連彩元

（福建技術(shù)師范學(xué)院電子與機(jī)械工程學(xué)院，福建福清 350300）

“新工科”是教育部為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略而推進(jìn)的新計劃[1-3].工程制圖作為工科類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程，從19世紀(jì)誕生之日起就承擔(dān)著“工程界的語言”的使命[4]，作為技術(shù)、設(shè)計、加工制造、使用等之間的技術(shù)交流工具及加工制造的依據(jù)，在不斷壯大.為了適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的“產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，跨界交叉融合，支撐引領(lǐng)行業(yè)”的要求，提高非機(jī)類學(xué)生畢業(yè)后對智能制造的適應(yīng)能力，各高等工科院校中的大部分非機(jī)類專業(yè)，如電子電氣、計算機(jī)、新能源等專業(yè)都把“工程制圖及CAD”這門課程作為一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課,其目的是培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)形、表達(dá)、識圖、制圖等四個方面的能力.掌握工程制圖及CAD的基本知識與技能對于學(xué)生適應(yīng)新工科交叉復(fù)合型人才模式和《中國制造 2025》發(fā)展方針具有很好的作用.

文章以福建技術(shù)師范學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)的制圖課為例，在分析學(xué)情的基礎(chǔ)上，結(jié)合教師多年的教學(xué)實踐，就如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高工程制圖及CAD的教學(xué)效果展開闡述.

1 “工程制圖及CAD”教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

“工程制圖及CAD”是我校新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，開設(shè)在本科階段第 1 學(xué)期，其中理論授課32 學(xué)時，實驗教學(xué) 16 學(xué)時.該課程課時少、內(nèi)容多、較抽象、難理解、學(xué)生興趣低、作業(yè)質(zhì)量不好，是學(xué)生普遍存在的狀況，常常還聽到學(xué)生說學(xué)完課程之后，也不知道到底學(xué)了什么.而教師是教學(xué)改革的關(guān)鍵，如何幫助非機(jī)類學(xué)生在較短學(xué)時的情況下，能較好地學(xué)習(xí)到制圖應(yīng)掌握的基礎(chǔ)知識和空間想象能力、繪制與識讀工程圖樣等基礎(chǔ)技能，是教師在教學(xué)過程中需要努力去不斷摸索和解決的問題.同時，考慮課程具有理論和工程實踐的屬性，結(jié)合新工科的背景，在教學(xué)過程中還需創(chuàng)造各種平臺以注重培養(yǎng)學(xué)生貫徹和執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的意識、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、自主學(xué)習(xí)的態(tài)度以及學(xué)生掌握科學(xué)思維方法、分析問題解決問題的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識.

2 “工程制圖及CAD”教學(xué)實踐

2.1 設(shè)計課程主線，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“工程制圖及CAD”的課程目標(biāo)為繪制與識讀工程圖樣.為了更好地幫助非機(jī)類學(xué)生在少學(xué)時情況下實現(xiàn)課程目標(biāo)，設(shè)計一條合適的課程主線并優(yōu)化其教學(xué)內(nèi)容，就顯得非常重要.

2.1.1 設(shè)計課程主線.課程主線就如同一條線把零散的知識點串聯(lián)，使學(xué)生在開始學(xué)習(xí)的過程就明了課程體系的所有內(nèi)容，滿足學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時也讓學(xué)生認(rèn)識到知識間具有承上啟下的連貫性特點，讓學(xué)生一開始就明白每個環(huán)節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的重要性，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果.圖1是以非機(jī)械類的工科學(xué)生為對象所設(shè)計的“工程制圖及CAD”課程內(nèi)容主線.

圖1 “工程制圖及CAD”課程主線

通過課程主線不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)起到畫龍點睛的作用，同時利于培養(yǎng)學(xué)生新工科具備的素養(yǎng).

2.1.1.1 理解繪制和識讀工程圖樣所應(yīng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)、所依托的平臺、所依據(jù)的理論及其應(yīng)用.只有遵守標(biāo)準(zhǔn)才會有共識共享概念，就如同交通規(guī)則，只有大家共同遵守道路交通規(guī)則才會暢通，社會才會更加安全.如不按“規(guī)則”所繪制出的圖將一切歸為“不合格”，讓學(xué)生明確其“遵紀(jì)”的重要性，從而培養(yǎng)貫徹和執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的意識.

2.1.1.2 明確知識間承上啟下的連續(xù)性，如：裝配圖可由零件圖構(gòu)成，而零件圖也可以由組合體構(gòu)成，而組合體可由基本體組成，這樣層層推進(jìn)，讓學(xué)生學(xué)會把書越讀越薄，直到無紙，牢記在心，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的方法論.

2.1.1.3 掌握每個知識模塊中關(guān)鍵點，引導(dǎo)學(xué)生自己在學(xué)會每章知識點后如圖1那樣進(jìn)行關(guān)鍵點知識的概括與補(bǔ)充，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會抓主線、找關(guān)鍵點的一種思維學(xué)習(xí)方法，為后期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，這也是新工科學(xué)生應(yīng)掌握的一項基本本領(lǐng).

