電氣類工程制圖混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：“新工科”建設(shè)任務(wù)的提出，對(duì)電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)有了更高要求，工程制圖在學(xué)時(shí)被壓縮的情況下，單一教學(xué)模式影響培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為提升教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對(duì)本校電氣類專業(yè)制圖課程實(shí)施混合式教學(xué)。本文從教學(xué)方案設(shè)計(jì)、課程資源建設(shè)、教學(xué)模式實(shí)施、教學(xué)考核方式四個(gè)方面對(duì)混合式教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)改革。實(shí)踐結(jié)果表明，混合式教學(xué)比直播教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)平均成績(jī)分別高9.9分、5分，學(xué)生總體滿意度得分4.66分，混合式教學(xué)方式滿意度為93%。學(xué)生普遍認(rèn)為混合式教學(xué)能有效提升自學(xué)能力、空間思維能力和工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：電氣類；工程制圖；混合式教學(xué)；工程實(shí)踐

• 概述

工程圖是表達(dá)設(shè)計(jì)想法、傳遞技術(shù)信息的重要工具，繪圖與讀圖技能的系統(tǒng)訓(xùn)練對(duì)于工科專業(yè)不可或缺。工程制圖作為電氣類專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和從事工程實(shí)踐活動(dòng)起著關(guān)鍵的作用。在建設(shè)“新工科”的任務(wù)背景下，電氣類專業(yè)對(duì)新技術(shù)、新學(xué)科的學(xué)習(xí)需求更高，工程制圖等專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)被不斷壓縮[1]。在學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多且逐級(jí)遞進(jìn)的情況下，若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，通過精簡(jiǎn)理論內(nèi)容或縮減實(shí)踐訓(xùn)練完成授課，會(huì)使學(xué)生在工程領(lǐng)域的能力與素質(zhì)得不到有效提升。與此同時(shí)，滿堂灌的課堂形式，使原本抽象的教學(xué)內(nèi)容更顯枯燥，學(xué)生課堂參與度低，重難點(diǎn)知識(shí)不能很好地理解和掌握。隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生會(huì)因畏難心理導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性下降，使教學(xué)效果大打折扣，直接影響教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和教育數(shù)字化的不斷推進(jìn)，教學(xué)手段更加多元化，教學(xué)資源更加豐富化[2]。線上教學(xué)加速了各種網(wǎng)絡(luò)工具與課程資源的應(yīng)用。線上教學(xué)不受時(shí)間與空間的限制，滿足了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，但因無法實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練情況，且對(duì)學(xué)生主觀能動(dòng)性要求較高，實(shí)際效果并不理想。基于此，為有效提升電氣類工程制圖課程的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力，拓寬學(xué)習(xí)途徑，突破單一形式的傳統(tǒng)教學(xué)與線上教學(xué)的局限性，對(duì)課程進(jìn)行線上+線下混合式教學(xué)改革。混合式教學(xué)將線上與線下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)融合[3]，以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為中心，使學(xué)生在探索與合作中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)能力、解決問題能力和工程創(chuàng)新能力的應(yīng)用型高素質(zhì)人才。

• 混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

• 教學(xué)方案設(shè)計(jì)

在混合式教學(xué)活動(dòng)之前，需要根據(jù)課程的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標(biāo)及學(xué)情特點(diǎn)確定教學(xué)時(shí)間內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段，教學(xué)方案設(shè)計(jì)是決定整個(gè)教學(xué)活動(dòng)是否有效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電氣類制圖課程在大一第一學(xué)期開設(shè)，總共48學(xué)時(shí)，分為理論32學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為計(jì)算機(jī)繪圖。大一新生普遍無繪圖基礎(chǔ)，缺乏專業(yè)背景和實(shí)踐經(jīng)歷，空間想象能力較弱，自主學(xué)習(xí)能力不足。但在適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和激勵(lì)下，學(xué)習(xí)熱情高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具的適應(yīng)性強(qiáng)。與機(jī)械類專業(yè)對(duì)比，電氣類專業(yè)對(duì)零件圖、裝配圖的教學(xué)要求較低[4]，對(duì)電氣工程圖的繪制和識(shí)讀有一定的要求。結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況，確定教學(xué)內(nèi)容有：畫法幾何、制圖基礎(chǔ)、工程圖（零件圖、裝配圖、電氣圖）、CAD繪圖。教學(xué)內(nèi)容體系完整，與后續(xù)課程銜接性強(qiáng)，但線下學(xué)時(shí)有限，需合理地規(guī)劃線上線下教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。具體做法是先將所有教學(xué)內(nèi)容按照章、節(jié)、知識(shí)單元進(jìn)行分解，分解成內(nèi)容量相當(dāng)且相互獨(dú)立的知識(shí)單元，再根據(jù)知識(shí)單元的難易程度和重要性，設(shè)計(jì)教學(xué)方式及所需線下學(xué)時(shí)，知識(shí)單元的組合構(gòu)成每次課的學(xué)習(xí)任務(wù)。以課程第五章機(jī)件的表示法為例，基于知識(shí)分解的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式設(shè)計(jì)過程如圖1所示。

