PBL教學法在工程圖學中的實踐研究

劉 陽 王 娜 張聞雷 陳亞哲

(1.東北大學機械與自動化學院 遼寧沈陽 110004；2.東北大學PBL教學創新研究中心 遼寧沈陽 110004）

在信息多元化的時代，大學不再是獨立于社會之外的“象牙塔”，學生不是僅僅懂得臨窗苦讀的“書呆子”，還要將所學知識與現實問題相結合，學生在大學期間有機會參加相關項目及課題研究。工程制圖是工科學生必修的一門技術基礎課，擔負著工科學生對設計對象進行表達和空間形象思維能力的培養任務[1]。工程制圖不僅包含投影理論、制圖標準、機械圖和成圖技法等理論性內容，還涉及零件測繪、課程設計及計算機繪圖等需要很強動手能力的實驗課程。對剛進入大學的一、二年級新生來講，更是極具挑戰性的。

由于我國的應試教育模式，學生邁過高考的門檻進入大學后需要時間進行過渡，由被動學習轉化為主動學習，主動學習能力是大學生必須具備的本領。將PBL（Problem-Based Learning）教學法引入工程制圖教學，有助于提高學生學習的主動性，學生在解決問題的過程中能學習和掌握知識。

一、PBL教學法

目前，PBL已成為國際上較流行的一種教學方法[2][3][4]。PBL強調以學生的主動學習為主，PBL以小組學習為主，將學習內容與任務或問題緊密聯系，使學生投入到問題中，利用各種學習方法，在解決問題的過程中，學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習能力。

PBL教學法是由美國神經病學教授Barrows在1969年提出來的。在加拿大的麥克馬斯特大學執教過程中，由于醫學課程要求學生記憶大量的知識點，并將知識點應用到臨床工作中，Barrows教授在課堂上打破了傳統的單向傳授知識的教學方式，要求學生在研究臨床病例中自己提出恰當的問題，通過學習知識不斷擬定和完善解決方案。在PBL過程中，學生以小組為單位進行學習，研究及討論教師提出的問題或學生自己擬定的問題[5][6]。針對需要解決的問題，尋找各方面的知識、理論及方法進行學習，然后進行實施，在解決問題的同時，獲得對專業知識的學習及掌握。

教師在PBL的教學過程中，不再是站在講臺上為學生講授其需要掌握的知識點，不再是課堂上的主角，而是從神圣的講壇走到學生中。在學生遇到問題時，不是簡單地作為旁觀者，而是有效地進行啟發和引導。教師可以在解決問題的方法上，或解決問題需要的理論上進行指導和提供幫助，以促進問題的順利解決。另外，教師還要把控解決問題的時間節點，使學生可以按期完成相應的學習任務。

二、PBL在工程制圖中的應用實踐

（一）教學實踐

近幾年，工程制圖教學方法不斷改進，但都是在改變教師的教學手段，如計算機教學、多媒體教學及智能教室里授課等，但教師仍然在教學過程中占主導地位，學生還是位于從屬的地位，被動地接受教師提供的知識信息。工程制圖課程的內容十分適合采用PBL教學方法，所涉及的內容與實踐緊密結合。現以工程制圖課程“投影法與工程圖”PBL教學實踐內容為例，具體實施步驟如下。

1.組建小組

本課程實驗班選擇1自然班進行PBL教學實踐，28名學生，設定每組5-6人，要求自由組合成組，共組建5組，每組成員自己選定組長。在小組學習過程中，小組成員進行分工與合作，共同完成學習任務，所以，組員間的和睦關系對小組學習十分重要。

2.提出問題

課前，提前一周將教學實踐的內容告知學生，要求小組學習工程制圖中“投影法與工程圖”的章節，并提供中國大學慕課（MOOC）畫法幾何及機械制圖課程的鏈接。同時，要求學生完成慕課堂平臺上的相應練習，以及每組準備15分鐘的PPT，講解“投影法與工程圖”內容。

3.分析解決

課上，學生以小組的單位，為每組提供3個小木模。要求每組學生對模型進行視圖表達。在小組討論中，教師走到學生中，注意觀察每個小組的討論進度，在小組討論遇到瓶頸時，教師進行引導。學生討論的內容有：單一視圖是否能全面表達模型的結構；模型中孔、槽的結構如何表達；三個視圖的對應位置關系等。

4.實施應用

課中，小組成員根據課前內容的學習，對每個木模進行三視圖投影并進行討論，意見達成一致后，開始分配任務，每位組員都參與完成模型視圖的表達工作。完成各自的繪圖后，小組成員之間相互進行檢查、修改，從而達到對“投影法與工程圖”學習內容的掌握。

5.評估檢測

對15分鐘的PPT講解“投影法與工程圖”的內容進行考核。由于時間的限制，現場抽簽決定3個小組進行分享。每組結束講解后，同學們都給予熱烈的掌聲。最后，教師對“投影法與工程圖”的章節知識點進行總結。

（二）課程實踐后反思

經過此次的PBL教學實踐，筆者認為，可以將工程制圖所涉及的內容凝聚為一個問題的形式，提出如何繪制如圖1所示的齒輪油泵的立體圖進行PBL教學。由圖2齒輪油泵的分解圖所示此裝配體不僅有泵體、泵蓋、軸及壓蓋，還包含螺釘、墊片、螺母、銷及鍵之類的連接件，齒輪、皮帶輪等常用件。為了解決這個實際問題，學生必須主動進行學習和掌握工程制圖課程所涉及的投影法、三視圖、立體投影、立體表面交線、制圖基本知識、組合體的畫圖和讀圖、機件的表達方法，連接件、常用件的規定畫法，以及零件圖和裝配圖章節的知識點。在這個學習過程中，學生帶著問題，尋找解決的方法去學習相關內容，增強了學習的趣味性；同時，整個解決實際問題的過程是以小組討論的形式進行的，學習過程不枯燥、不單調，有利于學生知識掌握的扎實與牢固，可增強學生的團隊協作意識。

圖1齒輪油泵的立體圖

圖2 齒輪油泵的分解圖

三、結束語

將PBL教學法應用到工程制圖的教學實踐，能有效提高學生對工程制圖知識點的掌握，促進學生獨立解決問題能力的提高，加強學生的團隊協作能力，進而提升學生的創新能力。