基于“實訓+競賽”融合的教學模式建構研究
——以《工程圖學》課程為例

張 航

(黑龍江工商學院 鐵道學院，哈爾濱 150066)

通過《工程圖學》傳統課程教學過程，很多老師發現存在著諸多問題，例如教學手段單一、教學互動較少、供學生課后復習及練習的教學資源匱乏，目前大部分課堂仍使用動畫播放教學內容，學生只有很少的思考時間，極大地降低了學生的學習興趣和學習熱情。單純的混合式教學同樣存在一定的不足，主要問題是目前的混合式教學多從管理類學科借鑒而來，理論講授中知識點歸納過多，靈活性較差，教師容易忽視學生的參與程度，雖然有互動教學作為補充，但是卻忽視了工科實踐能力的重要性，互動方法生搬硬套，沒有達到實現多種教學模式混合的效果。

本研究對現階段《工程圖學》課程中存在的問題進行研究，通過“實訓+競賽”融合的課程設計對《工程圖學》課程在教學方法、教學形式、教學效果及學生反饋等方面進行結合并優化，以期形成教師理論傳授針對性強，學生課程認知與思維同步，落實《工程圖學》課程教育理念，從而更貼近于應用型、復合型人才培養的目標。

目前，我國應用型本科院校很少有成熟的《工程圖學》混合式教學團隊，缺少“實訓+競賽”課程內容的開發。由于《工程圖學》的內容限制，“實訓+競賽”教學設計較為煩瑣，需要達到既有理論知識又有能實際提高學生動手應用能力的要求，所以能夠實現實際操作且針對性強的教學改革較少，很多教師的課堂教學多是陳舊的課程設置，與時代發展存在一定的滯后性，產教融合理念不夠深入，課程思政融合生硬，對于“以學生為中心”的課堂理念體現不足，不足以激發學生的學習興趣。

本研究可以借鑒引用到工科的《工程力學》《機械設計》《機械原理》等課程中，嘗試改變工科基礎課程理論知識講授枯燥、學生動手實操能力差、學生無法應對學科競賽及缺乏解決工程實際的能力等問題。我們也可以向同類應用型本科院校推廣，以點帶面，為新工科課程改革提供示范。

一、《工程圖學》教學存在的問題

國外學者Merrill提出“首要教學原則”，當學生想要解決實際工程中出現的問題時，就會促進學習；而在解決工程實際問題中聯想到所學的知識，就會促進學習；學生接受新知識時，就會促進學習；學生在工程實際應用中用到新知識，就會促進學習；當學生將學習內容融會貫通時，就會促進學習[1]。

十年前，國外對制圖學科實訓課程的研究主要集中在對概念、制圖實訓課程的發展趨勢等宏觀問題而進行。五年前，國外對制圖課程實訓內容的研究主要針對學生的表現、互動行為、學習動機、學習滿意度等方面。Valet saints和Shepherdson指出，教師提出的教法改革十分局限[2]。

而國內的多數學者則集中對混合式教學的相關模式進行討論，但國內目前對混合式教學并沒有十分權威的定義。何克抗教授提出，混合式教學指的是網絡教學和傳統的課堂相互配合而進行的教學。混合式教學法既能突出教師在教與學的過程中所處的主導地位，又能在實訓中激發學生本身的參與積極性，提高學生接受知識的效率[3]。

我國目前對實訓課程的研究已發展到了相對較為成熟的階段，李曉明教授對此方面的研究已經形成了一套完整的知識體系。目標是好的，而落實到民辦應用型本科院校，就成了實際需要解決的問題。出現的問題可以歸納總結為以下幾點。

(一)學生基礎素質不足，先進的教學理論在運用中會出現偏差

具化到《工程圖學》這門課中，傳統的畫法幾何部分在大部分教學方法中不占很大比重，但在民辦本科院校需要浪費大量課時才能使學生達到平均線，這就擠占了實訓課課時的安排。如果按照常規課時講授，學生的基礎知識明顯固化不夠，更會加大后面的實訓內容授課難度。

(二)學生參與實訓課程的主觀能動性差

基于上一點分析，學生在理論課程中理解吃力，導致他們在后續課程中興趣降低。進入實訓課程，畏懼動手，怕出錯。這時按照傳統理論，教師會親自進行示范或引領講授，表面上可以解決此問題。但實際上，學生從實踐發起者角色轉換為被動者，在整個課程設計中，完全臨摹教師的實訓操作，雖然也可以上交實踐作品，但成績掩蓋了學生沒有得到實訓訓練的真相，也就失去了實訓課程的意義。

(三)教師對實訓內容的理解程度不夠

按照民辦應用型本科院校的人才培養方案，此類院校的實訓課程多與工程實際接軌，旨在解決工業生產中出現的專業問題。由企業專家設置的貼近工業生產實際的實訓內容沒有考慮到理論課教師的實訓業務能力。具化到《工程圖學》課程上，沒有接觸過工業生產的專任課教師，通過正常備課無法理解例如密封法蘭板與扇形板的間隙經驗值問題。那么在實訓測繪圖紙中，教師只能按照教學大綱指導學生照搬圖紙，同樣喪失了實訓課程鍛煉學生實際工程能力的意義。