電氣類工程制圖課程要求學(xué)生既要掌握系統(tǒng)理論，又要進(jìn)行一定強(qiáng)度的實(shí)踐訓(xùn)練，本輪混合式教學(xué)所使用的教學(xué)方式主要有視頻學(xué)習(xí)、課堂講授、小組討論、案例分析、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等。結(jié)合筆者多年制圖教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)知識(shí)的深度、廣度及學(xué)生認(rèn)知能力，將知識(shí)單元?jiǎng)澐譃殡y、中、易三個(gè)等級(jí)。同時(shí)，還需考慮知識(shí)單元對(duì)能力與素質(zhì)培養(yǎng)的重要性，綜合分析并選擇單一教學(xué)方法或多種教學(xué)方法結(jié)合的教學(xué)手段。以第五章機(jī)件表示方法為例，視圖表達(dá)是圖樣中基礎(chǔ)和重要的表達(dá)方法，但學(xué)生在前面章節(jié)中已經(jīng)熟練掌握了三視圖的繪制和識(shí)讀，為視圖的學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)，本節(jié)內(nèi)容單元均歸為“易”等級(jí)，采取線上看視頻自主學(xué)習(xí)的方式。剖視圖中全剖、半剖、局部剖在實(shí)際的圖樣表達(dá)方法里應(yīng)用非常廣泛，屬于本章重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，難度等級(jí)為“中”，可采用線上視頻預(yù)習(xí)+線下案例講解與討論，通過案例講解使學(xué)生掌握剖視圖的繪制與標(biāo)注方法，再增加討論環(huán)節(jié)，明確三種剖視圖的適用情況及畫圖的注意事項(xiàng)。剖切面選擇中的斜剖、旋轉(zhuǎn)剖和階梯剖在本節(jié)的重要程度低于前三種剖視圖，但在繪圖中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，屬于學(xué)生不易掌握的“難”等級(jí)，采用線下講解+案例分析的教學(xué)方式。最后，為提升學(xué)生對(duì)本章知識(shí)的綜合應(yīng)用與實(shí)踐創(chuàng)新能力，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，要求學(xué)生選用合適的表達(dá)方案，利用圖紙將實(shí)際機(jī)件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)完整清晰地表達(dá)出來。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的合理選用是有效開展混合式教學(xué)的前提，是教學(xué)方案設(shè)計(jì)中重要的教學(xué)工具。在教學(xué)平臺(tái)的甄選中，不僅要考慮平臺(tái)是否能為各種教學(xué)活動(dòng)提供支持，還要考慮學(xué)生對(duì)平臺(tái)的適應(yīng)性和操作便捷性，數(shù)量上要少而精。本輪混合式教學(xué)將平臺(tái)A與平臺(tái)B結(jié)合使用。平臺(tái)A線上資源豐富，能夠滿足線上視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、主題討論、簽到等活動(dòng)的開展，本校大部分公選課均使用此平臺(tái)，學(xué)生操作熟練，教學(xué)管理便捷，學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)詳細(xì)全面。平臺(tái)B因功能強(qiáng)大、交互性強(qiáng)被廣泛應(yīng)用，故選用此平臺(tái)用于課堂互動(dòng)、資料分享、隨堂測(cè)試、問卷調(diào)查、提交作業(yè)、課后答疑、優(yōu)秀作業(yè)展示等教學(xué)環(huán)節(jié)。

