田正林,吳光林,赫巖莉

(廣東海洋大學(xué) 海洋工程與能源學(xué)院,廣東 湛江 524088)

“畫法幾何及水利工程制圖”作為港口航道與海岸工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,主要是關(guān)于畫法幾何基礎(chǔ)理論知識和水利工程制圖的一門課程,其專業(yè)性和實踐性很強。該課程普遍在大學(xué)一年級開設(shè),由于課程涉及較多的專業(yè)知識、專業(yè)名詞及本專業(yè)結(jié)構(gòu)物,理解上存在困難,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動性較差。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提升教學(xué)效果,本文以廣東海洋大學(xué)港口航道與海岸工程專業(yè)畫法幾何及水利工程制圖課程為例,將著名的項目學(xué)習(xí)方法引入本課程教學(xué)中,探討了項目學(xué)習(xí)教學(xué)實踐方法,設(shè)計了相關(guān)案例,獲得了一些經(jīng)驗,供同類院校和本校類似課程教學(xué)改革參考、借鑒。

一、問題的提出

目前,高校“畫法幾何及水利工程制圖”課程教學(xué)仍存在重視理論基礎(chǔ)知識,輕視動手繪圖、讀圖實踐及解決實際問題等突出能力培養(yǎng)的問題。在工程類專業(yè)課程教學(xué)中,如何在專業(yè)涉及面廣、課時緊張的條件下將理論知識與專業(yè)背景、工程背景進行有效結(jié)合也是困擾教師的痼疾所在。盡管港口海岸及近海工程專業(yè)課程改革歷時多年,但學(xué)生仍有較高的課程負(fù)荷和較低的學(xué)習(xí)獲得感,唯有協(xié)調(diào)好專業(yè)基礎(chǔ)知識、實踐操作、專業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)特性的關(guān)系,才能真正發(fā)揮好高校專業(yè)課程的育人效果。在2020年新版《畫法幾何及水利工程制圖課程教學(xué)大綱》中,明確提出提高學(xué)生解決實際工程問題能力的教學(xué)目標(biāo)和課程目標(biāo),并培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會熱點問題、社會發(fā)展趨勢與國家發(fā)展戰(zhàn)略的自主學(xué)習(xí)能力,這與適應(yīng)變化世界的項目學(xué)習(xí)在理念上是一致的。[1]將項目學(xué)習(xí)引入專業(yè)課程授課中,并帶有較強的專業(yè)性、工程背景、強烈的社會關(guān)懷、文化傳承、生態(tài)保護等重大社會性、科學(xué)性議題,具有劃時代意義。

項目學(xué)習(xí)(Project-Based Learning, PBL)是一種以問題解決和產(chǎn)品導(dǎo)向為主要特征、強調(diào)以學(xué)生為中心的系統(tǒng)教學(xué)方法。[2]與基于問題的學(xué)習(xí)方法和基于任務(wù)的學(xué)習(xí)方法有所不同,項目學(xué)習(xí)具有一個相對完整的學(xué)習(xí)周期,包括項目啟動(入項活動、團隊建設(shè)等)、項目計劃(明確目標(biāo)、定義產(chǎn)品等)、項目執(zhí)行(搭建框架等)、項目控制(過程性評價等)、項目成果展示與評價等[3]。一直以來,“畫法幾何及水利工程制圖”課程教學(xué)在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下深入發(fā)展,主張學(xué)習(xí)要以學(xué)生為中心,教師要基于學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗和知識水平搭建學(xué)習(xí)構(gòu)架。項目學(xué)習(xí)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團隊協(xié)作能力。

綜上,項目學(xué)習(xí)作為一種創(chuàng)新的專業(yè)課程學(xué)習(xí)方法,已逐步引入我國大學(xué)各類課程教學(xué)中并取得了一定的教學(xué)效果。本研究對項目學(xué)習(xí)進行探討,意在進一步深化基于項目學(xué)習(xí)的畫法幾何及水利工程制圖專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)研究。

