面向大類培養的“工程制圖”課程教學改革

馬建軍 黃林沖 黨文剛 楊宏偉

[摘 要] 大類培養是當前“雙一流”建設形勢下，眾多高校對本科教育和培養模式開展的新探索。如何根據大類培養目標，建設好“工程制圖”這一工科基礎課程，是提升海洋學科群大類培養質量的關鍵。聚焦海洋學科群在“工程制圖”課程教學中面臨的學生學習興趣不足等三大挑戰，開展了包含課程頂層設計在內的全面課程改革和探索。通過一系列的教學改革和探索手段，海洋學科群“工程制圖”課程的教學效果和學生工程素質得到了較大提升。

[關鍵詞] 大類培養;工程制圖;教學改革;探索

[基金項目] 2021年度教育部產學合作協同育人項目“面向新工科和大類培養的海洋學科群組工程制圖實踐基地建設與探索”（202102213056）

[作者簡介] 馬建軍（1983—），男，湖北襄陽人，哲學博士，中山大學土木工程學院副教授，主要從事隧道及地下空間工程研究;黃林沖（1981—），男，湖北咸寧人，工學博士，中山大學航空航天學院教授，博士生導師，主要從事重大工程防災減災研究;楊宏偉（1988—），男，黑龍江大興安嶺人，工學博士，中山大學土木工程學院副教授，主要從事巖石力學及隧道工程研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）22-0077-04 [收稿日期] 2022-01-13

引言

大類培養這一本科人才培養模式經過多年的探索和試運行，在“雙一流”建設的大背景下，已經開始被大量的“雙一流”高校所采用，并逐漸拓展到眾多的本科院校中[1]。大類培養的模式是，將相近或者相似專業構建成一個學科群組，將同一個學科群組學生進行寬口徑的集中培養，夯實學生基礎素質，提升后期發展潛力[2]。在大類培養模式下，不少基礎課程和專業課程的教學模式和培養目標都需要進行調整和更新，以適應形勢，提升培養質量。

針對大類培養模式的運行情況，國內學者以開展大類培養的高校為研究對象，對該模式的效果、問題與困境開展了相關研究。單燁和程春蘭以某開展大類培養高校的大一學生為對象，開展了問卷調查，對該模式下本科生面臨的困境和教學效果開展了探索，并提出了提升培養和教學質量的針對性建議[3];王韻璐等對高校的大類招生模式開展了全面分析，并對該機制落實的背景和實際問題開展了系統剖析[4];李查結合西北工業大學開展大類培養的實踐經驗，探索了該模式下存在的問題，并針對性地提出了一些解決措施[5]。由此可見，針對大類培養這一新的本科培養模式及其運行優化問題，國內相關高校學者已經開展了大量的研究和總結[6]。相比傳統的分專業培養模式，在大類培養的模式下，“工程制圖”等課程的教學模式和培養目標也需針對性地進行調整和改革，以提升教學和培養質量。在“工程制圖”課程的教學改革方面，也有大量的實踐經驗及相關研究。如高崇一等開展的基于OBE（Outcome-Based Education）理念的“工程制圖”課程教改實踐[7]，馬星等開展的混合式教改實踐等[8]。這些教學改革有效地提升了傳統分專業教學模式下的“工程制圖”課程教學質量[9]。但是，在當前大類培養和“雙一流”建設火熱開展的形勢下，亟須針對大類培養中各學科群組的特點，針對性地研究“工程制圖”課程的教學改革方法，以提升人才培養和教學質量。

為此，本文以中山大學大類培養中的海洋學科群組為例，針對該學科群學生在大類培養過程中學習“工程制圖”課程可能面臨的困境和挑戰，開展了系統性的分析。在此基礎上，本文針對性地提出了包括課程頂層設計在內的多條解決措施，并結合教學實踐評估了教改后的教學效果。

一、大類培養下“工程制圖”課程教學面臨的挑戰

在大類培養的培養模式之下，原先按照入學專業劃分的班級不再是教學的基本單元，取而代之的是以學科組群劃分的試驗班。在這一情景下，教學班級人數的大大提升，對教學質量和教學進度提出了挑戰。而由于大類培養涉及的學院眾多，同一個試驗班內的學生后續分流的專業選擇也很多，這將導致教學單元內的學生對同一門課程的重要性產生不同的認知，阻礙教學質量的提升。此外，由于大類培養在基礎課程教學階段需要多個學院共同參與、共同協作，也需要引入研究興趣、學術背景、學術經歷不同的教師參與“工程制圖”課程教學，這樣一來，在豐富“工程制圖”課程教學內容的同時，也就制約了課程教學質量的提升。為此，本文針對中山大學大類培養的實際情況和“工程制圖”課程的實踐經驗，對“工程制圖”課程所面臨的挑戰開展系統分析。

