電氣類工程制圖混合式教學改革與實踐

摘要：“新工科”建設任務的提出，對電氣類專業人才培養有了更高要求，工程制圖在學時被壓縮的情況下，單一教學模式影響培養目標的實現。為提升教學質量，激發學生學習興趣，對本校電氣類專業制圖課程實施混合式教學。本文從教學方案設計、課程資源建設、教學模式實施、教學考核方式四個方面對混合式教學進行系統改革。實踐結果表明，混合式教學比直播教學和傳統教學平均成績分別高9.9分、5分，學生總體滿意度得分4.66分，混合式教學方式滿意度為93%。學生普遍認為混合式教學能有效提升自學能力、空間思維能力和工程實踐能力。

關鍵詞：電氣類；工程制圖；混合式教學；工程實踐

• 概述

工程圖是表達設計想法、傳遞技術信息的重要工具，繪圖與讀圖技能的系統訓練對于工科專業不可或缺。工程制圖作為電氣類專業必修的一門技術基礎課，對后續專業課的學習和從事工程實踐活動起著關鍵的作用。在建設“新工科”的任務背景下，電氣類專業對新技術、新學科的學習需求更高，工程制圖等專業基礎課的學時被不斷壓縮[1]。在學時少、內容多且逐級遞進的情況下，若采用傳統的教學方式，通過精簡理論內容或縮減實踐訓練完成授課，會使學生在工程領域的能力與素質得不到有效提升。與此同時，滿堂灌的課堂形式，使原本抽象的教學內容更顯枯燥，學生課堂參與度低，重難點知識不能很好地理解和掌握。隨著學習的深入，學生會因畏難心理導致學習積極性下降，使教學效果大打折扣，直接影響教學目標的實現。

隨著“互聯網+”和教育數字化的不斷推進，教學手段更加多元化，教學資源更加豐富化[2]。線上教學加速了各種網絡工具與課程資源的應用。線上教學不受時間與空間的限制，滿足了學生自主學習和個性化學習的需求，但因無法實時監控學生理論學習和實踐訓練情況，且對學生主觀能動性要求較高，實際效果并不理想。基于此，為有效提升電氣類工程制圖課程的教學質量，激發學生學習熱情和動力，拓寬學習途徑，突破單一形式的傳統教學與線上教學的局限性，對課程進行線上+線下混合式教學改革。混合式教學將線上與線下教學的優勢有機融合[3]，以教師為引導，以學生為中心，使學生在探索與合作中學習，培養具有自主學習能力、解決問題能力和工程創新能力的應用型高素質人才。

• 混合式教學改革與實踐

• 教學方案設計

在混合式教學活動之前，需要根據課程的教學任務、教學目標及學情特點確定教學時間內的教學內容與教學手段，教學方案設計是決定整個教學活動是否有效的關鍵環節。電氣類制圖課程在大一第一學期開設，總共48學時，分為理論32學時和實驗16學時，實驗學時為計算機繪圖。大一新生普遍無繪圖基礎，缺乏專業背景和實踐經歷，空間想象能力較弱，自主學習能力不足。但在適當的引導和激勵下，學習熱情高，對網絡教學工具的適應性強。與機械類專業對比，電氣類專業對零件圖、裝配圖的教學要求較低[4]，對電氣工程圖的繪制和識讀有一定的要求。結合專業實際情況，確定教學內容有：畫法幾何、制圖基礎、工程圖（零件圖、裝配圖、電氣圖）、CAD繪圖。教學內容體系完整，與后續課程銜接性強，但線下學時有限，需合理地規劃線上線下教學內容和教學方式。具體做法是先將所有教學內容按照章、節、知識單元進行分解，分解成內容量相當且相互獨立的知識單元，再根據知識單元的難易程度和重要性，設計教學方式及所需線下學時，知識單元的組合構成每次課的學習任務。以課程第五章機件的表示法為例，基于知識分解的教學內容與教學方式設計過程如圖1所示。

