàn)代教育理念，又密切結合產(chǎn)業(yè)需要的新形態(tài)教材具有十分重要的意義。文章將以教材開發(fā)的思路和目標為切入點，通過對現(xiàn)行教材局限性的分析，提出新形態(tài)教材內(nèi)容創(chuàng)新及結構設計，論述其教學實踐應用成效，以期望對鐵路工程制圖及CAD的教學提供一種新思路，新途徑。

1 《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材開發(fā)的理念與目標

1.1 以學生為中心的理念

現(xiàn)代教育改革背景之下，鐵路工程制圖及CAD教材編寫思路逐漸向學生為主轉變。傳統(tǒng)教學模式是以教師講授為主，學生被動地接收知識，該模式對學生主動學習能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有明顯缺陷。編寫新形態(tài)教材就是要改變現(xiàn)狀，并通過各種教學手段與資源整合，創(chuàng)設以學生學習為主的環(huán)境。新教材將以學生學習體驗為主線，以互動性較強的內(nèi)容及多媒體資源的導入來激發(fā)學生學習的興趣與熱情。教材設計會突出知識的實用性、應用性，有利于學生在學習的過程中把理論知識循序漸進地轉變?yōu)閷嶋H操作技能。新教材也會提供多元化的學習路徑與資源來適應不同同學的學習需要與節(jié)奏。比如對基礎比較好的同學能給出更深刻、更復雜的知識；對基礎薄弱學生可增加輔導與支持資源。

1.2 結合行業(yè)需求的目標設定

在新形態(tài)教材編寫中，密切結合行業(yè)需求制定目標非常關鍵。鐵路工程技術突飛猛進，產(chǎn)業(yè)對人才需求越來越大。傳統(tǒng)教材常因更新不夠及時而不能體現(xiàn)最新技術發(fā)展及行業(yè)標準，使學生學得內(nèi)容脫離實際需要。對此，新教材在目標設定上充分考慮了行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)及趨勢，以保證學生學習知識與實際工作需要密切結合。在新教材中會介紹最新鐵路工程案例、技術應用實例等內(nèi)容，并通過實際工程、數(shù)據(jù)幫助學生了解、掌握最新技術與方法。新教材把重點放在對學生實際操作能力及解決問題能力的培養(yǎng)上，并通過增設實踐環(huán)節(jié)及項目訓練等方式來促進學生對真實工作環(huán)境適應能力及競爭力的提高。新教材在編寫過程中也會緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)及專家，并定期對內(nèi)容進行更新、調整，以保證始終體現(xiàn)行業(yè)最新需要及發(fā)展方向。

2 《鐵路工程制圖與CAD》教材現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)有教材內(nèi)容的局限性

現(xiàn)行《鐵路工程制圖與CAD》教材在內(nèi)容上有較大局限性，很難滿足現(xiàn)代教育及行業(yè)發(fā)展需要。教材內(nèi)容比較陳舊、更新速度慢，許多新技術、新方法不能及時融入教材中去，使學生所學內(nèi)容脫離現(xiàn)實工作需要?，F(xiàn)有教材多注重理論講解而缺少實際應用與案例分析，使學生很難把所學的理論知識轉化成實際的操作技能。教材內(nèi)容安排簡單，互動性、趣味性不強，很難調動學生學習的興趣與積極性。這些局限性在影響學生學習效果的同時，也妨礙著學生全面發(fā)展可能。

2.2 教學方法與教材的不匹配

既有《鐵路工程制圖與CAD》教材和教學方法常出現(xiàn)不配套問題，從而影響教學效果。傳統(tǒng)教學方法以教師講授為主，學生被動接受為輔，互動與實踐環(huán)節(jié)欠缺，很難適應現(xiàn)代教育培養(yǎng)學生綜合能力的需要。且已有教材內(nèi)容多偏重于理論，實用性不強，案例分析不多，很難支撐互動性與實踐性相結合的教學方法。這種失配現(xiàn)象造成了教學過程中學生學習主動性與參與度較低，學習效果不盡如人意。

2.3 實踐環(huán)節(jié)在教材中的缺失

目前的《鐵路工程制圖與CAD》課本存在實踐環(huán)節(jié)不足等問題。理論知識雖然其重要性不可忽視，但是缺少實踐操作與運用的時機，使學生很難把學到的知識變成實際技能。在實際的教學當中，很多學生都反映雖然對理論知識的掌握比較牢固，但是面對實際的工程項目，常常會覺得束手無策。這一現(xiàn)象既影響學生學習效果，又弱化學生處理實際工程問題。

