基于多元化教学思路的“工程图学”课程教学与实践

［摘 要］ “工程图学”课程教学团队针对信息化背景下学员的性格特点，深入开展教学理论和方法研究。根据课程要求，创建了“工程图学”学校专属SPOC；教学中采用线上线下混合的教学方式，有效地拓宽了学员的学习途径；系统、完整地梳理课程知识点脉络，理顺了课程内容之间的联系，提高了学员的学习兴趣；课程内容与思政元素的有效融合，可以潜移默化地提高学员的军人价值观、爱国主义情怀和创新思维能力。经过近几年的教学实践，多元化教学思路的新模式，不仅帮助学员拓展了空间思维能力，提高了人才培养质量，还为后续专业课程的学习提供了有力帮助。

［关键词］ 多元化；工程图学；教学

［基金项目］ 2021年度火箭军工程大学教育教学研究立项课题“探索多方位融合思政元素的工程图学课程教学体系”（HJJKTB2021021）

［作者简介］ 吕秋娟（1970—），女，陕西兴平人，博士，火箭军工程大学基础部副教授，“工程图学”课程负责人（通信作者），主要从事工程图学课程、逆向工程研究；李艳娇（1976—），女，河北卢龙人，博士，火箭军工程大学基础部副教授，主要从事工程图学课程研究；何美莹（1992—），女，陕西宝鸡人，硕士，火箭军工程大学基础部讲师，主要从事工程图学课程研究。

［中图分类号］ G642.1；TB23 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）29-0101-04 ［收稿日期］ 2022-10-09

“工程图学”课程是以正投影法为基础，工程图样表达为手段，以空间想象能力和形象思维能力为主线，培养学员的创新思维能力，是提升学员工程素质，增强创新意识的知识纽带与桥梁［1］，也是各专业课程学习的基础。由于课程空间想象能力要求较高，近年来许多学员反映“工程图学”课程难学，立体空间想象能力不好；还有许多教员承担两个或三个相同进度的平行班，同样的课程内容教员需要反复讲解多次，其耗费的课堂时间、精力较多，仍然难以获得与之匹配的理想效果。因此，在课程教学中需要找到相应的解决方法，保证教学质量［2］。

按照军队院校宽口径、厚基础、强技能人才培养的要求，在信息技术与教学深度融合的大背景下，积极适应部队实战化训练对院校人才培养的新要求，“工程图学”课程教学团队针对信息化背景下学员性格特点，进行了立足学员特点、突出能力培养，基于多元化教学思路的“工程图学”课程教学与实践。在教学中，按照分段实施、注重质量、突出重点的思路，以全面加强学员综合素养提升，服务人才培养为目标；以提高“工程图学”课程质量为核心，深入开展教学理论研究，从创建新型学习平台，适时融入思政元素，建立立体化课程教学资源，拓展俱乐部活动等第二课堂入手，有效地提升人才培养质量。

一、线上线下混合式教学方式

在点、线、面、平面立体、曲面立体的学习中，重点强调正投影法的基本原理、三视图的投影规律；而在机件的基本表示法这部分内容中，要求学员规范使用有关国家标准。因此，学员在学习过程需要完成较多的绘图练习，通过练习锻炼与提高空间想象能力。目前，“工程图学”课程课堂学时较少，教学计划中已经取消了习题课课堂讲授，绘图实践课也减少了许多，学员绘图练习的机会随之减少，这些因素既影响了学员空间思维能力的训练，又影响了学员的读图能力和绘图能力，还影响了后续专业课程的学习［3］。如果还继续沿用以前的教学方法和学习方法，学员学习吃力，教员授课难度加大。

根据课程需求，教学团队在中国大学MOOC平台开设本“工程图学”本校专属SPOC课程。线上课程开设与线下课堂教学同步开展，课程发布时间和教学进度保持一致。线上资源包括：课程介绍、课程大纲、线上学习视频、PPT、线上单元测试、题库资源、动画资源、线上讨论等。其中由任课教员自行录制短视频22个，课程包含文档66个，线上测试5个单元。线上资源包括难理解、重要的知识点，以视频的形式供学员课下复习。