二、案例設(shè)計實踐與探索

根據(jù)當(dāng)前畫法幾何及水利工程制圖課程的教學(xué)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和提升學(xué)生自身專業(yè)知識水平進而提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo),針對項目學(xué)習(xí)方法中的課程內(nèi)容、課程思路、思政教育等方面進行改革與實踐探索。

(一)教學(xué)內(nèi)容

畫法幾何及水利工程制圖課程涉及畫法幾何知識和水利工程制圖內(nèi)容,主要學(xué)習(xí)投影原理進行三維空間形體表達和圖示方法,分析、解決結(jié)構(gòu)或構(gòu)件空間幾何關(guān)系及水利工程建筑物的繪圖、讀圖等問題。授課內(nèi)容盡量從簡到繁、從淺到深、循序漸進、力求簡練、條理清晰。項目學(xué)習(xí)案例中需要涉及課程所有的知識點,并且注重知識點的難易程度和專業(yè)知識面的廣度。對于空間想象力要求較高的內(nèi)容,配合一定的實體或視頻進行,并適當(dāng)融入項目學(xué)習(xí)案例中。項目學(xué)習(xí)中要多涉及水利類專業(yè)的基本制圖常識、常見的專業(yè)建筑物圖樣、水工建筑物中的曲面、標(biāo)高投影、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖,等等,讓學(xué)生逐步接觸本專業(yè)的相關(guān)知識,為后續(xù)專業(yè)課程打下良好基礎(chǔ)。

(二)教學(xué)思路

“畫法幾何及水利工程制圖”課程項目學(xué)習(xí)的每一個案例都要有明確的目標(biāo),每一個目標(biāo)都要涉及不同的知識點、專業(yè)術(shù)語、課本內(nèi)容、專業(yè)背景、專業(yè)問題、問題分析和問題解決,每一部分都應(yīng)對學(xué)生的某一方面能力進行提升。項目學(xué)習(xí)案例應(yīng)有項目啟動計劃、目標(biāo)、輸出產(chǎn)品或結(jié)果、項目框架、過程性評價、成果展示與評價,每個環(huán)節(jié)所涉及知識都要層次分明,由基礎(chǔ)到高級,由簡單到繁瑣。要注重實際工程或?qū)W生畢業(yè)以后在工作中可能遇到的項目,還要兼顧專業(yè)知識的深度和廣度。

(三)課程思政

畫法幾何及水利工程制圖課程專業(yè)性強,課堂知識枯燥難懂,且因課時所限,課程對學(xué)生人生觀、價值觀、家國情懷的培養(yǎng)欠缺,忽略了學(xué)生的思政教育。2017年12月,中共教育部黨組印發(fā)《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實施綱要》之后,各高校都進行了“課程思政”課堂教學(xué)改革,將專業(yè)課程所蘊含的思想政治教育元素和其所承載的思想政治教育融入課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)。但項目學(xué)習(xí)案例中融入思政教育需要精心設(shè)計,思政內(nèi)容融入過程中要注意適宜性,不能太突兀。因此,項目學(xué)習(xí)中課程思政元素應(yīng)與專業(yè)課程相關(guān),并且能夠反映我國大國重器級的工程項目。

(四)課程教學(xué)目標(biāo)

“畫法幾何與水利工程制圖”課程在教學(xué)過程中要注重幾何分析、求解能力、空間立體感、解決問題的培養(yǎng),項目學(xué)習(xí)案例中要關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。目前,即使學(xué)生能夠很好地掌握這些能力,但對于復(fù)雜的工程問題,學(xué)生分析和解決實際問題的能力欠缺,也不能將所學(xué)知識和培養(yǎng)出來的能力很好地應(yīng)用于實際。廣東海洋大學(xué)海洋工程與能源學(xué)院旨在培養(yǎng)應(yīng)用型人才,要求學(xué)生具備相應(yīng)的工程實踐能力,項目學(xué)習(xí)案例要支持課程教學(xué)目標(biāo)。在項目學(xué)習(xí)案例中設(shè)計一些相關(guān)問題,比如適當(dāng)引入實際工程問題供學(xué)生獨立完成、適當(dāng)引入實際工程項目供學(xué)生設(shè)計,等等,類似內(nèi)容可有效支撐課程教學(xué)目標(biāo),發(fā)揮出色的教學(xué)效果。

