信息技术下工程制图课程教学改革浅议

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摘要：随着现代信息化教学技术及三维数字化建模软件的发展，着眼于培养学生图学素养及正确构型思维，实现以学生学习为中心的教学目标，依托超星学习通对传统图学课程进行线上线下混合式教学方法改革，加大多元化过程考核机制，拓宽制图课教学的知识面和受训面，提升了教学效果。

关键词：工程制图；混合式教学；超星学习通

工程制图是研究绘制和阅读工程图样理论和方法的专业基础课，是经典的工科必修类课程。作为工程教育的先导启蒙，工程制图对学生工程能力培养具有重要作用。课程教学目标是能够利用工程图样语言，正确表达空间几何体、零件、部件的结构、尺寸和加工制造信息等，培养就简单工程问题与业界同行和社会公众进行有效沟通和交流的业务能力。随着三维数字建模软件的普及，以及现代教育技术中“互联网+”的不断发展，传统教学方法已经不能适应行业对高等教育的发展要求，工程制图课程进行教学方法改革势在必行。在课改中依托超星学习通云平台，开展线上线下混合式教学实践，强化多元化过程考评；融入三维建模软件的构型思维，着眼于培养图学素养，实现以学生学习为中心的教学目标。

一、重构教学内容

空间想象和思维方式是图学素质培养的核心。三维设计软件能够将学生图学学习从三维空间带入制图教学的“绘图”和“读图”教学过程，深入了解形体分析法和线面分析法。为了实现工程制图课程与后续三维数字化建模课程无缝衔接，教学内容上，将课程内容重构，体现在以下三点。一是新增知识点，认识工程中的立体。工程制图课程核心内容是表达工程立体（结构形状、尺寸参数、制造工艺），无论是二维图纸还是三维数字模型，都要加工成立体即零件，再装配成部件。遵循“从体出发”教学观念，开篇利用2学时引导学生认识工程中的“立体”，以及掌握工程中体的演变过程，将原来第一章的制图基本知识放到“体”的内容之后。这样可以让学生领悟“立体”的重要性，理解工程中立体形状的由来，也可以帮助建立正确的空间构型思维，对课程后续学习有极大的帮助。二是重新划分基本体的分类。传统教材把基本体分为平面立体（棱柱、棱锥）和曲面立体（圆柱、圆锥、球、圆环），是基于二维平面绘图的绘图思路从工程结构中抽象得来，但对于复杂的组合体，理解其构型过程就要复杂繁琐得多。利用现代图学设计手段中三维数字模型建模方法，根据草图和路径之间关系把基本体划分成拉伸体、回转体、扫描体和放样体。重新归类的好处是对于复杂组合体构型思路简单、清晰、直观，加强了组合体构造的完整性和严密性，也为后续三维软件学习打下很好的过渡基础。三是重新梳理图学中体的演变过程，实时把握课程进度脉络。基本体经过切割或者叠加等布尔运算形成组合体，组合体是设计阶段的抽象几何模型，构型过程遵循三维数字建模构型思路。组合体加上工艺结构（倒角、圆角等）和标准结构（螺纹等）经加工制造形成了现实零件，零件经装配组成部件（装配体），各部件经组装形成设备，设备即为设计的最终目标。在整个学习过程中实时明确阶段目标，有利于学生进行自主设计创作时对设计流程的掌控[1]。