• 教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)資源建設(shè)是推動(dòng)混合式教學(xué)改革的基礎(chǔ)，教學(xué)方案設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)電氣類制圖課程教學(xué)過程需求和學(xué)生實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行建設(shè)[5]。由于各種資源限制，本輪教改建立并完善的教學(xué)資源主要有視頻庫、習(xí)題庫和模型庫。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，選用國家一流在線課程《工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖》的慕課視頻作為主要視頻資源，將教師自制視頻作為輔助學(xué)習(xí)資源。由于慕課視頻所覆蓋的知識(shí)單元不能完全符合教學(xué)要求，通過自錄視頻對(duì)慕課視頻進(jìn)行補(bǔ)充。自錄視頻主要包括計(jì)算機(jī)繪圖項(xiàng)目的演示和重難點(diǎn)習(xí)題的講解，每個(gè)視頻包含一個(gè)知識(shí)單元，視頻長(zhǎng)度不超過15分鐘。習(xí)題庫是混合式教學(xué)資源另一個(gè)重要組成部分，建設(shè)的題庫有線上測(cè)試題庫、手工繪圖題庫（包括習(xí)題答案）、計(jì)算機(jī)繪圖題庫。為解決學(xué)生在繪圖練習(xí)中“想不出來”的困境，建立計(jì)算機(jī)三維模型庫供觀摩使用。本校已擁有定制的實(shí)物模型庫，但在線上教學(xué)中不適用，計(jì)算機(jī)三維模型靈活性和實(shí)用性更高。空間想象能力是制圖課程重點(diǎn)培養(yǎng)的能力，在實(shí)際教學(xué)中，通過從三維到二維，從二維到三維，在反復(fù)看-畫-想的過程中，實(shí)現(xiàn)能力的鍛煉和提升。教學(xué)資源的建設(shè)是一個(gè)持續(xù)、動(dòng)態(tài)的過程，隨著教學(xué)活動(dòng)的推進(jìn)，需要不斷地更新和補(bǔ)充。

• 混合式教學(xué)模式實(shí)施

電氣類制圖課程混合式教學(xué)的實(shí)施分為課前、課中和課后三個(gè)階段。課前階段，教師在平臺(tái)A發(fā)布公告，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成線上視頻學(xué)習(xí)和章節(jié)檢測(cè)，并在平臺(tái)B中羅列學(xué)習(xí)中遇到的問題。同時(shí)，教師通過平臺(tái)學(xué)習(xí)記錄和數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度和自學(xué)效果進(jìn)行分析，研判線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，找出知識(shí)薄弱點(diǎn)。課中階段，重點(diǎn)在于拓展線上學(xué)習(xí)知識(shí)和強(qiáng)化空間思維能力，采用BOPPPS的教學(xué)模式[6]，遵循導(dǎo)入-目標(biāo)-前測(cè)-互動(dòng)-后測(cè)-總結(jié)的教學(xué)過程。首先，導(dǎo)入學(xué)什么及為什么學(xué)，確定該次課的教學(xué)目標(biāo)，通過課堂提問檢測(cè)線上學(xué)習(xí)效果。然后，采用小組討論、案例分析、項(xiàng)目實(shí)踐等多樣化教學(xué)手段進(jìn)行課堂互動(dòng)活動(dòng)，講解重難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)和課后作業(yè)存在的問題進(jìn)行分析與討論。難度不大的知識(shí)點(diǎn)嘗試與學(xué)生互換角色，讓學(xué)生在充分準(zhǔn)備的情況下，完成授課或講解習(xí)題任務(wù)，有效提高學(xué)生課堂參與度。最后，利用平臺(tái)在線檢測(cè)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成度，并對(duì)該次課進(jìn)行承前啟后性的總結(jié)，布置課后任務(wù)。課后階段，要求學(xué)生積極參與主題討論，按時(shí)提交繪圖作業(yè)，明確下次課前學(xué)習(xí)任務(wù)。課后階段，教師發(fā)布并更新教學(xué)資源，實(shí)時(shí)關(guān)注線上平臺(tái)動(dòng)態(tài)，保持與學(xué)生溝通暢通無阻。認(rèn)真批改線下作業(yè)，篩選優(yōu)秀作業(yè)線上展示。詳細(xì)記錄過程性評(píng)價(jià)成績(jī)，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度滯后、作業(yè)錯(cuò)誤多的學(xué)生給與預(yù)警。通過發(fā)布線上調(diào)查問卷收集學(xué)生反饋問題，開展教學(xué)反思，總結(jié)不足之處，在下輪混合式教學(xué)中持續(xù)改進(jìn)。

