基于轉型發展的本科院校材料化學專業“工程制圖”課程教學改革探討

彭紅霞 陳衛

摘 要：根據材料化學專業的特點，以湖南人文科技學院為例，分析了非機械專業“工程制圖”課程教學過程中存在的普遍問題，對該課程的教學內容和教學方法提出了相應的改革措施和建議。在教學改革實踐中，嘗試多種現代化的教學方法，優化教學內容，改革考核方式，取得了良好的教學效果，為培養出更為優質的“現場工程師”奠定了知識基礎，為進一步推動新升地方本科院校教育轉型發展提供經驗參考。

關鍵詞：轉型發展；工程制圖；材料化學；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）04-0045-04

2014年國務院在《關于加快發展現代職業教育的決定》中提出，要大力培養技術應用型人才，為應用型本科院校向技術應用型大學轉型發展指明了方向，為各地方本科院校轉型發展帶來了新機遇，提出了新要求[1]。

材料化學專業是當前眾多高等院校普遍開設的一個涉及化學、材料學、機械工程等多學科融合的理科專業，其目標是培養具有復合型知識結構，具備化學與工程技術領域相結合的初步科研能力，并能在材料制備工廠從事儀器設備操作、維護、檢測等技術支持工作的高級工程技術人才，即“現場工程師”。

在新升本科院校轉型發展的背景下，為適應現代材料化學專業的發展，各新升地方本科院校必須從人才培養目標和學生的實際情況出發，結合轉型發展的要求，改革教學方法、教學內容和教學體系，以培養具有工程意識和創新意識的現代應用型技術人才。為此，筆者根據其所在院校的“工程制圖”課程教學實踐，總結該課程在教學中存在的主要問題，對材料化學專業“工程制圖”課程教學方法的改進提出幾點建議。

一、材料化學專業“工程制圖”課程教學現狀

材料化學專業屬于化學系、材料與環境工程系等的分支專業，不同于純工科院系，這類院系的學生在學習“工程制圖”課程之前大多沒有接觸過與制圖相關的課程，如畫法幾何、制圖基礎等，也沒有參加過相關的認識實習，在制圖功底與空間思維能力上不如純工科院系的學生。因此，對于材料化學專業學生的 “工程制圖”課程的教學方法、教學內容和考核模式等應有別于純工科的相關專業（如機械、材控、自動化等）。當前新升本科院校（1999年后升格的本科院校）材料化學專業“工程制圖”課程教學現狀主要如下。

（一）學生的基礎較薄弱、學習積極性不高

隨著生源的減少和招生規模的擴大，學生的入學水平有所降低，學習能力不強，學習目標缺失的現狀嚴重。另外，非機械類理工科專業學生在認識上對“工程制圖”這門課程的重視不夠，加之課程內容枯燥、抽象、晦澀難懂，導致學生學習易倦怠、學習的積極性不高。

（二）教學模式陳舊

大多地方本科院校材料化學專業的“工程制圖”課程教學仍采用傳統的教學模式，教學內容、教學方法和考核模式缺乏活力，內容陳舊[2]。教學方式鮮有考慮現代“90后大學生”的特點，教學效果不明顯。

（三）實踐教學環節被弱化

對于非機械類的理工科專業，部分高校院系對“工程制圖”這門課程不夠重視，學生走出校門，進入化工單位實踐接觸機械零部件的機會少，缺少對制圖素材的感性認識。

二、改進措施

（一）改進教學方法

“工程制圖”是一門實踐性很強的課程，隨著課時數的不斷壓縮，教師需要在有限的課時內，把知識傳授給學生。這就要求教師在教學中不能片面追求面面俱到，應把握課程的精髓，精選課程內容，精講多練，激發學生的學習興趣。對于“工程制圖”課程的學習，要求學生有較好的空間思維能力，教師應盡量多采用直觀的教學方法，啟發、引導學生在學習過程中帶著問題去積極思考，培養學生的空間想象和分析問題的能力[3]。基于當前大學生的性格特點及材料化學專業對“工程制圖”課程的培養要求，筆者及其所在的教研室在長期的“工程制圖”課程教學實踐中，經多次研究和探討，嘗試了以下幾種現代化的教學方法，并取得了較為理想的教學效果。

1.“討論式”教學。傳統的教學是“教師講，學生聽”，教學過程“滿堂灌”，學生主動思考的空間被抹殺，學生獨立思考的積極性被抑制。現代教育理念是“教師搭臺學生唱戲”，教師只是課堂教學的組織者，而學生才是課堂學習的主角[4]。“討論式”教學模式就是要教師根據教學內容，設置討論的問題，課堂要圍繞討論的問題而展開。例如，在講解通過主視圖、左視圖繪制俯視圖時，可設置問題“主視圖、左視圖和俯視圖三者之間有什么關系”。再如，在講解繪制斷面圖時，可設置問題“為什么要繪制斷面圖”等。

