新工科背景下土木工程制圖金課建設改革與實踐

程建萍 趙曉會

摘 ?要 新工科建設對高校人才培養質量及培養目標提出新的要求。項目針對目前地方高校工程制圖課程教學中存在的問題，以金課建設為目標，以人才需求為導向，進行工程制圖課程教學改革。課程借助THEOL教學平臺進行混合式教學，從教學內容到教學設計及考核，都側重于學生應用知識、分析問題、創新設計能力的培養。通過課程改革，教學由灌輸變探究，學習由被動變主動，激發學生學習的主體作用，提高工程制圖課程的人才培養質量，促進新工科人才培養目標的落實。

關鍵詞 新工科;工程制圖;金課;混合式教學;清華教育在線平臺

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）20-0056-03

Abstract The construction of new engineering has put forward new requirements on the quality and goal of talent training in colleges anduniversities. Aiming at the problems existing in the teaching of engi-neering drawing courses in local colleges and universities， the projectcarries out the teaching reform of engineering drawing courses with?the construction of golden course as the goal and the demand of ta-lents as the guidance. The course adopts THEOL teaching platform for hybrid teaching. From teaching content to teaching design and assessment， it focuses on the cultivation of students ability to apply?knowledge， analyze problems and innovate design. Through the curriculum reform， the teaching changes from inculcation to inquiry，?the learning changes from passive to active， stimulates the main role?of students learning， improves the talent training effect of enginee-ring drawing course， and implements the concrete realization of the new engineering talent training goal.

Key words new engineering; engineering drawing; gold course; hy-brid teaching; THEOL teaching platform

1 前言

新工科建設是面向新形勢下科技與產業變革而提出的國家戰略行動，對于服務創新驅動發展，加快工程教育改革創新，培養造就多樣化、創新型卓越工程科技人才具有重要意義[1-3]。順應國家戰略和區域經濟社會發展的需要，地方高校是服務區域經濟發展和促進產業轉型升級的重要支撐力量。相對于工科優勢高校以及綜合性高校而言，地方高校更加強調應用型人才的培養[4-5]。在新工科建設背景下，在應用型人才培養目標驅動下，新工科建設對實施工程人才培養的課程、教材、教學模式等提出新的要求。

工程制圖作為一門實踐性較強的技術基礎課程，是工科學生的必修課。課程的任務是培養學生空間想象能力、形象思維能力和空間分析能力，使學生掌握空間形體的圖示表達能力，逐漸培養設計與繪制工程圖樣的能力，是培養學生創新能力的基礎課[6-8]。課程所涵蓋的相關基本知識是土木類、水利類工程師必備的基本素質，是學生未來獲得職業資格及進行工程能力實踐的基礎。該課程的改革將直接影響后續課程設計等實踐實訓環節的實施與創新，關系到新工科應用型人才培養目標的實現。在此背景下，項目針對河西學院土木工程學院工程制圖課程的實際情況，進行相應的課程改革與實踐。

2 新工科背景下土木工程制圖課程存在的主要問題

工程制圖課程具有抽象性、實踐性、創造性的特點，對學生三維空間想象力、各種工具掌握能力、繪圖能力、創新性思維能力的要求較高[9-10]。河西學院工程制圖課程面向土木工程、農業水利工程、工程管理、道路橋梁與渡河工程四個專業一年級學生開設。基于新工科建設對未來工科學生“產業需求導向，跨界交叉融合，支撐引領行業”的培養要求，目前工程制圖課程主要存在下面一些問題。

從教學內容來看 ?教師側重于教學內容的系統性與完整性，內容多側重于投影方法及基本理論，學時約2/3用于講授制圖基礎，針對性不夠強，專業特色淡化，學生在后續課程、畢業設計以及以后的工作中，在專業圖紙繪制及閱讀方面存在缺陷，不能將制圖理論應用于工程實際[11]。

從教學方式來看 ?教學方法與手段跟不上課程本身的發展趨向[12]。傳統教學主要以板書+PPT輔助教學，傳授知識是教學的主要目標，往往以教師為中心，教師唱“獨角戲”，不利于發揮學生學習的主動性，在培養學生空間想象力、創造性思維、設計性思維方面有一定的不足。

從學生工程實際經驗來看 ?工程案例教學欠缺[13]，對實踐教學不夠重視，學生缺乏真實的工程應用訓練，無法充分理解所學內容，也不能有效地運用圖學這個工具解決工程問題，忽視學生創新能力和工程素質的培養。

從考核方式來看 ?考核內容側重于理論知識，考核方式采取平時成績+試卷成績的辦法，考核側重于結果性考核，方式單一，不注重過程性考核，同時缺乏有效的激勵考核機制來促進學生學習成績的提高。

3 工程制圖金課建設的主要途徑

調整課程內容，重構知識體系，提高與社會需求的契合度 ?工程制圖課程由畫法幾何與土木工程制圖、畫法幾何與水利工程制圖、工程CAD三門課程組成，主要內容包括繪圖基本知識、投影方法及基本理論、工程形體的表達、建筑施工圖的識讀與繪制、水利工程圖的識讀與繪制、道路橋梁與渡河工程圖樣的識讀與繪制、CAD軟件制圖等。在以往教學過程中，一名教師單獨承擔1～2個班級的課程教學，內容多側重于投影方法及基本理論，沒有針對性，專業特色淡化，與后續專業知識難以銜接，課程普遍存在短板、瓶頸等問題。項目改革以社會需求為導向，將課程調整為工程制圖與CAD，內容調整為“制圖基礎+專業制圖+專業實踐”的模塊化教學。教師根據自己的專業背景及特長，講授某一個模塊的教學內容，資源進行有效整合，深化和優化教學內容，以期提高人才培養與社會需求的契合度，提高教學質量。