教学中采用线上线下混合式教学方式，将课前、课中、课后有效地结合起来，对于重点内容或知识点。教员课前布置学习任务，学员课下自由安排时间进行线上学习，以便及时发现问题，提出问题；课上教员根据学员提出的问题采用多种教学手段进行线下疑难问题讲解，适时解决问题；课后学员可以线上讨论、完成线上线下例题学习、独立完成作业，线上自主学习先进制造技术等课外知识，拓宽学员获取知识的广度和维度。“工程图学”课程混合式教学设计见图1。

二、教学内容与思政元素相结合

“工程图学”课程的主要内容包括绪论、制图基础知识与技能、正投影基础、组合体、轴测图、机件形状的基本表示法等。在课堂教学中，结合“工程图学”课程内容，提炼出体现工程图学课程特色的精神和价值取向，梳理课程思政教学目标，使学员在课程学习过程中潜移默化地提高自身的军人价值观、社会责任感、爱国主义情怀、创新思维能力和辩证思维能力。在整个课程教学中，多方位，多形式将思政元素贯穿在学员学习的各个环节，实现学员的自由全面发展。

在深入分析“工程图学”课程内容与思政育人内在联系的基础上，充分挖掘课程中具有时代特点的思政效应，对所授内容深入分析并将其细化，找出对应思政教学目标，开发、挖掘、提炼出思政元素［3］，形成以工程图学课程内容为载体，课程目标为主线，章节—课程内容—思政融合点—课程思政目标的内容体系（见表1）。例如，在绪论部分，通过展示导弹武器中零部件的设计、加工图样，说明工程图样的重要性，使学员认识到责任意识、质量意识在设计中的地位和作用。因此，教学中可以将工匠精神的培养、责任意识的培养、思维能力的培养，由前到后，由简单到复杂，完全贯穿在课程中。

三、多元化教学资源更新

（一）紧贴课程资源要求，建立虚拟模型库

“工程图学”课程是研究如何用平面图形表达空间立体，通过学习，学员可以提高空间思维能力。传统教学中教员都是通过实体模型，演示立体的形状。学员也可以在课后参观模型室、反复观看实物模型，增加个人的空间想象能力。然而，在课堂教学中，由于班级人数较多，实体模型较小以及有限的资源，都影响了课堂教学效果，迫切需要一种更直观、更方便的教学工具，充实实体教学资源库来演示立体的变化，便于辅助课堂教学［4］。

随着信息技术的不断发展，常用的各种绘图软件和三维建模软件成为工程图学教员的必备工具，这些软件可以作为课堂教学中直观、便利的演示工具，三维虚拟模型库成为实体模型的补充。例如，课堂教学时，采用SolidWorks三维建模软件演示平面立体、曲面立体的截切过程，让学员直观感受立体被截切后的形状及其视图的画法。相比实体模型，这种方法更加直观，可以多方位改变截切位置，举一反三，帮助学员增强空间思维能力和创新思维能力。目前三维模型库包括教材和习题集中所有的立体。

（二）紧贴绘图实践教学平台，浓厚教学氛围

“工程图学”课程绘图实践包括4个项目，为了增强学员的空间想象能力和空间思维能力，实现虚实结合，满足学员课下的自主学习要求。教学团队建立了3个高标准专用模型展示教室和1个基于互联网平台的智慧教室，配备了拆卸工具、测量工具，教室内的展示不仅包括教材和习题集中200余件模型，还有许多用于拓展的立体模型，这些实体模型为学员直观感知形体，提供了有益帮助。基于虚拟现实的专用智慧教室，不仅可以从不同角度演示立体的形状特征，还可以让学员亲自体验具有空间感的零件。既实现了学员全方位、虚实相通、内外相连的学习要求，充分发挥了智慧教室的“智慧”功能，又改变了一贯的“教员教、学员听”的学习模式，极大地提高了学员的学习积极性。