電氣類工程制圖課程要求學生既要掌握系統理論，又要進行一定強度的實踐訓練，本輪混合式教學所使用的教學方式主要有視頻學習、課堂講授、小組討論、案例分析、任務驅動等。結合筆者多年制圖教學經驗，根據知識的深度、廣度及學生認知能力，將知識單元劃分為難、中、易三個等級。同時，還需考慮知識單元對能力與素質培養的重要性，綜合分析并選擇單一教學方法或多種教學方法結合的教學手段。以第五章機件表示方法為例，視圖表達是圖樣中基礎和重要的表達方法，但學生在前面章節中已經熟練掌握了三視圖的繪制和識讀，為視圖的學習打下了一定的基礎，本節內容單元均歸為“易”等級，采取線上看視頻自主學習的方式。剖視圖中全剖、半剖、局部剖在實際的圖樣表達方法里應用非常廣泛，屬于本章重點學習內容，難度等級為“中”，可采用線上視頻預習+線下案例講解與討論，通過案例講解使學生掌握剖視圖的繪制與標注方法，再增加討論環節，明確三種剖視圖的適用情況及畫圖的注意事項。剖切面選擇中的斜剖、旋轉剖和階梯剖在本節的重要程度低于前三種剖視圖，但在繪圖中容易出現錯誤，屬于學生不易掌握的“難”等級，采用線下講解+案例分析的教學方式。最后，為提升學生對本章知識的綜合應用與實踐創新能力，利用任務驅動法，要求學生選用合適的表達方案，利用圖紙將實際機件的內外結構完整清晰地表達出來。

網絡教學平臺的合理選用是有效開展混合式教學的前提，是教學方案設計中重要的教學工具。在教學平臺的甄選中，不僅要考慮平臺是否能為各種教學活動提供支持，還要考慮學生對平臺的適應性和操作便捷性，數量上要少而精。本輪混合式教學將平臺A與平臺B結合使用。平臺A線上資源豐富，能夠滿足線上視頻學習、章節測驗、主題討論、簽到等活動的開展，本校大部分公選課均使用此平臺，學生操作熟練，教學管理便捷，學習統計數據詳細全面。平臺B因功能強大、交互性強被廣泛應用，故選用此平臺用于課堂互動、資料分享、隨堂測試、問卷調查、提交作業、課后答疑、優秀作業展示等教學環節。

• 教學資源建設

教學資源建設是推動混合式教學改革的基礎，教學方案設計完成后，根據電氣類制圖課程教學過程需求和學生實際情況，有針對性地對相關資源進行建設[5]。由于各種資源限制，本輪教改建立并完善的教學資源主要有視頻庫、習題庫和模型庫。為實現優質資源共享，選用國家一流在線課程《工程制圖與計算機繪圖》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習資源。由于慕課視頻所覆蓋的知識單元不能完全符合教學要求，通過自錄視頻對慕課視頻進行補充。自錄視頻主要包括計算機繪圖項目的演示和重難點習題的講解，每個視頻包含一個知識單元，視頻長度不超過15分鐘。習題庫是混合式教學資源另一個重要組成部分，建設的題庫有線上測試題庫、手工繪圖題庫（包括習題答案）、計算機繪圖題庫。為解決學生在繪圖練習中“想不出來”的困境，建立計算機三維模型庫供觀摩使用。本校已擁有定制的實物模型庫，但在線上教學中不適用，計算機三維模型靈活性和實用性更高。空間想象能力是制圖課程重點培養的能力，在實際教學中，通過從三維到二維，從二維到三維，在反復看-畫-想的過程中，實現能力的鍛煉和提升。教學資源的建設是一個持續、動態的過程，隨著教學活動的推進，需要不斷地更新和補充。

• 混合式教學模式實施

電氣類制圖課程混合式教學的實施分為課前、課中和課后三個階段。課前階段，教師在平臺A發布公告，布置學習任務，學生在規定時間內完成線上視頻學習和章節檢測，并在平臺B中羅列學習中遇到的問題。同時，教師通過平臺學習記錄和數據，對學習進度和自學效果進行分析，研判線上學習內容的掌握情況，找出知識薄弱點。課中階段，重點在于拓展線上學習知識和強化空間思維能力，采用BOPPPS的教學模式[6]，遵循導入-目標-前測-互動-后測-總結的教學過程。首先，導入學什么及為什么學，確定該次課的教學目標，通過課堂提問檢測線上學習效果。然后，采用小組討論、案例分析、項目實踐等多樣化教學手段進行課堂互動活動，講解重難點和易錯點，對學生線上學習和課后作業存在的問題進行分析與討論。難度不大的知識點嘗試與學生互換角色，讓學生在充分準備的情況下，完成授課或講解習題任務，有效提高學生課堂參與度。最后，利用平臺在線檢測檢驗學習目標的完成度，并對該次課進行承前啟后性的總結，布置課后任務。課后階段，要求學生積極參與主題討論，按時提交繪圖作業，明確下次課前學習任務。課后階段，教師發布并更新教學資源，實時關注線上平臺動態，保持與學生溝通暢通無阻。認真批改線下作業，篩選優秀作業線上展示。詳細記錄過程性評價成績，對學習進度滯后、作業錯誤多的學生給與預警。通過發布線上調查問卷收集學生反饋問題，開展教學反思，總結不足之處，在下輪混合式教學中持續改進。