“討論式”教學的關鍵在于教師對問題的設置，問題不宜太難，須考慮大多數學生的實際水平，學生圍繞問題展開思考和討論，最后教師總結。“討論式”教學法可促進學生主動思考、加強師生互動、活躍課堂氣氛，能有效提高學生學習的積極性和學習熱情。

2.“模型”教學法。對于非機械類專業學生，接觸實際機械零部件的機會較少，對機械零部件的認識主要由教師制作多媒體課件，通過圖片或視頻的形式向學生展示，再由教師講解并引導學生想象。部分學生對實物形狀難以想象、難以理解，容易陷入“聽不懂——聽課不認真——出勤率低——學習成績差——厭學”的惡性循環中。

“模型”教學法是通過采用UG、Pro/E、CATIA、Solidworks 等三維繪圖軟件，在課前由任課教師先利用三維軟件繪制三維圖形，通過三維軟件的繪圖錄制功能將繪圖過程錄制下來，將其在教學過程中播放。如此，將復雜形體的形成過程直觀、形象地展示出來，減輕學生的空間想象壓力，使課堂變得生動有趣，從而激發學生對空間結構的求知欲望和學習興趣。如圖1、圖2所示的教學模型為在學習“繪制裝配圖”時，引入的某機構裝配前和裝配后的三維實體模型。學生在學習該機構裝配圖2維圖的繪制前，先通過動畫或視頻了解該機構的三維結構，在對各零部件三維結構及其位置關系充分理解的基礎上，再學習裝配圖2維圖的繪制，可達事半功倍的效果。

3.“案例式”教學。“案例式”教學是通過分析案例，啟發和幫助教學對象學習相關知識，從而樹立工程理念，增強實踐意識。應用該方法可讓學生了解工程背景，提高學生的工程應用能力[5]。“案例式”教學的實施一般包括以下幾個環節。選擇理論性較強并易于學習和理解的案例；編寫案例教學講義及與其配套的多媒體課件和視頻動畫，將所選案例的機械零部件使用環境、拆卸和安裝過程、各零部件間的配合制作等錄制成視頻；教師對案例進行講解，案例講解主要包括：圖形的三維結構，各形體的位置關系，繪圖和讀圖的方法，各個零部件的組成要素；“現場”教學。

在實踐教學環節，將學生帶到湖南人文科技學院的金工實習工廠，讓學生在掌握理論知識的同時，結合生產實踐充分了解各化工設備的結構元素、結構特點、零部件的裝配關系等。通過“現場”教學，學生的空間想象能力和邏輯思維能力得到了進一步的提高，對化工類機械設備的構造、制造及實際生產中的作用等增強了感性認識，學生的學習興趣、教學質量和教學效果得到了顯著提升。

（二）優化教學內容

在新升地方本科院校轉型發展的大背景下，契合湖南人文科技學院“培養高素質應用型人才，服務地方經濟社會發展”的要求，從培養應用型人才角度出發，對“工程制圖”課程教學內容進行適當調整。教學內容注重結合生產實踐，選擇實際生產中具有代表性的典型零部件，通過現場參觀或視頻錄像、圖片等形式，實現理論和實踐相結合的目標，激發學生的學習興趣，以培養學生的工程意識和空間想象能力[6]。結合專業培養目標和用人單位對材料化學專業人才的要求，推進本課程教學改革，提高教學質量，應合理規劃教學內容，進行教學內容優化時，需優先考慮以下幾個因素。

1.教學內容的安排是否符合院系的人才培養要求。具體就本課程而言，教材應著重體現基本視圖、軸測圖、徒手草圖等內容平行展開、同步貫徹的風格，以有利于三者之間的相互補充，構成有利于培養空間想象能力的教學環節[7]。

2.教學內容的安排應考慮生源的水平和當代大學

生的特點。現代大學生的物質生活條件相對較好，普遍缺乏學習緊迫感，學習主動性較差，因此，在安排教材內容時，應重點考慮如何提高學生的學習積極性和學習興趣，教材內容應該更加“風趣、幽默、接地氣”。

3.正確處理計算機繪圖與手工繪圖的關系。隨著計算機的普及，大多“工程制圖”教材都包含計算機繪圖部分的內容，計算機繪圖不僅可提高繪圖的精度和速度，還為工程圖樣的改進和管理提供了極大的方便。但不應過分強調計算機繪圖的作用，計算機繪圖要以工程制圖的有關知識為基礎，教材內容的安排應根據當前人才培養的要求來確定計算機輔助繪圖的內容。

（三）改革考核方式

傳統理科專業的“工程制圖”課程考核方式主要包括三大部分：課堂出勤成績、平時測驗成績與期末考試成績，以上三項分別占總成績的10%、20%、70%。這種考核方式也是當前相對合理、公平的考核方式，但仍存在過于重視期末考核，弱化了平時表現，不利于學風建設等問題，對于考風不嚴的院系，該考核方式弊端尤為明顯，部分學生很難學到真正的識圖、制圖的本領，同時還會打擊優秀學生的學習積極性。