二、“實訓+競賽”模式與《工程圖學》教學的融合點

本研究擬用《工程圖學》這門課程為例，深入探討一種以學生競賽為輔助目的，從教學設計到課程實施對“實訓+競賽”混合式教學進行實踐探索，構建“實訓+競賽”混合式教學模式，以求提高學生知識水平的同時，挖掘學生深入學習的能力，通過實訓培育學生解決實際工程問題的能力，通過競賽培育學生集體榮譽感和社會責任感，從而成為全面發展的人才。

(一)競賽現狀研究

2020年，中國高等教育學會發布了《2015—2019年全國普通高校學科競賽排行榜》，進入2015—2019年學科競賽排行榜榜單的一共有44項競賽，每年有幾百萬大學生參加學科競賽來提高自己。

但學科競賽與大學課程的聯系也經常被忽略，以賽促學的方針漸行漸遠。僅以《工程圖學》課程相關的競賽舉例，根據學科競賽排行榜單，可以看出相關的競賽有全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生結構設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等。

分析這些競賽試題可以發現，這些競賽緊緊追隨當代科技的腳步，BIM、3D打印等先進技術都在競賽范疇。而普通的工程圖學課程與競賽內容相去甚遠，若想參加競賽，一定要在課外進行大量專門訓練才可以踏入門檻，那么以賽促學的口號就落空了。反思這種脫節現象，更可以說明目前的《工程圖學》課程，理論內容過于陳舊，無法適應我國工業的高速發展，亟須尋求新的途徑或方法對該課程進行內容和教學模式的翻新。

(二)實訓+競賽的模式研究

用學科競賽引領《工程圖學》課程，并使其在民辦應用型本科院校推廣，首先需解決的是能否與人才培養方案兼容的問題。

人才培養方案研究的是普眾的教育方案，而學科競賽的宗旨是開發學生的先進科技思維，強化優秀人才的專業素質，這本身在目標上是存在矛盾關系的。但在民辦應用型本科院校，這兩者又有了共同點，即雙方都注重工程實際應用能力的培養，這一點也正是實訓課程能開發解決的。也就是說，只要合理有效地設計實訓課程，深入挖掘實訓課程的內在意義，就能兼顧民辦本科院校人才培養方案的培養目標，以及專業學科競賽在常規課堂上培養培訓競賽隊員的目的。

那么如何能讓學科競賽走入《工程圖學》實訓課堂，這將是一種開創性的探討。在本研究中，就是擬用學科競賽的優勢，來抵消上述實訓內容出現的問題。達到既能消除民辦應用型本科院校的實訓課堂的舊疾，又能在符合各校人才培養方案的前提下，鍛煉人才參加專業學科競賽的目的。

三、“實訓+競賽”教學模式建構

(一)研究目標

我們亟須改變目前的教學內容和教學方法，目的是在《工程圖學》內容中，強化學生對組合體與零件圖理論知識的吸收；加深學生對視圖表達方法的知識體系的理解，使學生掌握各知識章節中的必然聯系，提升學生將工程圖學知識融入鐵路行業工程實際的能力。

(二)研究運用手段

1.查閱法+訪談法

運用查閱方法，在中國知網、維普網、萬方網等多種專業文件閱讀平臺對“實訓+競賽”進行各種題材的搜索、分析、論證，通過各種文獻資料的對比，達到綜合了解、深度論證此種教學模式的可行性的目的。

采集前人對實訓課程的分析，對競賽模式與教學成果的影響，綜合考量并吸收進本研究課題。隨后一定范圍地采訪民辦應用型本科院校《工程圖學》課程的專業課教師，聽取他們的意見，吸收他們優秀的經驗，摒棄他們對此學科陳舊的論調。試圖撥開現象看本質，真正總結實訓課程、學科競賽對《工程圖學》課程教學的實際影響。

2.調查問卷征集法+對比法

問卷調查分為三個階段：

第一階段，問卷主要面向應用“實訓+競賽”混合式教學的《工程圖學》課程的學生，收集相關資料進行分析，結合文獻挖掘問題及其特征。第二階段，分別對教師及學生群體的接受傾向、關于新教學方式的接受程度以及反饋機制應用情況進行調查和測量，對研究數據進行簡要的描述性分析。第三階段，將調查結果與之前課程做對比，研究區別，得出分析結果。

(三)擬解決的關鍵問題

1.內容融合問題。實訓、競賽內容融入課堂，融入方法是我們需解決的關鍵問題。例如，三面投影體系知識點講授完成后，直接引入模型教學是否過快，類似問題還需我們討論研究。不僅是教學方案的調整，更需要在教學時間、空間以及模式上進行調整，大量的模型進入課堂，三維計算機軟件課程的增加，需要教師團隊對內容進行更嚴格的審查，形成更默契的配合，這也是改革能否順利實施的關鍵問題。