三、項目學(xué)習(xí)案例設(shè)計

“畫法幾何及水利工程制圖”課程的項目學(xué)習(xí)案例需要依據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計。由于課時所限,課程學(xué)習(xí)案例不宜過多,投影知識,點、直線、平面,立體及立體表面相交四部分設(shè)計為一個案例,組合體、軸測圖和工程形體的表達三部分設(shè)計為一個案例,水工建筑物中的常見曲面、標(biāo)高投影、水利工程圖三部分設(shè)計為一個案例,鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)圖設(shè)計為一個案例,總共4個案例。案例設(shè)計要對每個具體內(nèi)容進行考核,并賦予一定的分?jǐn)?shù)。項目學(xué)習(xí)案例設(shè)計考核的內(nèi)容及評價見表1。

可以根據(jù)學(xué)習(xí)案例的考核內(nèi)容對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價,并且評價過程中要注重各個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的評價,對學(xué)生的綜合能力給出一個客觀的成績。

(一)統(tǒng)計考核項目和得分

依據(jù)課程內(nèi)容的考核項目,將學(xué)習(xí)案例中各項目不同考核內(nèi)容的得分進行統(tǒng)計,根據(jù)年級和班級同學(xué)每個項目得分,評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生的得分為學(xué)習(xí)案例各個環(huán)節(jié)的綜合得分,包括提前預(yù)習(xí)情況、回答問題情況、結(jié)果產(chǎn)品展示,等等,綜合得分要客觀、真實。

(二)數(shù)據(jù)重組

將獲得的學(xué)習(xí)案例項目考核得分及項目進行重組,組成新的數(shù)據(jù)集,有因變量和結(jié)果,通過不同年級和班級的成績,分析因變量的變化對教學(xué)效果的影響。通過改變因變量,也就是改變案例考核內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果的變化,總結(jié)規(guī)律和教訓(xùn),不斷地提高教學(xué)效果。

(三)結(jié)果分析

可以通過先進的數(shù)學(xué)工具及計算機工具對學(xué)生的綜合表現(xiàn)進行分析,通過多年的數(shù)據(jù),可以分析不同因變量的變化對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。通過分析工具可以對項目案例內(nèi)容的效應(yīng)、主效應(yīng)、調(diào)節(jié)效應(yīng)、敏感性等進行計算和分析。結(jié)果分析中可以采用哈里斯[4]使用的元分析方法對案例中的每項研究的因變量變化去分析整體結(jié)果的效應(yīng)量。通過結(jié)果分析可以明確因變量中起突出貢獻的變量,并確定哪些部分對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有重要影響,從而在教學(xué)中給予重點關(guān)注。

四、項目學(xué)習(xí)改進建議

項目學(xué)習(xí)對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性及學(xué)習(xí)成效具有積極影響,但是,項目學(xué)習(xí)案例要合理才能達到預(yù)期效果。案例設(shè)計需要注意如下幾個方面:

(一)設(shè)計適用于不同章節(jié)內(nèi)容的項目主題

教師在設(shè)計項目學(xué)習(xí)案例時需要兼顧課程內(nèi)容、專業(yè)知識、考試要求、學(xué)生能力與素質(zhì)培養(yǎng)等[5],項目主題盡量以教材章節(jié)單元作為基本單元,圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)進行。項目學(xué)習(xí)主題常見形式有:1)問答型項目。該類項目鼓勵學(xué)習(xí)者與老師或?qū)＜疫M行口頭闡述,回答項目中遇到的各種問題,通常會涉及較多的專業(yè)基礎(chǔ)知識;2)實例型項目。該種類型項目主要借助于不同形態(tài)的媒介(新聞、時事、視頻等)引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)術(shù)討論;3)調(diào)查型項目。利用網(wǎng)絡(luò)資源查找、問卷調(diào)查、訪談等方法開展項目,幫助解決實踐場景中的真實問題;4)分析型項目。鼓勵學(xué)生通過對實際工程案例的分析,掌握所學(xué)知識,更好地理解本專業(yè)課程。

(二)合理運用先進技術(shù)輔助學(xué)習(xí)和展示產(chǎn)品

以往項目學(xué)習(xí)中存在忽略學(xué)生運用先進技術(shù)和信息技術(shù)解決實際工程問題的現(xiàn)象,主要是數(shù)字化媒體和計算機技術(shù)的使用[6]。而項目學(xué)習(xí)過程中會經(jīng)常使用現(xiàn)代化技術(shù),比如CAD計算機繪圖、文字處理工具、PPT設(shè)計、PDF處理工具等,這些工具的使用會直接影響項目學(xué)習(xí)的授課效果。因此,在項目學(xué)習(xí)過程中通過學(xué)習(xí)先進技術(shù)可以使學(xué)生切身感受到項目學(xué)習(xí)的價值,引導(dǎo)學(xué)生進行自主研究,幫助學(xué)生更真實、形象地展示成果。作為一種新的專業(yè)課教學(xué)方法,項目學(xué)習(xí)與其他教學(xué)方法應(yīng)相向而行,多模態(tài)的計算機輔助教學(xué),如混合式學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)等教學(xué)形式,同樣可以融入項目學(xué)習(xí)中作為重要的學(xué)習(xí)框架,促進項目的完成。

(三)項目的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)要完整

完整的項目學(xué)習(xí)過程要有提前學(xué)習(xí)、問題分析、方案分析、問題解決和問題反饋等階段,學(xué)生在項目學(xué)習(xí)中要經(jīng)歷完整、連貫、流暢的思維過程的磨練[7]。高水平的項目學(xué)習(xí)需要將項目貫穿于整個課程教學(xué)中,完整的項目學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有利于教師更好地“以學(xué)生為中心”,提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識與能力。此外,需要關(guān)注在高校專業(yè)課程中開展項目學(xué)習(xí)現(xiàn)實條件,要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)荷載,盡量避免時間集中在期末考試階段,以保障項目完成的質(zhì)量。學(xué)生進行完項目學(xué)習(xí),要進行項目成果展示和評價,發(fā)揮過程性評價的功能。

結(jié)語

根據(jù)“畫法幾何及水利工程制圖”的課程性質(zhì),將項目學(xué)習(xí)方法引入專業(yè)課程教學(xué)中,給出了項目學(xué)習(xí)案例的設(shè)計思路,并對項目學(xué)習(xí)效果的評價進行了設(shè)計。設(shè)計了項目學(xué)習(xí)在港口航道與海岸工程專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用案例,對項目學(xué)習(xí)在專業(yè)課程教學(xué)中的效果進行了分析,發(fā)現(xiàn)項目學(xué)習(xí)中課程設(shè)計的規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),項目學(xué)習(xí)有利于提高學(xué)生的理論知識綜合應(yīng)用能力,體現(xiàn)在基礎(chǔ)知識掌握、專業(yè)知識掌握、解決實際問題等多個方面。研究成果為優(yōu)化專業(yè)課程項目教學(xué)提供參考,但學(xué)習(xí)案例設(shè)計中仍存在不足,項目設(shè)計中未能充分控制各部分之間比例關(guān)系,可能導(dǎo)致項目學(xué)習(xí)側(cè)重某一方面。