李錫柱

(內(nèi)江師范學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院,四川 內(nèi)江 641199)

“工程制圖”是一門有理論又有實踐的基礎(chǔ)課程,也是學(xué)生掌握理論知識應(yīng)用到實踐、自主解決問題的一項重要學(xué)習(xí)內(nèi)容。對于工科專業(yè)的學(xué)生來說,“工程制圖”課程是學(xué)生成為一流卓越工程師的奠基石,越來越多的專業(yè)把“工程制圖”納入到課程體系中。目前,許多學(xué)者對“工程制圖”課程的教育教學(xué)進行了研究,有學(xué)者基于BOPPPS(Bridge-in、Objective/Outcome、Pre-assessment、Participatory Learning、Post-assessment、Summary)模型的授課模式的設(shè)計,提高了課程的教學(xué)質(zhì)量[1-2],有學(xué)者基于成果導(dǎo)向教育理念對課程內(nèi)容進行優(yōu)化、完善了教學(xué)目標(biāo)、構(gòu)建了課程評價體系[3-4],還有學(xué)者開發(fā)了“工程制圖”的教學(xué)工具,用于教學(xué)也取得了不錯的效果[5]。此外,Cerra等[6]介紹了一種基于方法學(xué)的交互式圖形工具在“工程制圖”教學(xué)中的應(yīng)用。穆浩志等[7]在工程認證背景下,對教學(xué)大綱進行達成度的改革。還有從課程思政的角度對課程進行的研究[8-10]。在具體教學(xué)方面,Ali等[11]提出采用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的方法,研究發(fā)現(xiàn)該方法可以促進提高“工程制圖”教學(xué)的效率和質(zhì)量。Gorgani等[12]采用模糊決策方法來確定影響“工程制圖”教學(xué)質(zhì)量的因素以及它們之間的相互作用。Ruhizan等[13]在教學(xué)中實施問題解決策略,對學(xué)生的問題解決技能產(chǎn)生積極影響,成功地提高了學(xué)生的成績和問題解決能力。本文以“工程制圖”課程為對象,以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向、思政元素為內(nèi)涵、研究性學(xué)習(xí)為教學(xué)方法對課程進行研究。

1 課程改革的必要性及內(nèi)在驅(qū)動力

“工程制圖”課程改革建設(shè)是在“新工科”建設(shè)的背景下進行的?！靶鹿た啤苯逃莿?chuàng)建工程教育的中國模式,要從理論、方法、教學(xué)和實踐上創(chuàng)新,創(chuàng)立多學(xué)科交叉融合的新型技術(shù)師資培養(yǎng)“新工坊”。發(fā)展“新工科”教育,要重視與時代同步、與企業(yè)接軌、與世界看齊。此外制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基。課程建設(shè)的內(nèi)涵要求是堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿于教育教學(xué)與人才培養(yǎng)的全過程,推動課程的改革創(chuàng)新,把課程思政和教育教學(xué)相結(jié)合,既要教知識、教技能、教方法,強調(diào)知識的習(xí)得技能的提升,也關(guān)注學(xué)生的品德修養(yǎng);知識和品德的培養(yǎng)二者缺一不可,相輔相成。

2 核心素養(yǎng)課程的內(nèi)涵、理念及體系

核心素養(yǎng)課程的內(nèi)涵是知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等多方面的綜合能力,研究認為核心素養(yǎng)課程由人文底蘊和科學(xué)精神組成。其理念是把核心素養(yǎng)培養(yǎng)作為貫穿課程思政全方面全過程的指揮棒,推動課程的改革創(chuàng)新,多維度、全方面推動課程的建設(shè),使學(xué)生能具備創(chuàng)造性、批判性思維和解決問題的能力。因此使知識體系教育與課程思政同向同行,將心靈成長、價值塑造和能力提升三者結(jié)合,實現(xiàn)協(xié)同育人。二者辯證統(tǒng)一,實現(xiàn)學(xué)生的價值引導(dǎo),與學(xué)生當(dāng)前的認知水平相結(jié)合,尊重和引導(dǎo)學(xué)生的思考。引導(dǎo)和幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)和研究課題時遇到的真實難點和困惑。在教學(xué)中要把握和發(fā)掘課程內(nèi)涵中蘊含的深意,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。核心素養(yǎng)課程的內(nèi)涵需建立價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授的教學(xué)目標(biāo)。核心素養(yǎng)課程體系中要建立課堂教學(xué)體系、考試體系、評價體系、反饋體系,重視學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。在評價體系中改變傳統(tǒng)的評價模式,強調(diào)和重視過程性考核。在教學(xué)手段上選擇探究性和研究型學(xué)習(xí)方法,采用項目式和模塊化學(xué)習(xí)手段。

