工程图学混合式教学改革探索与实践

摘  要：采用混合式教学方式对教学内容及教学目标优化重构，通过自主研发、与企业联合研发系统建立优势互补的教学内容。学生通过网络教学平台、MOOC建设、虚拟实验室进行线上自主学习，通过实体课堂动手测绘实验、动态演示实验、基于项目现场讨论交流、课外拓展训练等实现课前、课中、课后一体化教学设计，学生课上课下均有思考实现线上线下互进协作学习，选择学习时间自由性更大，充分调动自主学习能力，充分体现以产出为导向、以学生为中心的工程教学理念。

关键词：工程图学；混合式教学；教学改革；MOOC建设；教学设计

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）28-0139-05

Abstract： Blended teaching is used to optimize and reconstruct the teaching content and teaching objectives. Teaching content with complementary advantages is established through independent research and joint research with enterprises. Students conduct online learning through the network， MOOC and virtual laboratory. It can realize the integrated teaching design for before class， during class and after class by hands-on mapping experiment， dynamic demonstration experiment， discussion and exchange and extracurricular expansion training， etc. Students always have thought not only on class but also off class. They have greater freedom in choosing learning time. Blended teaching fully mobilizes students' autonomous learning ability. It also embodies the concept of output oriented and student-centered engineering teaching.

Keywords： Engineering Graphics; blended teaching; teaching reform; MOOC construction; instructional design

工程图学是工科大学生第一门技术基础课，学生习惯了数理化的推导思维但空间思维差，学时压缩但培养目标深化，导致内容繁多，体系复杂，学习难度大[1]。对学生而言，所有工程问题均是盲点，需要根据多年的教学经验对图中所涉及的技术问题进行提炼总结，构建合理的实践教学内容，便于学生学习、操作，以达到预期目的，避免涉猎过广，导致重点不突出，使学生感到盲从。

课程以培养具有家国情怀、创新精神和实践能力的尖端人才为指引，结合不同院系的人才需求确立培养学生在知识、能力、素质全方面发展的课程目标。学习投影理论（包括点、直线、平面、立体的投影）；学习制图基础知识（包括国家标准的规定，组合体画法、尺寸标注，机件表达及标准件和常用件）；培养学生空间思维能力、创新能力、动手实践能力；培养学生正确的价值观、团结合作精神、一丝不苟工作作风。

教学团队综合运用教学方法新模式，搭建教学设计新结构，树立了新的人才培养理念，采用线上和线下混合式教学，线上与线下虚实结合[2]，功能互补，以虚促实。线上利用中国大学MOOC平台上教学团队自建的国家一流本科课程进行基本知识浅层学习，同时通过课程搭建的SPOC网络教学平台对以往知识点学生自主复习及教师的随时答疑，如图1所示。线下进行师生面对面的实践指导与自主创新设计。

一  教学设计

混合式教学设计注重创新能力培养，对每次课教学内容进行分析，根据内容确定教学模式，始终围绕学以致用的设计思路，运用了三种教学设计，如图2所示。

第一，针对理论基础知识，设计为线上学习，达到学习层次中的记识和领会这一层次，视为浅层学习。

课前布置MOOC线上内容，同时提出几个问题便于学生明确需要掌握的知识点，充分调动学生自主学习兴趣， 使学生带着问题进行学习。学生根据自身情况，适当安排相应学习时间。同时教师提供答疑群供学生随时解决学习中存在的疑问。

实体课堂时对于基础知识部分教师以复习提问或小测形式了解学生线上学习情况，如图3所示。检查知识点的掌握情况，精讲关键知识点，引导学生主动思考，循序渐进开展教学活动。

第二，针对理论应用方面，设计为线上虚拟体验，线下实体课堂及学生动手操作，达到知识的运用与分析，视为深层学习。

教师根据理论知识点规划虚拟体验内容及线下课堂内容，掌控课堂节奏，引导学生去探究问题，结合实际研讨问题。同时，课程配备了完善的尺规技能培训实验室和现代化的多媒体培训实验室，如图4所示，引导学生将理论知识应用到具体实践中，加强对知识点的深入掌握及灵活运用。

第三，针对创新能力培养，设计为基于项目学习的课堂讨论及课后实践，达到知识的融会贯通及能力提升，视为高阶学习。

考虑课程与工程设计紧密结合特点，教师设计多个项目，项目内容融入课程思政元素，注意价值观及人生观的引领。课上学生和教师讨论分析设计方案、结构合理性及实际加工问题，课下学生改进设计并搭建模型，使学生在掌握知识的基础上提升设计能力，同时体验了产品整体由设计到制造的全过程，通过3D打印将自己设计的产品实体呈现出来，如图5所示。

整体课程过程中配备的先进成图竞赛、相关讲座及创新研修课，更进一步优化学生的学习环境，满足有能力学生的个性化需求。

二  教学案例

《画法几何与工程制图基础》教材中“组合体”这个单元内容在课程中起到承上启下作用，具体教学设计分为三次教学环节完成。

第一次教学任务为组合体三视图画法。首先课前布置MOOC线上学习内容（8.1组合体的基本知识，8.2组合体投影图的画法），并提出几个问题，便于学生明确需要掌握的知识点，如组合体的组合形式有哪些？相邻表面间相对位置关系有几种？相切和共面关系画图时注意什么事项？使学生带着问题进行学习。同时教师提供答疑群供同学们随时解决学习中存在的疑问。