（一）后續專業不同的問題

中山大學的海洋學科組群涉及多個學院和十幾個“涉海”專業，在大類培養過程中，將在學院層面和專業層面上涉及大量的院際協作。中山大學的海洋學科群所涉專業多為海洋科學和工程相關的理工科專業，“工程制圖”是工程語言，也是這些理工科專業中的基礎課程之一。

在大類培養中，基礎和學科群通識教育階段結束后，高年級本科生將面臨專業選擇和分流的問題，不同的細分專業在后續學習中有各自的側重點和能力需求。在這一情勢之下，大一本科生的“工程制圖”課程教學，將面臨學生因不同的專業規劃和專業選擇帶來的對本課程重視程度有別的問題。在這一問題影響下，選擇某些后續對制圖能力要求不高專業的學生，將不再重視“工程制圖”課程，如此一來將嚴重影響教學質量。

（二）學習興趣不足的問題

學習興趣對學習質量和教學質量具有舉足輕重的影響。Harp和Mayer構建了學習興趣類型體系，在這一體系中，學習興趣主要由個體興趣和情境興趣組成，每一部分包含了多個層級內容[10]。在這一理論之下，學習材料的特征、個人的知識背景和傾向等多個因素都有可能影響學生對“工程制圖”課程的學習效果。

由于“工程制圖”課程較少涉及嚴謹的數學推導和理論構建，較多地涉及制圖規范、標準等需要識記的內容，課程的知識體系略顯生硬。為此，如何對課程內容進行合理的編排，將較為硬性的規范和標準轉換為生動靈活的知識體系，對提升學生的學習興趣至關重要。通過合理安排課程教學，將有效地提升學生的學習情境興趣，有效提升教學質量，而這一目標的達成有賴于課程材料的組織和有效的教學設計。

（三）師資的問題

結合中山大學海洋學科群的具體特點，可以發現在大類培養的教學實踐中，將不可避免地需要引入不同學院和專業的師資，參與“工程制圖”等多門專業基礎課程的教學實踐。在這一背景之下，各教學單元的具體執教教師的教學風格和知識背景，將對教學質量和培養質量有著至關重要的影響。

這一影響可以從兩個方面來看，首先，由于這些教師來自不同的專業方向，知識背景和研究經歷有著較大的差異，這將導致教師的教學組織和教學編排有所區別，可能同一個學科群內不同教學班級之間的教學質量有著顯著差異。其次，由于這些教師的學科背景不同，結合其個人對各自學科的理解和對“工程制圖”課程重要性的經驗，將有可能影響這些教師在實際授課過程中對課程不同單元的難度把握和教學設計不同。從上述兩個方面來看，教師的專業背景和具體課程設計將對學科群內不同教學班級的教學質量有較大影響。

二、改革措施

在大類培養的形勢下，“工程制圖”的課程教學面臨著三重系統性的挑戰。如何通過“工程制圖”課程教學改革，適應大類培養的新要求，提升教學質量和人才培養質量是一個很迫切的問題。本文中，將從課程頂層設計、教學設計、考核創新、引入課外訓練等方面考慮，提出適用于海洋學科群的“工程制圖”課程教學改革措施。

（一）課程頂層設計

“工程制圖”課程的教學目標是通過講授工程制圖的原理及相關制圖規范等理論知識，使學生掌握基本的識圖、繪圖能力，能夠通過圖紙與相關技術人員進行技術交流，為后續專業課程的學習及畢業后從事相關的技術工作打下基礎。在本文中，通過合理的頂層設計，對課程教學體系和內容組成進行優化，切實提升教學效果。

在教學實踐中，為協調學時少而課程內容多這一矛盾，應合理刪除陳舊過時、應用面窄的教學內容，壓縮畫法幾何部分的學時，重點介紹點、線、面的投影知識。通過對課程知識體系的重構，有效提升了有限課時的教學效率。在完成共性知識教學內容的基礎上，針對我校海洋學科群有關專業，重點介紹海洋工程制圖相關知識，以加強學生理論與實踐相結合的能力，有效培養專業技術相關素養與技能。

（二）教學設計

在各課時的教學設計中，以課程內容有關的愛國科學家和工程師為導引，有效結合課程思政和課程知識。通過結合具體的實例說明相關知識的重要性和應用范圍，通過有機地融合相關專業背景和知識背景，在課程教學和實踐中培養學生的制圖能力和工程素養。在教學實踐中，結合《標注尺寸》《機件表達》等章節養成規范、認真、嚴謹的制圖習慣，培養以制圖思維能力來構思、分析和表達工程問題的能力，實現從制圖能力向工程設計能力的拔高。同時，以相關實例，激勵學生的愛國奉獻精神，實現科學思維訓練和科學倫理教育等目標，培養學生精益求精的大國工匠精神，并激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

