基于多元化教學(xué)思路的“工程圖學(xué)”課程教學(xué)與實(shí)踐

呂秋娟 李艷嬌 何美瑩

［摘 要］ “工程圖學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)信息化背景下學(xué)員的性格特點(diǎn)，深入開展教學(xué)理論和方法研究。根據(jù)課程要求，創(chuàng)建了“工程圖學(xué)”學(xué)校專屬SPOC；教學(xué)中采用線上線下混合的教學(xué)方式，有效地拓寬了學(xué)員的學(xué)習(xí)途徑；系統(tǒng)、完整地梳理課程知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)，理順了課程內(nèi)容之間的聯(lián)系，提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣；課程內(nèi)容與思政元素的有效融合，可以潛移默化地提高學(xué)員的軍人價(jià)值觀、愛國主義情懷和創(chuàng)新思維能力。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，多元化教學(xué)思路的新模式，不僅幫助學(xué)員拓展了空間思維能力，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量，還為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了有力幫助。

［關(guān)鍵詞］ 多元化；工程圖學(xué)；教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度火箭軍工程大學(xué)教育教學(xué)研究立項(xiàng)課題“探索多方位融合思政元素的工程圖學(xué)課程教學(xué)體系”（HJJKTB2021021）

［作者簡(jiǎn)介］ 呂秋娟（1970—），女，陜西興平人，博士，火箭軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部副教授，“工程圖學(xué)”課程負(fù)責(zé)人（通信作者），主要從事工程圖學(xué)課程、逆向工程研究；李艷嬌（1976—），女，河北盧龍人，博士，火箭軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部副教授，主要從事工程圖學(xué)課程研究；何美瑩（1992—），女，陜西寶雞人，碩士，火箭軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部講師，主要從事工程圖學(xué)課程研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.1；TB23［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）29-0101-04 ［收稿日期］ 2022-10-09

“工程圖學(xué)”課程是以正投影法為基礎(chǔ)，工程圖樣表達(dá)為手段，以空間想象能力和形象思維能力為主線，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新思維能力，是提升學(xué)員工程素質(zhì)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)的知識(shí)紐帶與橋梁［1］，也是各專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。由于課程空間想象能力要求較高，近年來許多學(xué)員反映“工程圖學(xué)”課程難學(xué)，立體空間想象能力不好；還有許多教員承擔(dān)兩個(gè)或三個(gè)相同進(jìn)度的平行班，同樣的課程內(nèi)容教員需要反復(fù)講解多次，其耗費(fèi)的課堂時(shí)間、精力較多，仍然難以獲得與之匹配的理想效果。因此，在課程教學(xué)中需要找到相應(yīng)的解決方法，保證教學(xué)質(zhì)量［2］。

按照軍隊(duì)院校寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)技能人才培養(yǎng)的要求，在信息技術(shù)與教學(xué)深度融合的大背景下，積極適應(yīng)部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練對(duì)院校人才培養(yǎng)的新要求，“工程圖學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)信息化背景下學(xué)員性格特點(diǎn)，進(jìn)行了立足學(xué)員特點(diǎn)、突出能力培養(yǎng)，基于多元化教學(xué)思路的“工程圖學(xué)”課程教學(xué)與實(shí)踐。在教學(xué)中，按照分段實(shí)施、注重質(zhì)量、突出重點(diǎn)的思路，以全面加強(qiáng)學(xué)員綜合素養(yǎng)提升，服務(wù)人才培養(yǎng)為目標(biāo)；以提高“工程圖學(xué)”課程質(zhì)量為核心，深入開展教學(xué)理論研究，從創(chuàng)建新型學(xué)習(xí)平臺(tái)，適時(shí)融入思政元素，建立立體化課程教學(xué)資源，拓展俱樂部活動(dòng)等第二課堂入手，有效地提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、線上線下混合式教學(xué)方式

在點(diǎn)、線、面、平面立體、曲面立體的學(xué)習(xí)中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)正投影法的基本原理、三視圖的投影規(guī)律；而在機(jī)件的基本表示法這部分內(nèi)容中，要求學(xué)員規(guī)范使用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，學(xué)員在學(xué)習(xí)過程需要完成較多的繪圖練習(xí)，通過練習(xí)鍛煉與提高空間想象能力。目前，“工程圖學(xué)”課程課堂學(xué)時(shí)較少，教學(xué)計(jì)劃中已經(jīng)取消了習(xí)題課課堂講授，繪圖實(shí)踐課也減少了許多，學(xué)員繪圖練習(xí)的機(jī)會(huì)隨之減少，這些因素既影響了學(xué)員空間思維能力的訓(xùn)練，又影響了學(xué)員的讀圖能力和繪圖能力，還影響了后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)［3］。如果還繼續(xù)沿用以前的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，學(xué)員學(xué)習(xí)吃力，教員授課難度加大。