线下实体课堂时教师以复习提问形式了解学生线上学习情况，检查本节知识点的掌握情况，如图6所示。随后针对实物引导学生分析模型、解决存在具体问题。

课下配备了完善的先进成图训练中心，测绘、拆装实训室及声光电立体演展厅，如图7所示，引导学生将理论知识应用到具体实践中，加强对知识点的深入掌握及灵活运用[3]。

第二次教学任务为读组合体及尺寸标注。首先课前布置MOOC线上学习内容（8.3节组合体的尺寸标注，8.4节读组合体视图（一），8.5节读组合体视图（二））。同时，提出复习第一章“制图基本知识”中尺寸标注的国家标准内容，便于学生快速进入组合体尺寸标注的学习。

在实体课堂中首先教师以测试小卷形式了解学生线上学习及复习情况，检查本节知识点的掌握情况如图8所示；然后针对读图难点部分，根据类别引导学生逐一求解，将难题化解为多个简单类型的综合，逐步解决复杂问题。同时为了应对疫情，团队教师分工录制各部分小视频，以备网络授课使用；最后尺寸部分，结合实际加工和测量进行讲解，使学生明白所以然，印象深刻，结合具体案例阐述尺寸部分的重要性，培养其认真严谨的专业精神。

课后提供习题课件，便于学生在学习过程中存在困难时进一步加强复习，如图9所示。

第三次教学任务为构型设计和模型打印。该部分以项目为引领，融合课程思政元素，如兵工器、航天器的主题，绿色环保健康生活的主题等，如图10所示。针对哈工大百年校庆、中国共产党成立100周年主题设计项目，注重引领学生发挥创意，体现价值。

构型设计项目使学生在实践中悟出真理，潜移默化中帮助学生建立正确的人生观、价值观。以匠心求品质，热爱专业、突破自我、迎接挑战。

实体课堂中以小组讨论、代表发言形式，分享各组项目设计思路、方案、目前存在问题及拟定解决方法等。

教师掌控课堂节奏，引导学生去探究问题，结合实际研讨问题。

课后利用现代化的多媒体培训实验室改进设计并创建模型，对工作性能及可加工性进行分析。使学生在掌握知识的基础上提升设计能力，同时体验了产品整体由设计到实物的全过程，最后通过3D打印将自己设计的产品实体呈现出来，体现专业价值[4]。

三  考核评价

建立科学的考核评价标准是教学改革的重要环节。混合式教学改革设立多环节、多方位、大角度的考核标准，注重学习过程，重点考察能力，包含理论和实践、线上和线下、个人和团队。考核组成如下内容。

课堂出勤不加分，但缺勤会扣分。

线上学习、课后复习效果考核，随堂小测，分值为5分。

数字化应用能力考核，形式为三维建模和二维计算机绘图实践总结报告，分值为10分。

创新能力、探究能力及解决问题能力考核，形式为项目设计大作业，分值为10分。

团结合作、交流能力考核，形式为小组研讨，代表发言，分值为5分。

理论知识及应用以期末试卷形式进行考核，考核指标为准确度，分值为70分。

四  教学效果

高阶性教学内容的重构，创新性的教学组织模式突出以学生为中心，解决如下问题。

解决激发学生的学习动力和专业志趣与课程的挑战度的问题，实现价值引领。

解决学生个体差异大，学习深度要求不同，实现因材施教。

学生间的交流少、个性强等问题加强团队合作、相互促进、相互包容。

使接受慢的同学不急躁，接受快的同学不无聊。

教学改革在理论层面进行分析后，必须拿到实践中去验证，智能装备与先进材料大类采用本套教学方案，期末同一考卷中，混合教学实验班学生优秀率和平均成绩均要高于其他学院，如图11所示，学生对本套教学方案满意度评价很高。

通过对学生和毕业设计指导教师进行回访，普遍反映本课程体系使得学生的设计能力，三维建模能力和读图能力都有很大提高，大二、大三同学在全国先进成图技术创新大赛中连续取得一等奖的优异成绩。学生的爱国情怀、思想觉悟、专业热情也深受激励。同时团队教师的教学能力也得到提升，授课教师了解了学生所需、社会所需，真正做到培养目标明确，解决了培养什么样的人，为谁培养人的问题[5]。

五  结束语

混合式教学方案体现了教学设计高阶性，即强调了理论、实践、创新知识群的综合运用，突出解决空间想象和动手能力及创新能力的培养；体现了教学内容逐级递进，即基础、综合、创新循序渐进，项目完成需要同组成员通力合作；体现了教学体系创新即以实践与创新能力培养为牵引，以项目为载体，线上线下相融合、虚实结合，强调通过机械制图的学习促进知识、能力和素质的提升。混合式教学在普遍教育的基础上，更满足有能力的学生的自主创新需求。

参考文献：

[1] 刘克明，盛晓春，黄志开，等．MOOC环境下任务驱动型工程图学课程教学改革[J].南昌师范学院学报（综合），2019，40（3）：26-29.

[2] 黄冬梅．浅谈利用混合式教学提高《机械制图》教学质量的有效策略[J]．中国设备工程，2021（11）：236-237．

[3] 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.

[4] 谢立娟，韩百强，梁鹏霄，等．3D打印技术在大学生机械创新设计大赛中的应用[J]．河南科技，2016（9）：38-39．

[5] 唐乐为，熊嫣，刘桂萍，等.课程思政在工程制图课程中的教学模式探索[J]．大学教育，2021（6）：58-61．