（三）考核方式創新

傳統的考核方式可能導致學生過度關注理論知識的記憶，而忽略了工程素養和制圖能力兩個維度的提升[11，12]。在大類培養的形勢之下，培養學生的工程素養與綜合素質，通過理論結合實踐提升人才培養質量至關重要。通過對“工程制圖”課程的考核方式進行創新，提升制圖能力和工程素養養成等維度的關注度，切實提升課程教學和人才培養質量。本文提出了綜合考核方式：平時成績（手繪、上機作業、考勤和課堂練習情況等考查）占30%、制圖大作業考查占10%、期中手繪考試占10%、CAD上機操作考核占10%、期末閉卷筆試占40%。與傳統的考核方式相比，本考核方式中的上機操作部分可以強化學生對實踐能力的關注，而制圖大作業則可以涵蓋重要繪圖知識，并培養學生的設計能力。

（四）引入課外訓練

在大類培養的背景下，單純依賴課程知識的學習難以有效培養學生的工程素養[12]。通過利用百花齊放的課外訓練和活動平臺，可以彌補這一缺陷。針對海洋學科群的特點，采用“工程制圖+土木水利及海洋工程”的方式，聚焦工程制圖中的共性問題，同時兼顧海洋學科群的專業特色，著力培養學生運用各種繪圖手段進行構思、分析和表達工程問題的能力。

（五）初步成效

“工程制圖”是中山大學在大類招生背景下面向大類培養的公共平臺課程，依托該課程，本文開展了面向大類培養的海洋學科群“工程制圖”課程教學改革與探索。在一學期的教學實踐后，分析學生成績表現發現，該課程中某教學單元中學業成績優秀率高達30%，及格率為99.5%，表明本文有關的課程改革是有效的，基本實現了教學改革的目的。調研走訪發現，學生對“工程制圖”課程的理解和海洋學科群專業課程的認識得到了切實提升。這充分說明，本課程對學生后續專業課程學習的啟發與認知起到了重要作用。此外，學生的工程素養經過課程學習也得的了很大的提升，接近70%的學生在“工程制圖”大作業中展現了良好的綜合實踐能力。上述數據和回訪結果表明，本文相關的教學改革措施初具成效。

結語

本文以中山大學大類培養海洋學科群組為例，針對該學科群組在大類培養中“工程制圖”課程教學中所面臨的挑戰，開展了系統性、針對性的剖析。由于大類培養本身存在“寬口徑”目標等因素的制約，使得在“工程制圖”課程教學過程中，存在著因學生后續專業選擇不同，而對課程重要性認識不足，以及學習興趣不足、課程教師專業背景不同等引起的對教學重點設置存在偏差等系統性挑戰。針對這些挑戰，本文結合中山大學的特點和海洋學科群組的需求，開展了囊括更新課程頂層設計、革新教學設計、創新考核方式和引進大量課外實踐等“工程制圖”課程改革路徑探索。經過教學實踐和教學效果評估發現，采用本文所提出的系列措施后，海洋學科群本科生在“工程制圖”課程知識掌握和工程素養養成等維度上有了顯著的提升，課程教學效果良好。本文研究成果和實踐經驗，將為大類培養相關課程改革和教學質量的提升提供參考借鑒。

參考文獻

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Teaching Reform of “Engineering Graphics” for General Training

MA Jian-juna， HUANG Lin-chongb， DANG Wen-ganga， YANG Hong-weia

（a. College of Civil Engineering， b. College of Aeronautics and Astronautics， Sun Yat-sen University， Guangzhou， Guangdong 510275， China）

Abstract： “General training” is a new exploration of undergraduate education and training mode carried out by many colleges and universities under the current “double first-class” construction. How to coordinate the important basic science and engineering course of “Engineering Graphics” according to the construction goal of “general training”， is the key to improving the quality of “large-scale training” of the marine discipline group. This paper focuses on the three major challenges faced by the marine discipline group in the teaching of “general training”， such as lack of interest in students’ learning. Relying on the courses of “general training”， a comprehensive curriculum reform and exploration including the top-level design of the curriculum has been carried out. Through a series of teaching reforms and exploration methods， the teaching effect of “Engineering Graphics” course of the marine discipline group and the engineering quality of students have been greatly improved.

Key words： general training; Engineering Graphics; teaching reform; exploration