3 《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材開發(fā)研究

3.1 新形態(tài)教材的內(nèi)容創(chuàng)新

3.1.1 融入最新鐵路工程案例

新形態(tài)教材應將最新鐵路工程案例納入其內(nèi)容中，以幫助學生理解并掌握目前行業(yè)最新發(fā)展及技術應用情況。通過實際工程案例使學生對繁雜的理論知識有了更加直觀地認識，提高了學習興趣與積極性。這些實例既可展現(xiàn)最新工程技術，又可給同學們提供有價值的借鑒與學習經(jīng)驗，促進同學們提高解決現(xiàn)實問題的能力。如可選擇最近建成的大型鐵路工程項目對其設計，施工及運營各環(huán)節(jié)進行詳細描述，并通過真實的資料及圖紙使學生對項目整體情況及細節(jié)有所了解。同時也可約請參加該項目的專家、工程師交流經(jīng)驗與體會，以幫助同學們深入了解并掌握最新技術與方法。這一內(nèi)容創(chuàng)新既能夠提升教材實用性與趣味性，又能夠強化學生職業(yè)素養(yǎng)與競爭力，從而為學生今后的職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎。

3.1.2 增加CAD技術的前沿應用

在CAD技術日益進步的今天，新形態(tài)教材中應該加入前沿應用，讓學生獲得最新設計工具與手段。其中不僅有傳統(tǒng)CAD軟件的運用，還涉及3D建模，虛擬現(xiàn)實等新興技術在其中的運用。通過介紹這些前沿內(nèi)容，可以使學生對現(xiàn)代設計技術有更深入地了解與運用，增強他們的專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)。舉例來說，我們可以深入探討CAD技術在鐵路工程設計中的多方面應用，這包括但不限于線路設計、橋梁設計和隧道設計等各個環(huán)節(jié)的具體操作和技術細節(jié)。同時也可引入3D建模與虛擬現(xiàn)實技術來輔助學生對虛擬環(huán)境的設計與仿真，增強他們的設計能力與空間想象力。這一內(nèi)容創(chuàng)新既能夠加強教材的吸引力與實用性，又能夠幫助學生在今后的職業(yè)發(fā)展中更好地滿足職業(yè)發(fā)展需要，提高學生的職業(yè)競爭力。

3.2 新形態(tài)教材的結構設計

3.2.1 模塊化的章節(jié)安排

新形態(tài)教材在結構設計上應該采取模塊化章節(jié)編排，以方便學生按照學習進度與興趣進行學習內(nèi)容選擇。每一個單元都是獨立成章的，內(nèi)容覆蓋了基礎知識到高級應用等方方面面。該設計既加強了教材靈活性，又適應了不同水平學生學習的需要，促進了學生全面發(fā)展。如教材內(nèi)容可劃分為基礎模塊，進階模塊與應用模塊等，基礎模塊以基本概念與原理的闡述為主，進階模塊對復雜的理論與技術進行深入地討論，應用模塊注重實際操作與案例分析。通過這一模塊化章節(jié)編排，使學生能夠根據(jù)自身學習情況自主地選擇學習路徑與進度，促進學習效果與效率的提高。另外，模塊化設計也方便教師依據(jù)教學需求對教學內(nèi)容與方案進行靈活調整，保證每一位學生均能受到足夠重視與引導，從而促進學生全面發(fā)展。

3.2.2 理論與實踐的有機結合

新形態(tài)教材要做到理論聯(lián)系實際，并通過加入實踐環(huán)節(jié)、案例分析等方式幫助學生掌握、運用所學內(nèi)容。這一組合既提高了學生學習的效果，又加強了學生解決實際問題。如在闡述理論知識時，可采用案例分析、項目訓練等方法，有助于學生在實踐中對所學內(nèi)容的理解與運用?？砂才挪糠謱嶋H工程項目進行模擬訓練，讓學生在團隊合作中完成設計到建造的整個過程，強化他們的實踐能力與團隊協(xié)作精神。另外，通過實習、實驗課程提供了更多實踐機會、操作經(jīng)驗等，有利于同學們在真實的工作環(huán)境下鍛煉、提高技能。通過這一理論聯(lián)系實際的方式，保證了學生既能掌握理論知識又能具有實際操作及解決問題的技能，從而為今后的職業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。

3.3 新形態(tài)教材的呈現(xiàn)形式

3.3.1 多媒體資源的整合運用

新形態(tài)的教材要融合多媒體資源，以視頻、動畫、互動課件等不同的形式豐富教學內(nèi)容與形式。利用多媒體資源不但能夠提高教材趣味性與互動性，而且能夠幫助學生更加直觀地了解并掌握繁雜的理論知識。這樣的展示方式的革新，不僅能夠點燃學生的學習熱情，還有助于增強他們的學習成果。比如可將鐵路工程設計與建設的整個過程以視頻、動畫等形式呈現(xiàn)出來，使學生對各個環(huán)節(jié)的具體操作、技術要求等有一個較為直觀地認識。同時通過互動課件、在線平臺等多種方式，為學生提供更加豐富的學習資源、練習機會等，有利于他們在互動中學到知識、不斷進步。另外，多媒體資源在教學中的融合應用也增強了教學的靈活性與便捷性，便于學生在任何時間、任何地點都能學習到知識，促進了學習效率與成效的提升。