根據(jù)課程需求，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在中國大學(xué)MOOC平臺(tái)開設(shè)本“工程圖學(xué)”本校專屬SPOC課程。線上課程開設(shè)與線下課堂教學(xué)同步開展，課程發(fā)布時(shí)間和教學(xué)進(jìn)度保持一致。線上資源包括：課程介紹、課程大綱、線上學(xué)習(xí)視頻、PPT、線上單元測(cè)試、題庫資源、動(dòng)畫資源、線上討論等。其中由任課教員自行錄制短視頻22個(gè)，課程包含文檔66個(gè)，線上測(cè)試5個(gè)單元。線上資源包括難理解、重要的知識(shí)點(diǎn)，以視頻的形式供學(xué)員課下復(fù)習(xí)。

教學(xué)中采用線上線下混合式教學(xué)方式，將課前、課中、課后有效地結(jié)合起來，對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容或知識(shí)點(diǎn)。教員課前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)員課下自由安排時(shí)間進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提出問題；課上教員根據(jù)學(xué)員提出的問題采用多種教學(xué)手段進(jìn)行線下疑難問題講解，適時(shí)解決問題；課后學(xué)員可以線上討論、完成線上線下例題學(xué)習(xí)、獨(dú)立完成作業(yè)，線上自主學(xué)習(xí)先進(jìn)制造技術(shù)等課外知識(shí)，拓寬學(xué)員獲取知識(shí)的廣度和維度。“工程圖學(xué)”課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)見圖1。

二、教學(xué)內(nèi)容與思政元素相結(jié)合

“工程圖學(xué)”課程的主要內(nèi)容包括緒論、制圖基礎(chǔ)知識(shí)與技能、正投影基礎(chǔ)、組合體、軸測(cè)圖、機(jī)件形狀的基本表示法等。在課堂教學(xué)中，結(jié)合“工程圖學(xué)”課程內(nèi)容，提煉出體現(xiàn)工程圖學(xué)課程特色的精神和價(jià)值取向，梳理課程思政教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)員在課程學(xué)習(xí)過程中潛移默化地提高自身的軍人價(jià)值觀、社會(huì)責(zé)任感、愛國主義情懷、創(chuàng)新思維能力和辯證思維能力。在整個(gè)課程教學(xué)中，多方位，多形式將思政元素貫穿在學(xué)員學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)學(xué)員的自由全面發(fā)展。

在深入分析“工程圖學(xué)”課程內(nèi)容與思政育人內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，充分挖掘課程中具有時(shí)代特點(diǎn)的思政效應(yīng)，對(duì)所授內(nèi)容深入分析并將其細(xì)化，找出對(duì)應(yīng)思政教學(xué)目標(biāo)，開發(fā)、挖掘、提煉出思政元素［3］，形成以工程圖學(xué)課程內(nèi)容為載體，課程目標(biāo)為主線，章節(jié)—課程內(nèi)容—思政融合點(diǎn)—課程思政目標(biāo)的內(nèi)容體系（見表1）。例如，在緒論部分，通過展示導(dǎo)彈武器中零部件的設(shè)計(jì)、加工圖樣，說明工程圖樣的重要性，使學(xué)員認(rèn)識(shí)到責(zé)任意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)在設(shè)計(jì)中的地位和作用。因此，教學(xué)中可以將工匠精神的培養(yǎng)、責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)、思維能力的培養(yǎng)，由前到后，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，完全貫穿在課程中。