鑒于傳統考核方式存在以上諸多問題，為了提高學生“工程制圖”課程的學習效果，調動學生的學習積極性，改革考核方式刻不容緩。改革考核方式，可將“工程制圖”考核內容設置為由若干個部分組成，如可將考核內容設置為由圖3、圖4所示的幾個項目組成，根據各項指標權重系數給出相應的分值，最后組成學生的綜合成績。這種綜合考核方式可比較全面、客觀、準確地對學生進行考核，更注重學生的學習過程，考核的連續性較好，能調動學生學習的主動性，避免學生考試投機的不良現象發生。

三、效果分析

為檢驗以上改革措施的教學效果，筆者對湖南人文科技學院材料化學專業同一年級兩個教學班級就“工程制圖”教學與考核方式進行了改革實踐。將同年級的材料化學專業兩個班分為“實驗班”和“普通班”，對實驗班進行教學方法、教學內容與考核方式改革，而普通班仍采用傳統的教學方法、教學內容和考核模式。

實驗班學生的考核內容由課堂考勤、課堂測驗、課后作業、課外加分和期末考試五大部分組成，這五大部分占該課程成績的比重分別為10%、20%、20%、10%、40%，在教學方式中引入案例式教學、模型式教學、討論式教學等現代教學方法。該班學生在每學完一章內容后，對每章內容進行課堂測驗，以鞏固學生的課堂知識，并檢驗學習效果。選擇一臺典型的化工機器作為教學模型，將該機器根據其結構特征分為若干個教學模塊，每完成一個模塊的學習后，學生需將該模塊的零件圖繪制作為課后作業，全部章節內容學完后，學生須完成該機器的總裝圖。在完成學習任務的基礎上，能對繪圖方法，零部件構造等提出創新性建議的學生，給予額外加分獎勵（總分不高于100分）。

該課程的學習完成后，對兩個教學班級學生的各項成績進行統計分析，其結果如表1所示。對兩個班級的考核統計數據進行分析，結果表明，在進行教學改革后，實驗班學生學期考核總評分的平均分高于普通班，統計方差低于普通班，說明實施教學改革后實驗班學生的成績優于普通班，學生之間的個體差異小，整體素質得以提升。

實施改革后，實驗班學生的出勤率明顯高于普通班，學生的學習興趣、學習主動性得以加強，營造了良好的學習氛圍。課堂測驗和課后作業的情況，實驗班學生也比普通班學生完成的情況好，在實施“單任務”模式（每個學生的課后作業都是唯一的）的課后作業后，學生的課后作業抄襲現象大大降低，學生的實踐動手繪圖能力得到了實質性的提升。

四、結論

在當前本科教育轉型發展的背景下，筆者及其所在的教研組對湖南人文科技學院材料化學專業“工程制圖”課程進行了教學改革實踐，在實際教學中取得了良好的效果，為培養現代技術應用型人才奠定了基礎。在教學過程中，采用了“討論式教學”+“模型教學法”+“案例式教學”+“現場教學”等現代化的教學手段，多樣化的教學方法使課堂教學更加風趣、幽默、接地氣；在教學內容上，根據當前學生的知識水平和性格特點，結合湖南人文科技學院對材料化學專業的人才培養要求，進行了教學內容的優化，重新修訂了教學大綱。由實施教學改革后的兩個班級學生成績統計數據可知，在改進教學方法、優化教學內容后，教學效果得到了明顯的提升，學生出勤率提高、聽課認真且勤于思考，形成了良好的學習氛圍。

為了進一步提高教學質量，推動新升地方本科院校的教育轉型發展，培養出更為優秀的“現場工程師”，湖南人文科技學院教研組將繼續推進該課程的教學改革，摸索出一條符合湖南人文科技學院本專業發展的特色道路，為其他地方本科院校或其他專業在轉型發展背景下的教學改革提供參考。

參考文獻：

[1]何光耀，黃家慶.論地方新建本科院校的轉型發展——地方本科高校轉型發展研究之二 [J].建西社會科學，2014，（232）.

[2]孫明.新晉本科院校土木工程制圖課程教學的思考[J].山西建筑，2012，（4）.

[3]于兵川，吳洪特，曲寶龍.工科類非機械專業《工程制圖》課程教學改革探討[J].中國科技信息，2006，（9）.

[4]陳大勇.高校化工專業制圖課程教學改革探索[J].化學工程與裝備，2014，（1）.

[5]仝基斌.工程制圖教學方法研究[J].安徽工業大學學報：社會科學版，2005，（4）.

[6]馮建華，薛連海等.本科化工專業《化工制圖與CAD 》教學方法探討[J].廣東化工，2011，（7）.

[7]吳立.工程圖學教學改革的探索[J].湖北第二師范學院學報，2009，（8）.