3 課堂教學(xué)及實踐

3.1 人文底蘊

3.1.1 審美情趣

“工程制圖”中蘊含的美學(xué)元素可以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生內(nèi)心對美的追求。在課堂內(nèi)外培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、感知、欣賞、評價美的意識和基本能力。在書寫漢字時要求一筆一畫,圖樣按照先大后小,先整體、后局部的順序,培養(yǎng)邏輯美。用鉛筆繪制時要求圖面干凈整潔。線性要求曲線光滑、流暢,直線均勻、一致、清晰,粗實線黑、光、亮。圖樣布置中盡量避免左輕右重等情況,最終的圖幅效果“疏密合適”“遠近適宜”。在完整、清晰的表達前提下,處理好整體和局部,使整個圖紙具有均衡美、對稱美,特別是在繪制輪輻、端蓋、軸類零件時尤其注意對稱美,給人一種莊重、穩(wěn)定和威嚴(yán)的美感。圖紙中的漢字等按照國標(biāo)認真書寫才能使圖面干凈整潔。在讀圖時,能發(fā)現(xiàn)、感知和欣賞圖樣的美,具備積極的審美態(tài)度和健康向上的審美情趣。

3.1.2 人文情懷

在緒論中,通過對萬里長城等著名建筑物介紹,展現(xiàn)大國風(fēng)采。在建筑模塊章節(jié)中講授古人巧妙利用榫卯結(jié)構(gòu),感受古人的智慧。在裝配圖章節(jié)中,通過觀看我國空間站相互對接的視頻,激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷,增強民族自豪感和信心。結(jié)合裝配體的內(nèi)容介紹方文墨的先進事跡,學(xué)習(xí)“文墨精度”,使學(xué)生把自己的理想信念同國家發(fā)展結(jié)合起來,培養(yǎng)甘于寂寞、吃苦耐勞、精益求精、追求卓越的精神。通過介紹中國機械制造的前輩專家,學(xué)習(xí)他們發(fā)展中國工業(yè)、推動國家發(fā)展的良苦用心,并學(xué)習(xí)他們的工作、學(xué)習(xí)作風(fēng)。培養(yǎng)工程思維與創(chuàng)新意識,以及精益求精的職業(yè)規(guī)范精神與素養(yǎng)。通過對“大國工匠”視頻的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解中國制造業(yè),從而學(xué)習(xí)工程師在國家安全、建設(shè)中的求真務(wù)實、不畏艱險的職業(yè)與專業(yè)精神。在金工實習(xí)過程中,通過學(xué)習(xí)加工“排疏零件”,感悟精益求精的工匠精神,培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷。

3.1.3 人文積淀

在“工程制圖”的學(xué)習(xí)過程中,注重對傳統(tǒng)人文學(xué)科領(lǐng)域中知識和技能的學(xué)習(xí),在實踐中側(cè)重工具,如工量具的使用。掌握古今中外工程制圖的基礎(chǔ)知識和發(fā)展脈絡(luò);能獨立使用文字和圖紙對領(lǐng)域知識進行歸納整理;掌握繪圖工程中所蘊含的認識方法和實踐方法,在標(biāo)注尺寸時,具備辯證、綜合分析能力,在設(shè)計時能闡述獨立的觀點和想法且具備良好的溝通能力。