• 教學考核方式

為全面、客觀地評價混合式教學學習效果，構建期末考核與過程性考核相結合多元化評價體系。將過程性考核指標細化與量化，量化結果轉換成百分制后按一定比例匯總。根據教學大綱要求，課程總成績=期末成績60%+平時成績40%。平時成績=線上（觀看視頻30%+章節測試15%+討論5%）+線下（考勤10%+提問5%+隨堂測試5%+手工繪圖作業15%+CAD繪圖15%）。其中，線上觀看視頻、測試、討論、線下考勤、隨堂測試均可從英華學堂與釘釘導出數據換算。課堂提問采用扣分制，滿分一百分，隨機點名答題，回答正確不扣分，回答不正確一次扣5～10分。手工繪圖作業按等級打分，每次繪圖作業按圖面正確度、標準度、整潔度給出從A+～D等級，每5分一個等級，對應等級換算分數。CAD繪圖在每次上機結束前預留10分鐘，結合學生繪圖過程熟練度和完成度給出相應等級，最后換算分數。

• 混合式教學實踐效果

本輪工程制圖混合式教學改革在2023級電氣工程及其自動化專業3個教學班實施。為了比較不同教學方式對學習效果的影響，選擇筆者所授課的相同專業2022級和2021級教學班進行分析，2022級主要采用線上直播教學，2021級使用傳統教學方式授課。對3個教學班的期末成績進行統計，混合式教學班平均成績為73.7分，比直播教學班、傳統教學班分別高9.9分、5分，成績分布如圖2所示。對比結果顯示，混合式教學學習效果良好，學生成績有一定幅度的提高。此外，在教學任務完成后，設計包含11個題目的調查問卷，從不同方面了解學生對混合式教學的滿意度。在規定時間內，回收答卷數111（總人數140）。問卷統計結果顯示，總體滿意度得分4.66分（滿分5分），學生對教學內容、教學方式、教學資源的滿意度分別為96%、93%、95%。學生普遍認為視頻學習和討論應在線上，繪圖作業和答疑解惑更適合線下，混合式教學模式下的課程學習，對提升自學能力、空間思維能力和一絲不茍的工程素養有很大的幫助。電氣類學生對參加學科競賽、申報大創項目的積極性也在不斷提高。

結語

混合式教學是順應時代發展的新教學模式，電氣類制圖課程教學面臨學時被大幅壓縮的困境，單一教學方式已不能滿足人才培養目標的要求。本文結合傳統教學和線上教學的特點，分析了少學時制圖課程進行混合式教學改革的必要性性。在實施混合式教學之前，教學方案的設計非常關鍵，需根據課程教學任務、教學目標及授課對象的實際情況，對教學內容、教學手段和教學平臺進行合理設計。建設混合式教學所需的視頻庫、習題庫和三維模型庫。在課前、課中、課后三個教學實施階段，發揮教師引導角色，讓學生“動起來”“忙起來”。制定詳細的全過程評價體系，利用量化的多元評價指標，對學生學習過程和學習效果進行綜合評價。統計期末成績和問卷調查結果表明，混合式教學能有效提升學習效果和教學滿意度，充分激發學習積極性，使學生具備一定的實踐創新能力和工程素養。

參考文獻

[1]"鄭敏，陳衛華，李海燕，等.少學時工程制圖課程混合式教學的改革與實踐[J].高教學刊，20217（27）：100-102.

[2]成蕾，趙鑫宇，謝鵬，等.《工程制圖與CAD》課程基于SPOC的混合式教學模式改革[J].山西青年，2023（07）：34-36.

[3]方錫武，蔣麒麟，李芳.工程制圖混合式教學改革與實踐[J].大學教育，2022（01）：5-7.

[4]李薇.電氣類專業工程制圖課程教學改革的幾點建議[J].科技資訊，2018，16（19）：180-181.

[5]蘆新春，王彥峰，高麗華，等.多維度混合式工程制圖教學改革與實踐[J].科教文匯，2023（06）：99-102.

[6]鄭嬈，安瑛.基于BOPPPS模型的“工程制圖”課程混合式教學改革與實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023（08）：41-43.

項目基金：銀川科技學院校級本科教育教學改革研究與實踐項目（項目編號：2022XJJG017）

作者簡介：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、風力機控制；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，內蒙古人，博士研究生，教授，研究方向：新能源開發與利用。