2.1.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容.在設(shè)計課程主線的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，例如：考慮到“截切體與相貫體”知識點的相通性，由原來分別在“基本體的投影”和“組合體的投影”兩個章節(jié)中講的這兩個知識點，可以統(tǒng)一安排“基本體的投影”章節(jié)后進(jìn)行知識講解，便于學(xué)習(xí)比較與理解；再如：在普遍的教材上，多數(shù)把“機(jī)件表達(dá)”作為單獨的一個章節(jié)來講解，而優(yōu)化后則可以把“機(jī)件表達(dá)”知識點貫穿于“零件圖識讀”知識模塊中的各種典型零件圖識讀中進(jìn)行講解，不僅實現(xiàn)知識點的有機(jī)整合，更是幫助學(xué)生理解不同的“機(jī)件表達(dá)”在不同零件圖識讀中的具體應(yīng)用.

2.2 整合線上資源，打造線下課件

截止2020年2月，教育部共組織約22個在線學(xué)習(xí)平臺.“工程制圖及CAD”是工科類的一門重要的基礎(chǔ)課程，在各種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺上都有著該課程豐富、免費(fèi)的優(yōu)質(zhì)在線精品課程和相關(guān)的在線習(xí)題庫等，這不僅為學(xué)生提供豐富的課外學(xué)習(xí)資源，同時也為教師提供了豐富的教學(xué)資源.如何去整合線上資源，制作因材施教的課件，從而打造線下的優(yōu)質(zhì)課，提高教學(xué)效果，真正地實現(xiàn)為學(xué)生服務(wù)，這也是新形勢下對教師能力的一個最基本的考驗.

以下是作者在多年的教學(xué)實踐中，充分利用網(wǎng)絡(luò)上的教學(xué)資源，借助于Authorware專業(yè)課件平臺自身所提供的強(qiáng)大函數(shù)功能和很強(qiáng)交互性的特點制作“工程制圖及CAD”課件，使得教學(xué)目標(biāo)達(dá)到良好的效果.該課件制作的一個核心內(nèi)容是腳本設(shè)計.腳本設(shè)計實際上就是“教什么”“如何教”和“學(xué)什么”“如何學(xué)”的文字描述，也是充分體現(xiàn)多媒體教學(xué)手段與教育思想、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略吻合的一種設(shè)計.其主要優(yōu)點有2個方面.

一是實現(xiàn)集成化、模塊化的教學(xué)管理.如圖2所示，通過腳本設(shè)計，集成課程全部內(nèi)容，實現(xiàn)資源管理器管理效果.不僅能幫助學(xué)生明確每個章節(jié)（模塊）之間的聯(lián)系及相關(guān)內(nèi)容，同時也能幫助教師及時補(bǔ)充教學(xué)的最新成果，且在學(xué)生答疑過程中，可以及時方便地鏈接到相關(guān)的知識點,實現(xiàn)良好的教學(xué)管理和實時控制.

圖2 課程的AW腳本設(shè)計

二是實現(xiàn)友好、實時的交互環(huán)境.不僅給學(xué)生留有思考和探索的余地，而且在課堂上容易調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性.如圖3所示的“組合體表面連接關(guān)系”中，要對學(xué)生進(jìn)行邊提問邊畫出正確的圖形，在制作過程中，就必須要求能隨機(jī)對任何一個圖形實現(xiàn)熱區(qū)響應(yīng)，在正確與錯誤的比較中掌握知識點；再如圖4所示的“組合體分析法”，可以利用動畫視頻、圖形、文字的有機(jī)結(jié)合，開展形象逼真的實時交互教學(xué)，化解學(xué)生對知識難點重點的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生空間分析問題的能力.

圖3 組合體表面連接關(guān)系課件介面

圖4 組合體分析法課件界面

2.3 改變習(xí)題課教學(xué)方法，搭建團(tuán)隊學(xué)習(xí)平臺

要學(xué)好工程制圖課程，除了教師的教學(xué)方法外，還要學(xué)生通過平時的練習(xí)，多看多做多想多練來進(jìn)一步鞏固基本知識點的掌握.在傳統(tǒng)的教學(xué)方法，習(xí)慣教師布置，學(xué)生課后獨立完成，習(xí)題課上教師進(jìn)行點評.在習(xí)題課上仍體現(xiàn)以教師為中心的教學(xué)模式，不能充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，而且在課時有限的情況下，無法涉及對較多的習(xí)題進(jìn)行講解.為此，習(xí)題課前把習(xí)題冊中較典型且綜合的零件圖和裝配圖作為問題導(dǎo)向的項目，分小組共同完成學(xué)習(xí).在課堂中把主動權(quán)交給學(xué)生，要求小組學(xué)生用PPT形式闡述該零件圖或裝配圖所應(yīng)用的場合、對構(gòu)想的空間立體圖進(jìn)行描述，以及完成該零件圖的繪制與識讀需應(yīng)用的那些知識點，完成之后由其它各小組對完成作業(yè)的質(zhì)量、匯報情況進(jìn)行評分，該分?jǐn)?shù)作為平時成績的一部分.通過對習(xí)題課的創(chuàng)新教學(xué)，既實現(xiàn)作業(yè)有質(zhì)量的完成，又實現(xiàn)學(xué)生知識點的鞏固與拓展，體會自主學(xué)習(xí)、合作與交流、學(xué)以致用的樂趣，從而進(jìn)一步地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力.