線上—線下混合式教學方法改革

1）課程混合式教學改革實施方案。項目基于清華教育在線平臺（簡稱THEOL），開展土木工程制圖與CAD課程混合式教學方法改革。教師在對教學目標、教學內容進行整體把握的情況下，以問題為導向，讓學生通過手機端碎片化的學習資源，隨時隨地將學習按“課前線上自主學習（預習新課、預習測試、預習問題討論與反饋）—線下教學（重點講授與答疑）—課后線上學習（課后作業、課后討論、思維導圖總結、單元小測）”的模式進行。教師通過教學平臺可以引用MOOC視頻，插入動畫演示、微視頻等，考慮不同學生的學習狀況及學習需求，提供多樣化的學習素材;學生可以從多方面、多角度去學習，更好地理解教學內容。教學過程更側重于問題導向，教學根據學生學習效果反饋，及時調整教學內容。教學由灌輸變探究，培養學生的高階思維，最終落實應用型人才的培養目標。具體實施方案如圖1所示。

2）混合式課程改革的具體效果。

①優化知識內容，豐富教學資源，實現學生個體的差異化教學。教師利用清華教育在線平臺提供多種教學資源，不僅能滿足大部分學生的學習需求，還可以對課堂教學內容進行有效補充或者是知識點擴充，以滿足不同學生的學習需求。基于工程制圖課程抽象的特點，平臺可以引用MOOC視頻，插入動畫演示、微視頻等，考慮不同學生的學習狀況及學習需求，提供多樣化的學習素材。學生可以從多方面、多角度去學習，更好地理解教學內容;學有余力的學生還可以對知識進行拓展學習，進行創新與提高學習。

②混合式教學將知識碎片化，學習效率更高。混合式教學課程以模塊設置，模塊下所有的知識以知識單元或知識點的形式呈現，短小精致，學生不需要花大量的時間從繁雜的知識體系中尋找自己需要的內容，每個知識點直達目標，節約了學習時間。同時，THEOL平臺手機端的易用性有助于學生自主選擇學習時間與討論，把零碎的時間匯集起來，使學習更方便，效率更高。

③充分激發學生的學習興趣，使學生成為學習的主體。在應用型人才培養過程中，提高學生的主動學習能力，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力及創新設計的能力，遠遠比灌輸更多的理論知識更有意義。在傳統的教學中，教師無法對學生平時學習的效果進行跟蹤，學生上交的課后作業也不能完全反映學生的學習情況，由此造成教師無法及時發現學生學習中遇到的問題，從而無法及時調整教學方案。基于THEOL平臺的混合式教學，通過課前預習、知識導學、在線測試等環節，讓學生能夠了解自己的學習情況，很容易從被動回答問題變成主動發問學習。通過預習問題反饋，既激發學生學習的動力，也為教師第一時間調整課堂教學內容提供了依據。通過課后作業答疑、測試、匿名互動討論等環節，既監督了學生的學習效果，也鼓勵學生的積極性。在參與過程中，學生不但能夠實現對知識的應用，也能促進思考與發現新知識，有助于對獨立思考及創新思維的培養，可實現教學主體由“教師主動教”向“學生主動學”轉變。

④教學評價有據可查，更趨于合理。課程考核與評價作為教學過程中非常重要的環節，是檢驗學生學習效果、提高教師教學質量的重要保證。目前，土木工程制圖與CAD課程的考核還存在考核形式單一、內容固化、平時成績評價不科學的現象。THEOL平臺學習評價模塊不但能夠跟蹤學生的學習動態，而且對于學生所有的線上活動（包括線上學習時間、測試結果、討論答疑）都有記錄與分析，教師據此可以制定學習效果評價指標與計分辦法，同時可以根據欄目設置附加分，既鼓勵了學生的學習積極性，也保證了考核成績的公正、公平。

考核方式改革，試卷模塊化命題 ?工程制圖課程基于課程內容是“基礎+專業+實踐”的模塊化改革，考核內容也較以往加大了專業課考核的比重，并且固化為“制圖基礎60分+CAD制圖10分+專業圖30分”的命題模式，改變以往四個專業一套試卷的命題方式，突出考核的側重點和專業知識的應用。同時，考核注重過程性考核，激發學生學習的動力。

增加工程案例教學，突出工程能力的培養 ?課程通過教學平臺，上傳工程案例，通過課前預學、課堂討論，課后發帖評價等方式，豐富了專業內容，增強了學生學習的興趣和探究的動力，使得教學能夠理論聯系實際，課堂變得更加生動有趣，強化了學生工程應用能力及高階思維的培養。

4 結語

課程建設是人才培養的關鍵因素，線上—線下混合式教學的優勢在于學生能夠在參與面授學習中實現師生、生生的真實人際交流，還可以通過在線學習豐富學習資源，提高學習興趣，同時為學習行為留下痕跡。在線上—線下混合式教學環境下，通過運用教學軟件強大的分析技術，對學習效果進行即時評估與結果反饋，為教師調整教學內容、改進教學質量提供決策依據。混合學習更為方便靈活和高效，既融合了在線學習的優點，又彌補了傳統學習的不足。混合式教學模式是教育信息化背景下高校進行教學改革、培養應用型人才的必然選擇[14]。

在新工科背景下，針對地方型院校工程制圖教學過程中存在的問題，課程通過THEOL平臺進行混合式教學，搭建學生自主學習的平臺，實現學生課前課后重復學習的需求，不但解決了任務多、課時少的問題，還強化了學生學習的自主性和創造性思維的培養。通過教學內容、教學方法及教學效果評價等方面的改革，真正實現應用型人才培養目標的落實，是新工科形勢下提升學生創新能力培養的有效嘗試。

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