二、创新教学模式

（一）超星学习通SPOC线上班课组织

随着信息技术的迅猛发展，以及教育部的大力倡导，线上线下混合式教学模式异军突起。2019年，在借鉴学习了大量图学在线精品课程后，着手在超星泛雅平台上创建适合本校特点的SPOC课程资源《画法几何与工程制图》，为学生提供了自主开放学习平台。课程共计48学时，为线下课堂理论讲解及线上自学自测相结合方式。学习通平台的具体应用如下。课前一周发布本周课程资源、课程公告，明确教学内容、重点难点、学习方法；碎片化的学习资源，根据知识点将内容分解并录成短视频，每个视频长度控制在7～8分钟，有助于集中注意力，避免长视频学习的枯燥乏味，可以高效利用碎片化时间进行预习复习。完善的在线试题库，约400道，涵盖各个知识点，以选择、判断和填空客观题为主，分散于各个章节，共计26次，每次以随机抽题10道的方式进行线上章节测验或课前测验。完善课程资料，尤其是疫情期间，需要提供给学生习题作业电子版，习题动态模型二维码，以及习题答案参考资料。为提高工程学习的兴趣，丰富课外实践，添加大量生产视频与资料，拓展视野。作业板块，每周线下作业批阅之后，将成绩录入作业系统，方便系统自动统计计算。讨论、选人、问卷调查等板块，发布讨论话题，包括课程反馈，优秀作业展示，相关资料收集，可以更方便的反馈学生的学习效果。签到，可以进行拍照签到、二维码拍照签到、位置签到、普通签到。实际应用中，发现使用拍照签到和二维码签到，可以大大减少签到作弊情况。数据统计，自动统计学生从课前、课中到课后的整体学习数据，包括视频任务点观看情况、在线测试成绩统计、各项作业完成情况等，对学生进行过程性综合评价及成绩评定[2-3]。

（二）基于BOPPPS理念的线下课堂教学方法

BOPPPS教学是一种以教学目标为导向，以学生学习为中心的教学模式。将教学全程设计为“引入（B），目标（O），前测（P），交互（P），后测（P），小结（S）”六个环节，从吸引学习兴趣入手，教学前告知教学目标，并进行摸底测验，了解学生知识储备，进而进行互动式参与教学。教学活动完成后，用测验掌握学生接受情况并对知识进行巩固，最后进行课堂小结。在线下课堂讲授中遵循BOPPPS教学方法，可以大大提高学生兴趣，提高注意力与课堂参与度。以第六章机件表达方法第二节剖视图为例，课时2学时，引入及前测：课前5分钟，利用学习通拍照模式签到，布置课前在线测验，题目内容涉及视图种类，包括基本视图、向视图、局部视图、斜视图，考察学生对视图名称、规定画法的掌握程度。测验利用学习通平台，学生操作手机端，教师操作学习通教室一屏三端，实时统计答题情况，并进行点评。目标引入：为什么采用剖视图，什么样的机件适用剖视图来表达，交互式讲解：利用板书与PPT结合方式，讲解剖视图概念、种类及画法。充分利用三维动态数字模型，学生扫描模型二维码，在手机端触屏操作虚拟模型，移动、旋转、剖切等，充分理解剖切的含义及画法。后测：利用学习通在线题库，随堂测验，点评。小结：剖视图的形成、概念、剖切种类、画法、如何区分。重点：全剖、半剖、局部剖，难点，半剖。布置作业：包括线下习题作业及线上章节测验[4]。

三、优化课程评定方法

工程制图是一门实践性和应用性很强的课程，单一的期末考卷成绩很难反应学生的真实成绩。在培养目标上要求考核方式能成功助推从课堂管理到全程参与的转变，考核体系应包含课程所有学习成果，全面考查学生综合能力。基于学习通线上线下混合式教学模式，重新制定课程总成绩评定方式，注重学习过程评价，调整平时和期末考试的占比，将平时成绩占比由30%提高至40%，将期末闭卷成绩占比从70%下降至60%。其中，重点更改平时成绩考核方式，由原来书面主观性评价改为学习通线上客观过程性评价，多元化综合考核。新的考核方式突出“工程能力培养”这个主线，强化“过程+结果”“知识+能力”的考核模式，使工程制图教学适应专业和社会需求变化的目标。具体考核指标点及权重分布如表1所示[5-6]。

四、结语

2019年3月起，课程体系逐渐完善，线上线下混合式教学模式已受益学生近1200人。实行混合式教学后课程总成绩稳步提升，平均分提高约10%，优良率提高约28%，不及格率下降25%。2020年本课程被认定为校级慕课及省级一流本科课程。课程建设反哺实践大赛，指导的学生连续三年在辽宁省及全国大学生先进成图技术与产品信息建模大赛中荣获团体及个人的一、二、三等奖，学生制图实践能力大大提升。2021年与广州中望龙腾软件股份有限公司签定了关于中望3D的师资培训项目，加大了三维数字模型在课堂上的应用。

作者:韩兴 李昌 孙艳平 单位:辽宁科技大学机械工程与自动化学院