2.教學成果問題。學生競賽內容引入教學是一種創新，但如何兼容所有學生，是否有學生不愿參賽？本研究從實訓的多個方面入手，擬全面改進枯燥理論在《工程圖學》課程中造成的學生認知與實際脫節的問題。本研究認為，解決該課程學生脫離工程實際的問題，就是實訓教學改革的問題。

3.學生評價體系問題。引入“實訓+競賽”體系的混合式教學，必然對原有學生評價體系造成影響，我們需對教學過程中作業的布置方式、打分系統、期末考試形式等進行論證研究，使學生的評價完美適配整個教學改革過程。

(四)具體實施步驟

第一部分，總結混合式教學經驗，凝練全新教學設計。

1.任務驅動設計。下達課前任務，讓學生通過網絡平臺進行學習，通過小視頻、闖關游戲獲積分等多種方式，達到使學生預習、內容啟發、增強興趣感的效果。

2.課堂融合設計。內容將以學生為主導，開發學生對剖視圖、向視圖、斷面圖等知識點的自學能力，教師負責知識的總結提煉，注重效果反饋，達到知識有效傳遞、學生深度學習的效果。

3.圖物反向設計。這是本課題研究的創新點。常規《工程圖學》授課，傳授路徑為物—圖，要求學生能在圖紙上準確讀取實物信息即可。本課題擬開發圖—物模式實操訓練，我們進行反向設計，在零件圖和裝配圖等知識章節，通過圖紙，讓學生動手搭建機件模型，使學生達到圖紙與腦中實物構建的高度融合。根據實訓中的反饋，及時做出教學方案的調整，充分利用任務驅動引導及知識分層功能，改變教學方式、方法，形成符合教學實際情況的課程體系。

第二部分，以經典理論為基礎，提出“實訓+競賽”的新教學模式。目前，國內大學生學科競賽趨于成熟，各種綜合類賽事如火如荼，《工程圖學》又是各類工科賽事的基礎學科，所以新模式會在經典理論授課的基礎上，改變原有教學方法，開發競賽類課程培訓，將競賽內容融入教學體系。例如，在傳統剖視圖知識章節授課中，教師會利用PPT講授剖切過程，學生全程在腦海中想象；新教學方法會增加學科競賽常用軟件Solidworks的運用，學生動手通過三維軟件的模擬，完全理解剖視圖知識點比較抽象的剖切過程。建立全員參與的學科類社團，以第二課堂為輔助，將競賽內容融入社團，鼓勵強項學生帶動弱項學生，提高教學效率。同時，舉辦社團內部的趣味競賽，目的是以賽促學，營造競爭氛圍，以學代練，提高學生整體知識水平。

第三部分，收集學生實訓、競賽效果數據，研究新模式創新過程與結果的關系。收集實踐效果相關數據，對比學生競賽成績與平時教學成績，運用計量模型進行效果評價分析，依據評價結果，探尋以促進學生深度學習的實訓+競賽培訓混合式教學模式應用路徑與推進策略。方法的總結內容如下。

信息收集階段：一是研究開啟、開題論證，進一步完善研究的思路框架、技術路線，對研究內容進行完善；二是開展文獻檢索，進一步系統梳理和分析，完成國內外研究進展綜述；三是收集基礎數據。

研究分析階段：一是開展新舊課程對比，研究新課程學生接受程度；二是重新構建各章節知識結構，凝練與實訓結合后的知識點、創新點；三是構建學生評價體系，評價分析。

成果凝練：一是新教學方案設計；二是結合課程，將成熟的實訓方法融入課堂；三是教學模式研究，實訓+競賽培訓體系的建立。

本研究通過對應用型本科院校《工程圖學》這門課程的現狀和內容的分析，探討通過“實訓+競賽”的模式來帶動學生沖破傳統課堂的束縛，更有效率地接受知識的教學改革路徑。通過不斷地探討和分析，本研究認為高能力學生的選拔和普眾的教學方案是可以兼容的，主要的方式是如何找到他們之間的契合點。對競賽內容進行切割，借鑒競賽題目中出現的大量現實工程問題，以這些問題作為引領，在理論課堂設置模塊，有傾向性地引導學生學習知識。由于競賽題目的前瞻性和固有的難度，在課堂上會使學生產生疑問，應保留學生對知識的好奇心，借助實訓課程的平臺，讓學生通過實踐親自動手解決理論課程中出現的問題。擇優選拔其中優秀的學生來培訓參加競賽，因為在理論與實訓課程中已完成了競賽內容的基本講授，在課外的培訓中就會有效縮短培訓時間，高質量地完成競賽內容；而普通學生通過解決實際問題，也更有效率地完成了常規學習任務。這套流程，從理論上解決了“實訓+競賽”新模式融入原有《工程圖學》課程教學的問題。我們試圖通過綱領性的方法設置，來完成整套教學方案的設計，最終達到教學改革的目的。希望這套方法，能更有效地推動應用型本科人才培養模式的研究，帶動更多的相關課題的發展。