3.3.2 交互式學習模塊的設置

新形態(tài)的教材應該建立交互式的學習模塊以激勵學生主動參與學習的過程。這些單元可包含各種形式的在線討論，課后作業(yè)和項目訓練，有助于學生的互動學習與提高。設置交互式學習模塊不僅能夠強化學生學習體驗，而且能夠提升學生學習的主動性與創(chuàng)造力，有利于學生全面發(fā)展。比如通過在線討論平臺讓同學們與老師、同學們互動、交流心得、交流經(jīng)驗、解決在學習中出現(xiàn)的難題等。同時通過課后作業(yè)、項目訓練等方式，也有助于學生在實踐中鞏固、運用所學內(nèi)容，促進學生實踐能力、解決問題能力的培養(yǎng)。另外，開設交互式學習模塊，能夠加強學生團隊協(xié)作精神與溝通能力的培養(yǎng)，發(fā)展學生綜合素養(yǎng)與職業(yè)素質，從而為今后的職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎。

4 《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材的實踐應用

4.1 在教學中的實施情況

新形態(tài)教材是否落實到教學上會直接關系到它的實際效果。為保證新教材能真正發(fā)揮其作用，必須對教學過程作相應的調整與優(yōu)化。首先，教師運用新教材要注意多媒體資源與互動教學手段相結合，提高課堂趣味性、互動性。通過運用小組討論，項目訓練等教學形式調動學生學習的興趣與積極性。其次，教師要注意根據(jù)學生學習進度與需要，對教學內(nèi)容與方式進行靈活地調整，以保證每一位學生能受到足夠的重視與引導。比如對基礎比較好的同學能給出更深刻、更復雜的知識；對基礎薄弱學生可增加輔導與支持資源。再者，教師也要重視與學生之間的交流與溝通，隨時掌握學生學習情況及反饋信息，并對教學內(nèi)容及形式進行不斷的優(yōu)化與完善。這樣，才能保證新形態(tài)教材有效地貫徹于教學之中，增強教學效果，促進學生學習。另外，落實新形態(tài)教材時教師角色需隨之變化。教師不只是知識的傳遞者，也是學生學習的引導者與支持者。教師要重視對學生學習興趣與主動性的激發(fā)，借助各種教學手段與資源引導學生開展自主學習與探索。同時教師也應重視對學生批判性思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以開放式問題與項目訓練來幫助學生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。最后，教師還應該重視與學生之間的互動與溝通，及時了解他們對學習的需求及反饋信息，并對教學內(nèi)容及方式進行不斷的調整及優(yōu)化，以保證每一位學生能受到足夠的重視及引導。

4.2 學生學習效果的評估

要對新形態(tài)教材實際效果進行評價，對學生學習效果的評價是至關重要的環(huán)節(jié)。其中既包括學生學業(yè)成績評價，也要關注學生實踐能力與綜合素養(yǎng)評價。通過經(jīng)常性的考試，作業(yè)及項目展示等活動，掌握學生掌握知識及應用能力。與此同時，還應采取問卷調查，座談會等形式了解同學們對新教材及教學方法的反饋與意見，并在教學內(nèi)容與形式上進行不斷的優(yōu)化與完善。在評估學生學習效果時，學業(yè)成績的考核只是一個方面。更重要的是重視對學生實踐能力與綜合素養(yǎng)的考核。這樣就能從項目展示，實驗操作及實習中了解到學生實際操作的成績及能力。比如可安排對某些實際工程項目進行模擬訓練，讓學生以團隊合作的方式來完成整個設計至施工過程，老師可通過觀察、評價學生對工程的績效來了解他們的實踐能力及解決問題的技巧。另外也可通過問卷調查、座談會等方式了解同學們對新教材、教學方法等方面的反饋與意見。學生作為教材使用過程中的直接觀眾，其反饋與建議對優(yōu)化與完善教材有著至關重要的作用。本研究透過問卷調查可瞭解學生對于教材內(nèi)容，教學方法及學習效果之滿意程度，亦能蒐集學生對于教材與教學之看法與建議。通過座談會師生之間能夠面對面地交流與研討，洞察學生學習需求與困惑，并共同研討解決教學問題。通過這一綜合評估體系能保證新形態(tài)教材真正有助于學生學習效果與綜合素養(yǎng)的提升。評估結果既能對教材進行優(yōu)化與完善，又能對教學方法進行調整與優(yōu)化。

5 結語

綜上所述，通過本論文的研究，編制出《鐵路工程制圖與CAD》新形態(tài)教材，將最新鐵路工程案例與CAD技術前沿應用有機結合，在結構上采取模塊化設計、理論聯(lián)系實際的方式，在呈現(xiàn)方式上集成多媒體資源、建立交互式學習模塊。在實際的教學過程中，新型教材的引入明顯地激發(fā)了學生的學習熱情和增強了他們的實踐技能，從而使學生的學習成果得到了有力地評價和進一步的提高。在今后的教學中，應該持續(xù)追蹤教材使用效果并對其進行優(yōu)化與改進，以期培養(yǎng)出更加符合產(chǎn)業(yè)需要的高素質技術技能型人才。

基金項目：2024年度陜西省職業(yè)技術教育學會教育教學改革研究課題：陜西職業(yè)院校新形態(tài)教材開發(fā)研究與實踐（2024SZX124）。