3.2 科學(xué)精神

3.2.1 理性思維

人的思維能力包括形象思維能力與邏輯思維能力,邏輯思維能力可以促進形象思維能力的提升[14]?！肮こ讨茍D”的繪制和識圖是建立在投影的基礎(chǔ)上,投影的視圖具有最基本的規(guī)律,如三視圖滿足主俯視圖長對正、俯左視圖寬相等、主左高平齊的規(guī)律。為了提升學(xué)生的形象思維能力,首先在教學(xué)時適當(dāng)使用實體模型和三維設(shè)計的零件、組合體,引起學(xué)生的興趣。引導(dǎo)學(xué)生從形象思維能力到理性思維能力的過渡,避免學(xué)生對模型的依賴,引導(dǎo)學(xué)生通過理性思維觀察和空間想象來解決問題。

例1:熟悉采用球、棱柱、圓柱等基本幾何體組合不同的立體構(gòu)建過程和組合特點。組合過程是運用形象思維和理性思維的融合,通過實踐和積累,可顯著提高學(xué)生對立體結(jié)構(gòu)的理性思維能力培養(yǎng)。

例2:通過數(shù)字、文字、圖表等手段,引導(dǎo)學(xué)生多角度理解圖紙表現(xiàn)手法,配合聯(lián)想等多種策略,突破形象思維到理性思維轉(zhuǎn)換的學(xué)習(xí)難點。

3.2.2 批判性思維

批判性思維是對事實、證據(jù)、觀察結(jié)果和論據(jù)的分析以形成判斷,需要有效的溝通和解決問題的能力[15]。繪圖的低階技能包括圖幅的布局和選型、比例的選取、字體的書寫、尺寸的標(biāo)注和工藝結(jié)構(gòu)的確定等。繪圖的高階技能是設(shè)計,對所繪制的圖紙進行批判性地更改,能對所設(shè)計的內(nèi)容進行圖樣表達。通過訓(xùn)練使學(xué)生加深對批判性的理解、消化,鞏固所學(xué)的知識,為后續(xù)技能比賽、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)。此外教學(xué)內(nèi)容具有開放性,不僅要求學(xué)生掌握課本內(nèi)容,還要求他們能查閱文獻。

例1:將學(xué)生分為2個組,為學(xué)生展示若干圖紙(每幅圖片分別與點、線、面相關(guān)),請每個組任選1幅圖紙,然后組員瀏覽、討論并判斷該圖紙的對錯。做出判斷后,并指出哪里錯誤,并在課后進行正確地繪圖。

例2:將尺寸標(biāo)注好的圖紙分發(fā)給學(xué)生找出錯誤,學(xué)生分成2個組,找出錯誤,討論錯誤的原因是什么。

3.2.3 勇于探究及實踐創(chuàng)新。

教師引導(dǎo)學(xué)生主動探索,讓其自行發(fā)現(xiàn)并掌握相關(guān)知識和原理進而得出感悟或者結(jié)論,聚焦學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、由抽象知識轉(zhuǎn)向具體情境的總體要求。

例1:根據(jù)教學(xué)目標(biāo),講授裝配圖,安排與學(xué)生生活貼切且與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的自行車,來達到吸引學(xué)生興趣的目的,重點引導(dǎo)學(xué)生思考自行車是靠什么運動的?確定問題后學(xué)生通過討論收集材料,然后討論并解決問題。如果不使用鏈條還有哪些方式可以實現(xiàn)相同的功能,然后在討論的基礎(chǔ)上,形成一個假設(shè)并提出解決問題的方案,由個人或小組共同實施方案,通過在開放實驗室建立實驗?zāi)Ｐ?驗證模型的可行性或者模擬仿真來提高效率等。在探究和設(shè)計自行車的功能運動時,以學(xué)生為中心,有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力及激發(fā)學(xué)生的好奇心。在可行性驗證時,學(xué)生將所學(xué)機電、工業(yè)設(shè)計、人文知識加以整合,有利于學(xué)生學(xué)以致用,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實事求是的科學(xué)精神和態(tài)度;在遇到問題時相互討論、協(xié)助促進學(xué)生合作、交流、傾聽、批判和反思的能力;在探究過程中,自行車的功能不一定會一次實現(xiàn),可培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的精神。

例2:引導(dǎo)學(xué)生建立機械裝置的結(jié)構(gòu)化認識,形成認識機械原理的思路與方法,通過工程制圖的意義和價值,培養(yǎng)勇于探究精神。