三、多元化教學(xué)資源更新

（一）緊貼課程資源要求，建立虛擬模型庫

“工程圖學(xué)”課程是研究如何用平面圖形表達(dá)空間立體，通過學(xué)習(xí)，學(xué)員可以提高空間思維能力。傳統(tǒng)教學(xué)中教員都是通過實(shí)體模型，演示立體的形狀。學(xué)員也可以在課后參觀模型室、反復(fù)觀看實(shí)物模型，增加個(gè)人的空間想象能力。然而，在課堂教學(xué)中，由于班級(jí)人數(shù)較多，實(shí)體模型較小以及有限的資源，都影響了課堂教學(xué)效果，迫切需要一種更直觀、更方便的教學(xué)工具，充實(shí)實(shí)體教學(xué)資源庫來演示立體的變化，便于輔助課堂教學(xué)［4］。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，常用的各種繪圖軟件和三維建模軟件成為工程圖學(xué)教員的必備工具，這些軟件可以作為課堂教學(xué)中直觀、便利的演示工具，三維虛擬模型庫成為實(shí)體模型的補(bǔ)充。例如，課堂教學(xué)時(shí)，采用SolidWorks三維建模軟件演示平面立體、曲面立體的截切過程，讓學(xué)員直觀感受立體被截切后的形狀及其視圖的畫法。相比實(shí)體模型，這種方法更加直觀，可以多方位改變截切位置，舉一反三，幫助學(xué)員增強(qiáng)空間思維能力和創(chuàng)新思維能力。目前三維模型庫包括教材和習(xí)題集中所有的立體。

（二）緊貼繪圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，濃厚教學(xué)氛圍

“工程圖學(xué)”課程繪圖實(shí)踐包括4個(gè)項(xiàng)目，為了增強(qiáng)學(xué)員的空間想象能力和空間思維能力，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合，滿足學(xué)員課下的自主學(xué)習(xí)要求。教學(xué)團(tuán)隊(duì)建立了3個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)專用模型展示教室和1個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智慧教室，配備了拆卸工具、測(cè)量工具，教室內(nèi)的展示不僅包括教材和習(xí)題集中200余件模型，還有許多用于拓展的立體模型，這些實(shí)體模型為學(xué)員直觀感知形體，提供了有益幫助。基于虛擬現(xiàn)實(shí)的專用智慧教室，不僅可以從不同角度演示立體的形狀特征，還可以讓學(xué)員親自體驗(yàn)具有空間感的零件。既實(shí)現(xiàn)了學(xué)員全方位、虛實(shí)相通、內(nèi)外相連的學(xué)習(xí)要求，充分發(fā)揮了智慧教室的“智慧”功能，又改變了一貫的“教員教、學(xué)員聽”的學(xué)習(xí)模式，極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性。

（三）緊貼課程內(nèi)容核心，系統(tǒng)、完整地梳理課程知識(shí)點(diǎn)

對(duì)于任何課程，知識(shí)點(diǎn)都是最小的知識(shí)單元，能夠熟練掌握課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)以及知識(shí)點(diǎn)相互之間的關(guān)系，對(duì)于課程的學(xué)習(xí)具有很大的促進(jìn)作用。由于“工程圖學(xué)”課程學(xué)習(xí)安排在學(xué)員大一第一學(xué)期，學(xué)員的專業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，學(xué)習(xí)方法基本沿用高中的習(xí)慣方法，普遍存在死記硬背，缺乏理解能力和空間思維能力。他們習(xí)慣于不斷做題，不能將課程內(nèi)容中的基礎(chǔ)內(nèi)容、重點(diǎn)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)有效地聯(lián)系起來，給學(xué)員造成了課程內(nèi)容繁雜和難以接受的現(xiàn)象，這些問題都在一定程度上影響了學(xué)員對(duì)課程的興趣和學(xué)習(xí)積極性［5］。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)從創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)《普通高等院校工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求》和課程教學(xué)計(jì)劃，系統(tǒng)、完整地梳理了課程的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)。將工程圖學(xué)內(nèi)容劃分為國家標(biāo)準(zhǔn)、繪圖技能、投影基礎(chǔ)、立體投影、交線、表達(dá)方法六大模塊62個(gè)知識(shí)點(diǎn)；將知識(shí)點(diǎn)分為陳述性和程序性，確定核心知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)和自學(xué)知識(shí)點(diǎn)。其中，核心知識(shí)點(diǎn)21個(gè)，自學(xué)知識(shí)點(diǎn)15個(gè)。學(xué)員也可以根據(jù)線上課程的發(fā)布時(shí)間，自由學(xué)習(xí)，按照要求完成線上的測(cè)試即可，在梳理知識(shí)點(diǎn)框架的同時(shí)，編寫了方便教與學(xué)的“工程圖學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)”。