2.4 打破傳統(tǒng)教學(xué)，創(chuàng)新實踐教學(xué)——CAD模塊

CDIO 工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[5]，它是以項目作為基礎(chǔ)知識傳授與基本技能掌握的載體，引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)和做，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，該教育模式特別適用于操作實踐性強(qiáng)的課程.為此，筆者在CAD教學(xué)模塊中大膽采用以項目任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，即用項目任務(wù)為串聯(lián)模塊，組成教學(xué)內(nèi)容，打破了傳統(tǒng)“逐條命令學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式.

根據(jù)所從教的新能源科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，在只有16個學(xué)時的情況下，以須達(dá)到CAD技能一級考評大綱對計算機(jī)繪圖基本知識的基本考核要求為例，通過8個教學(xué)項目，將計算機(jī)工程制圖的基礎(chǔ)知識有機(jī)地結(jié)合起來，具體項目如表1所示.

表1 項目一覽表

項目設(shè)置注重循序漸進(jìn)，分3等級，其一基礎(chǔ)項目：讓學(xué)生從基礎(chǔ)的小項目開始實踐，逐步深入，最后實現(xiàn)整個項目，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的興趣、自信與系統(tǒng)思維目的.如，項目三簡易的二維圖形是在項目一的圖幅設(shè)置和項目二標(biāo)題欄的基礎(chǔ)上繪制，然后在項目三的基礎(chǔ)上完成項目四圖形尺寸標(biāo)注.其二進(jìn)階項目：通過工程制圖中的三種典型零件圖，來進(jìn)一步完成計算機(jī)制圖基礎(chǔ)命令的使用，其中項目鼓勵學(xué)生可以自己挑選在制圖理論上學(xué)過的識讀圖樣，注重學(xué)生自主性、創(chuàng)新性、綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng).其三高階項目：培養(yǎng)學(xué)生在掌握計算機(jī)繪圖基本指令的基礎(chǔ)上學(xué)會繪制裝配圖的基本思路，注重學(xué)生知識系統(tǒng)性的培養(yǎng).這樣的項目設(shè)置恰好與工程制圖的理論課相對應(yīng)，起到理論與實踐相輔相成的作用.具體實施過程采取了CDIO的模式來完成課程的任務(wù)，實現(xiàn)學(xué)生對該課程知識技能的掌握、職業(yè)素質(zhì)的提升，達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo).

表2 項目實施過程

教學(xué)實踐表明：

第一帶著項目任務(wù)來讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)的知識，并架起學(xué)習(xí)專業(yè)知識的載體，這不僅能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛力，鍛煉學(xué)生的實戰(zhàn)能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，而且使其切身體會每個項目從構(gòu)思、設(shè)計、實施到運(yùn)作的完整過程，并掌握由此所涉及知識、技能以及問題解決的思路和方法.

第二CAD軟件作為可視化軟件的一種，其基本操作方法可以與其它軟件觸類旁通，特別是繪圖操作過程，要引導(dǎo)與鼓勵學(xué)生大膽去嘗試各種命令的基本操作方法，要有 “條條道路通羅馬”解決困難的決心，特別是同樣的一個項目，可以通過不同的操作方式及步驟來完成，而這種學(xué)生完成任務(wù)的過程中需要各種各樣的方法的研究或者探究的科學(xué)方法，也正是學(xué)生所應(yīng)該學(xué)習(xí)的工程素養(yǎng).

3 結(jié)語

依托非機(jī)類學(xué)生適應(yīng)新工科交叉復(fù)合型人才模式和《中國制造 2025》發(fā)展方針的教學(xué)理念，對“工程制圖及CAD”課程的教學(xué)方法、手段、平臺等方面進(jìn)行探索與改進(jìn).經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，取得一定的成效.

一是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性得到提高.表現(xiàn)為課程成績平均分由2年前的65分左右提高到現(xiàn)在基本維持在75分左右，達(dá)到期望值.且學(xué)生主動報考CAD一級、二級考試的人數(shù)也逐年增加.

二是綜合能力得到提高.經(jīng)調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為自身的團(tuán)隊合作、互助意識明顯加強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力也得以提高.且在每年的金工實習(xí)實訓(xùn)中，實訓(xùn)教師對學(xué)生的識讀能力、工科素養(yǎng)的表現(xiàn)，評價良好.