• 教學(xué)考核方式

為全面、客觀地評(píng)價(jià)混合式教學(xué)學(xué)習(xí)效果，構(gòu)建期末考核與過程性考核相結(jié)合多元化評(píng)價(jià)體系。將過程性考核指標(biāo)細(xì)化與量化，量化結(jié)果轉(zhuǎn)換成百分制后按一定比例匯總。根據(jù)教學(xué)大綱要求，課程總成績(jī)=期末成績(jī)60%+平時(shí)成績(jī)40%。平時(shí)成績(jī)=線上（觀看視頻30%+章節(jié)測(cè)試15%+討論5%）+線下（考勤10%+提問5%+隨堂測(cè)試5%+手工繪圖作業(yè)15%+CAD繪圖15%）。其中，線上觀看視頻、測(cè)試、討論、線下考勤、隨堂測(cè)試均可從英華學(xué)堂與釘釘導(dǎo)出數(shù)據(jù)換算。課堂提問采用扣分制，滿分一百分，隨機(jī)點(diǎn)名答題，回答正確不扣分，回答不正確一次扣5～10分。手工繪圖作業(yè)按等級(jí)打分，每次繪圖作業(yè)按圖面正確度、標(biāo)準(zhǔn)度、整潔度給出從A+～D等級(jí)，每5分一個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)等級(jí)換算分?jǐn)?shù)。CAD繪圖在每次上機(jī)結(jié)束前預(yù)留10分鐘，結(jié)合學(xué)生繪圖過程熟練度和完成度給出相應(yīng)等級(jí)，最后換算分?jǐn)?shù)。

• 混合式教學(xué)實(shí)踐效果

本輪工程制圖混合式教學(xué)改革在2023級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)3個(gè)教學(xué)班實(shí)施。為了比較不同教學(xué)方式對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響，選擇筆者所授課的相同專業(yè)2022級(jí)和2021級(jí)教學(xué)班進(jìn)行分析，2022級(jí)主要采用線上直播教學(xué)，2021級(jí)使用傳統(tǒng)教學(xué)方式授課。對(duì)3個(gè)教學(xué)班的期末成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，混合式教學(xué)班平均成績(jī)?yōu)?3.7分，比直播教學(xué)班、傳統(tǒng)教學(xué)班分別高9.9分、5分，成績(jī)分布如圖2所示。對(duì)比結(jié)果顯示，混合式教學(xué)學(xué)習(xí)效果良好，學(xué)生成績(jī)有一定幅度的提高。此外，在教學(xué)任務(wù)完成后，設(shè)計(jì)包含11個(gè)題目的調(diào)查問卷，從不同方面了解學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)的滿意度。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，回收答卷數(shù)111（總?cè)藬?shù)140）。問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，總體滿意度得分4.66分（滿分5分），學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)資源的滿意度分別為96%、93%、95%。學(xué)生普遍認(rèn)為視頻學(xué)習(xí)和討論應(yīng)在線上，繪圖作業(yè)和答疑解惑更適合線下，混合式教學(xué)模式下的課程學(xué)習(xí)，對(duì)提升自學(xué)能力、空間思維能力和一絲不茍的工程素養(yǎng)有很大的幫助。電氣類學(xué)生對(duì)參加學(xué)科競(jìng)賽、申報(bào)大創(chuàng)項(xiàng)目的積極性也在不斷提高。

結(jié)語

混合式教學(xué)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新教學(xué)模式，電氣類制圖課程教學(xué)面臨學(xué)時(shí)被大幅壓縮的困境，單一教學(xué)方式已不能滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。本文結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)和線上教學(xué)的特點(diǎn)，分析了少學(xué)時(shí)制圖課程進(jìn)行混合式教學(xué)改革的必要性性。在實(shí)施混合式教學(xué)之前，教學(xué)方案的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，需根據(jù)課程教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標(biāo)及授課對(duì)象的實(shí)際情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。建設(shè)混合式教學(xué)所需的視頻庫、習(xí)題庫和三維模型庫。在課前、課中、課后三個(gè)教學(xué)實(shí)施階段，發(fā)揮教師引導(dǎo)角色，讓學(xué)生“動(dòng)起來”“忙起來”。制定詳細(xì)的全過程評(píng)價(jià)體系，利用量化的多元評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)期末成績(jī)和問卷調(diào)查結(jié)果表明，混合式教學(xué)能有效提升學(xué)習(xí)效果和教學(xué)滿意度，充分激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生具備一定的實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)。

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項(xiàng)目基金：銀川科技學(xué)院校級(jí)本科教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2022XJJG017）

作者簡(jiǎn)介：史彥梅（1986—"），女，回族，寧夏人，碩士研究生，講師，研究方向：工程圖學(xué)、風(fēng)力機(jī)控制；李娜（1982—"），女，回族，河南人，碩士研究生，副教授，研究方向：智能控制。

*通信作者：劉雄飛（1983—"），男，漢族，內(nèi)蒙古人，博士研究生，教授，研究方向：新能源開發(fā)與利用。