四、“第二課堂”助力課程的拓展與延伸

由于“工程圖學(xué)”課程只有36學(xué)時(shí)，課程結(jié)束后，有些學(xué)員表示對(duì)課程內(nèi)容非常感興趣，希望在發(fā)揮空間想象能力的基礎(chǔ)上，有機(jī)會(huì)對(duì)課程或空間思維能力、創(chuàng)新思維能力做進(jìn)一步拓展和延伸。為此，公共選修課“先進(jìn)成圖技術(shù)”和“機(jī)械創(chuàng)新俱樂部”，成為學(xué)員的第二課堂。“先進(jìn)成圖技術(shù)”課程作為工程圖學(xué)的延伸，教員在學(xué)員的讀圖能力和繪圖能力方面進(jìn)行專門輔導(dǎo)，重點(diǎn)講述AutoCAD二維圖形的繪圖方法、Solidworks三維建模方法。經(jīng)過學(xué)習(xí)，學(xué)員基本可以掌握工程圖樣的繪圖方法和零件、裝配體的三維建模，為專業(yè)課和學(xué)科競(jìng)賽打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。而俱樂部可以打破年級(jí)、專業(yè)的限制，成為課堂教學(xué)的延展、實(shí)踐課堂的載體。

在機(jī)械創(chuàng)新俱樂部的各種活動(dòng)中，不但培養(yǎng)了學(xué)員的創(chuàng)新思維，而且以用促學(xué)，有效解決了學(xué)員學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確困擾的界限。機(jī)械創(chuàng)新俱樂部成員根據(jù)興趣愛好，利用課外時(shí)間組隊(duì)參加全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、學(xué)校的科技創(chuàng)新大賽［6］。學(xué)員完成的作品，都能按照要求進(jìn)行工程圖樣繪制、三維建模設(shè)計(jì)、零件裝配、運(yùn)動(dòng)仿真等。這使得參賽作品質(zhì)量逐年提高，還帶動(dòng)了周圍學(xué)員學(xué)習(xí)“工程圖學(xué)”課程的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)員的綜合能力也得到了有效提高。

結(jié)語

“工程圖學(xué)”課程覆蓋全校學(xué)員大一年級(jí)所有學(xué)員，年平均受益學(xué)員近1 000人次。經(jīng)過近幾年的探索與實(shí)踐，系統(tǒng)、完整地梳理課程知識(shí)點(diǎn)；多元化教學(xué)思路進(jìn)行“工程圖學(xué)”教學(xué)模式的創(chuàng)新，創(chuàng)新教育方法，教學(xué)內(nèi)容融入思政要元素；建設(shè)適合本校特色的學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以全面加強(qiáng)學(xué)員空間思維能力，提高“工程圖學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量，從而全面提升人才培養(yǎng)的教學(xué)質(zhì)量。完整的虛擬模型庫和全面的知識(shí)點(diǎn)梳理，不僅幫助學(xué)員拓展了空間思維能力，還為課程的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支持。工程圖學(xué)虛擬模型庫和智慧教室也在課堂教學(xué)中發(fā)揮了便捷、直觀的作用，解決了以往模型小、攜帶不方便的難點(diǎn)。“工程圖學(xué)”課程2021年獲評(píng)陜西省線上線下混合式一流本科課程，2022年獲評(píng)學(xué)校精品課程。

參考文獻(xiàn)

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Teaching and Practice of Engineering Graphics Course Based on Diversified Teaching Ideas

LYU Qiu-juan， LI Yan-jiao， HE Mei-ying

（Department of Basic， Rocket Force University of Engineering， Xian， Shaanxi 710025， China）

Abstract： The teaching team of Engineering Graphics has carried out in-depth research on teaching theories and methods according to the characteristics of students under the background of information technology. According to the curriculum requirements， the SPOC specially for Engineering Graphics was created. The combination of online and offline teaching methods can effectively broaden the learning channels of students， systematically and completely sort out the knowledge points， straighten out the relationship between the course contents， and improve the students interest in learning. The effective integration of course content and ideological and political elements can subtly improve the military values， patriotism and innovative thinking ability of students. After teaching practice in recent years， the new mode of diversified teaching ideas not only helps students expand their spatial thinking ability， improve the quality of talent training， but also provides help for the subsequent study of professional courses.

Key words： diversification; Engineering Graphics; teaching