3.2.4 勤于反思和自我管理

鼓勵學(xué)生參與教師的科研項目,學(xué)會發(fā)現(xiàn)并解決問題。倡導(dǎo)以人為本,由于每個學(xué)生的空間想象能力是不同的,這就要求教師重視并調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,學(xué)生通過探索、設(shè)計、合作、創(chuàng)造、反饋、改進等一系列活動,實現(xiàn)對知識的學(xué)習(xí)、技能的運用和思維邏輯的建構(gòu),逐步掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,懂得發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題、總結(jié)所得。對生產(chǎn)生活中接觸到的機器設(shè)備進行細致觀察,幫助學(xué)生認識運動的基本原理,發(fā)展對機器的設(shè)計和制造能力。如對洗衣機進行觀察和反思,研究各種三維造型中的基本形體和構(gòu)建方式,懂得基本形體間連接方式。通過對生活中存在的事物進行拆分和組合的真實情境和任務(wù),促進學(xué)生多角度分析和解決問題,逐步發(fā)展學(xué)生的系統(tǒng)思維,促進其反思能力和自我思維管理能力的提升。

例1:點、線、面的規(guī)律。根據(jù)教學(xué)目標(biāo),讓學(xué)生自主通過物體在平行光的投影下,收集不同物體的點、線、面的投影,然后讓學(xué)生進行討論反思,得出答案。

例2:選取學(xué)生身邊的裝置,引導(dǎo)學(xué)生觀察、分類和比較,建立工程制圖的相關(guān)概念;基于表象看出原理,進行圖紙構(gòu)造,促進學(xué)生設(shè)計到成果的思維形成。如軸類零件的投影和尺寸標(biāo)注。通過學(xué)生加工工件為切入點,使學(xué)生探究得出軸類零件的尺寸標(biāo)注規(guī)律。

4 評價及反饋

建立科學(xué)的考試和評價體系,堅持以學(xué)生為主體的考試模式和合理的過程性評價。在實施教學(xué)時以學(xué)生表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn),將過程評價與形成評價相結(jié)合,形成科學(xué)的評價機制。

考試由課堂成績、實踐成績、平時成績和期末成績組成,學(xué)習(xí)情況的好壞不以卷面成績作為唯一標(biāo)準(zhǔn),重視平時的實踐過程,強調(diào)過程性考核。學(xué)生的課外作業(yè)強調(diào)基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性等考察要求,多維度考查學(xué)生學(xué)習(xí)情況。一方面強調(diào)平時的測試,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力;另一方面,重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。此外,增加反饋體系,以學(xué)生為中心,建立反饋平臺和渠道。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到問題時,可以使用微信等平臺及時與同學(xué)溝通或者與老師討論,以解決問題。此方式拉近了學(xué)生之間的距離,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛質(zhì)。建立有效的教學(xué)策略,開展跨學(xué)科實踐活動,首先應(yīng)當(dāng)明確教學(xué)定位;設(shè)計和開展具有創(chuàng)新性的實踐內(nèi)容;過程將理論知識、實踐能力、職業(yè)發(fā)展相結(jié)合,對問題的解決方案設(shè)置開放性,促使學(xué)生自主思考、勤于反思、與人合作、研究互動、反思總結(jié),實現(xiàn)研究性學(xué)習(xí),提升解決真實問題的能力,促進核心素養(yǎng)的能力培養(yǎng)。

針對學(xué)生對課程缺乏興趣和動手能力差的特點,通過核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程教育教學(xué)改革,學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣大幅提升,測試成績也有了較為明顯的提升,學(xué)生學(xué)習(xí)效果得到了進一步加強。

學(xué)生能夠使用工程圖紙表達機械零部件,會對機器裝置拆裝并用圖紙正確表達零件位置和技術(shù)要求,在裝置的設(shè)計過程中考慮零部件的工藝結(jié)構(gòu)。學(xué)生積極參加教師的科研項目且申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。學(xué)生面對困難,不畏艱難險阻,一絲不茍,養(yǎng)成了良好學(xué)習(xí)和生活習(xí)慣,用手繪制圖紙時注重圖幅界面的整潔,給看圖者以美的享受。此外學(xué)生學(xué)習(xí)課程后勇于參加學(xué)校組織的各類人文比賽。