（三）紧贴课程内容核心，系统、完整地梳理课程知识点

对于任何课程，知识点都是最小的知识单元，能够熟练掌握课程内容知识点以及知识点相互之间的关系，对于课程的学习具有很大的促进作用。由于“工程图学”课程学习安排在学员大一第一学期，学员的专业基础相对比较薄弱，学习方法基本沿用高中的习惯方法，普遍存在死记硬背，缺乏理解能力和空间思维能力。他们习惯于不断做题，不能将课程内容中的基础内容、重点内容和知识点有效地联系起来，给学员造成了课程内容繁杂和难以接受的现象，这些问题都在一定程度上影响了学员对课程的兴趣和学习积极性［5］。

教学团队从创新性人才培养目标出发，根据《普通高等院校工程图学课程教学基本要求》和课程教学计划，系统、完整地梳理了课程的知识点脉络。将工程图学内容划分为国家标准、绘图技能、投影基础、立体投影、交线、表达方法六大模块62个知识点；将知识点分为陈述性和程序性，确定核心知识点、重点知识点和自学知识点。其中，核心知识点21个，自学知识点15个。学员也可以根据线上课程的发布时间，自由学习，按照要求完成线上的测试即可，在梳理知识点框架的同时，编写了方便教与学的“工程图学课程知识点”。

四、“第二课堂”助力课程的拓展与延伸

由于“工程图学”课程只有36学时，课程结束后，有些学员表示对课程内容非常感兴趣，希望在发挥空间想象能力的基础上，有机会对课程或空间思维能力、创新思维能力做进一步拓展和延伸。为此，公共选修课“先进成图技术”和“机械创新俱乐部”，成为学员的第二课堂。“先进成图技术”课程作为工程图学的延伸，教员在学员的读图能力和绘图能力方面进行专门辅导，重点讲述AutoCAD二维图形的绘图方法、Solidworks三维建模方法。经过学习，学员基本可以掌握工程图样的绘图方法和零件、装配体的三维建模，为专业课和学科竞赛打下坚实的实践基础。而俱乐部可以打破年级、专业的限制，成为课堂教学的延展、实践课堂的载体。

在机械创新俱乐部的各种活动中，不但培养了学员的创新思维，而且以用促学，有效解决了学员学习目标不明确困扰的界限。机械创新俱乐部成员根据兴趣爱好，利用课外时间组队参加全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛、学校的科技创新大赛［6］。学员完成的作品，都能按照要求进行工程图样绘制、三维建模设计、零件装配、运动仿真等。这使得参赛作品质量逐年提高，还带动了周围学员学习“工程图学”课程的学习热情，学员的综合能力也得到了有效提高。

结语

“工程图学”课程覆盖全校学员大一年级所有学员，年平均受益学员近1 000人次。经过近几年的探索与实践，系统、完整地梳理课程知识点；多元化教学思路进行“工程图学”教学模式的创新，创新教育方法，教学内容融入思政要元素；建设适合本校特色的学习平台，可以全面加强学员空间思维能力，提高“工程图学”课程教学质量，从而全面提升人才培养的教学质量。完整的虚拟模型库和全面的知识点梳理，不仅帮助学员拓展了空间思维能力，还为课程的可持续发展提供了技术支持。工程图学虚拟模型库和智慧教室也在课堂教学中发挥了便捷、直观的作用，解决了以往模型小、携带不方便的难点。“工程图学”课程2021年获评陕西省线上线下混合式一流本科课程，2022年获评学校精品课程。

参考文献

［1］高等学校工科基础课程教学指导委员会.高等学校工科基础课程教学基本要求［M］.北京：高等教育出版社，2019：129-132.

［2］王劲，雷淑存，徐书洁.课时缩减背景下工程图学课程的教学内容与教学方法探讨［J］.中国现代教育装备，2021（17）：133-135.

［3］张玲玲，曾祥光.机械制图及CAD课程思政探索与实践［J］.大学教育，2022（5）：29-31.

［4］王少钦，杨谆，刘晓然.基于当代大学生特点的图学教学资源建设研究［J］.图学学报，2018，39（6）：1225-1230.

［5］栾英艳，王迎，何蕊.新工科背景下工程图学课程改革研究［J］.图学学报，2020，41（1）：164-168.

［6］许幸新，张晓辉，孙智甲，等.躬行实践 追求“卓越”［J］.中国现代教育装备，2022（7）：97-98+129.

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