收稿日期：2023-06-07" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 修回日期：2023-06-28

作者簡介：陳旭玲，女，副教授，博士，研究方向為機械設(shè)計理論、工程圖學(xué)、無線電能傳輸；陸鳳霞，女，副教授，博士，研究方向為機械傳動的設(shè)計理論與技術(shù)、工程圖學(xué)；鮑和云，女，教授，博士，研究方向為直升機傳動技術(shù)、工程圖學(xué)。

基金項目：2023年南京航空航天大學(xué)本科教學(xué)建設(shè)項目“課程思政示范課程建設(shè)——‘工程圖學(xué)I’”（2023JG0406K）；

南京航空航天大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項目“計算機輔助設(shè)計課程思政教學(xué)探索與實踐”（2022YJXGG14）、本科教學(xué)建設(shè)項目“‘工程圖學(xué)I’項目式教學(xué)方法及系統(tǒng)構(gòu)建研究”（2021JG0530A）

摘" " 要：結(jié)合新工科的建設(shè)要求，文章立足培育學(xué)生工程制圖實踐能力與創(chuàng)新能力，將項目式教學(xué)融入“工程圖學(xué)”課程建設(shè)中，探索了新工科背景下基于項目教學(xué)的工程圖學(xué)教學(xué)改革新模式。在此基礎(chǔ)上，文章又從學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)、課程特點、教學(xué)內(nèi)容、項目實施、改革意義等方面加以分析，并以工程圖學(xué)項目式教學(xué)為例詳細(xì)闡述了若干案例，論述了新工科背景下工程圖學(xué)項目式教學(xué)改革的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：新工科；工程圖學(xué)；項目式教學(xué)；全過程評價

中圖分類號：TH126" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " 文章編號：1002-4107（2024）03-0029-04

一、引言

2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強國[1-2]。無論是產(chǎn)教融合、科教融合，還是產(chǎn)科教創(chuàng)融合，專業(yè)新工科建設(shè)的依托依舊是課程。當(dāng)前高校中設(shè)置的“工程圖學(xué)”課程體系存在教學(xué)手段單一、與前沿研究及新型應(yīng)用場景脫節(jié)等問題[3]，無法滿足新工科的教育要求。

“工程圖學(xué)”類課程主要以畫法幾何、機件的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)件與常用件、零件圖、裝配圖和計算機繪圖為主要內(nèi)容，工程應(yīng)用性很強?！肮こ虉D學(xué)”是工科學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，集基礎(chǔ)性、理論性和實踐性于一體，是學(xué)生入校首先接觸的一類專業(yè)課程[4]?！肮こ虉D學(xué)”是工科專業(yè)技術(shù)交流的重要工具，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)課程和將來從事專業(yè)技術(shù)工作的重要基礎(chǔ)?；诖?，文章對“工程圖學(xué)”課程教學(xué)進(jìn)行了研究和探索，以期為相關(guān)工程專業(yè)的教學(xué)改革提供一種新的思路。

二、工程圖學(xué)學(xué)情分析及教學(xué)目標(biāo)

（一）工程圖學(xué)學(xué)情分析

“工程圖學(xué)”課程目前的教學(xué)主要還是以傳統(tǒng)教育教學(xué)模式為主， 其授課對象主要為工科專業(yè)大一新生，他們具有比較鮮明的3個特點（圖1）。

1.學(xué)生形象思維能力較弱，形體表達(dá)能力有待提高。大一學(xué)生僅具有初級層次的形象思維能力，仍習(xí)慣用計算、邏輯分析的方法來解決圖學(xué)問題，難以將平面圖形與空間實體聯(lián)系起來，尤其是通過二維圖形構(gòu)建三維形體的能力較弱。

2.學(xué)生工程和專業(yè)知識相對匱乏，難以將知識與工程應(yīng)用結(jié)合起來學(xué)習(xí)。大一學(xué)生對于工程設(shè)計和表達(dá)知之甚少，而“工程圖學(xué)”是一門與工程實際緊密結(jié)合的課程，但學(xué)生常常將知識點與工程應(yīng)用割裂開來學(xué)習(xí)，導(dǎo)致遇到工程應(yīng)用問題時往往束手無策。

3.學(xué)生不擅長對知識進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，困于不能發(fā)掘其本質(zhì)和共性問題。大一學(xué)生習(xí)慣于在課堂上被動接受教師單向傳授的知識，一般很少會去追本溯源，并進(jìn)行系統(tǒng)化探究和拓展，這就導(dǎo)致其運用知識的時候容易生搬硬套，難以學(xué)以致用，無法滿足國家對于具備堅實學(xué)科基礎(chǔ)和創(chuàng)新設(shè)計工科人才的需求。

（二）工程圖學(xué)項目式教學(xué)的目標(biāo)

1956年，美國教育學(xué)家B.布魯姆（B. Bloom）將教育目標(biāo)分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造6個層次，其中，記憶和理解作為低階教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造作為高階教學(xué)目標(biāo)[5]。基于B.布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)，工程圖學(xué)項目式教學(xué)的目標(biāo)也從低階到高階分成知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)3個層次，并在每個層次上提出了具體的要求，其對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

1.知識目標(biāo)：掌握閱讀和繪制工程圖樣的基本原理與方法并能靈活運用，了解構(gòu)型設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計等表達(dá)與設(shè)計的知識，較熟練地運用二維、三維計算機輔助設(shè)計軟件進(jìn)行圖樣繪制與設(shè)計。

2.能力目標(biāo)：具備空間形象思維構(gòu)建和表達(dá)的能力、圖示圖解工程問題的能力、運用工程思維進(jìn)行問題剖析和表達(dá)的能力，以及運用計算機輔助設(shè)計軟件還原設(shè)計思想和進(jìn)行創(chuàng)新表達(dá)的能力。

3.素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生新時代工匠精神，樹立行業(yè)規(guī)范意識，同時培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、遵循規(guī)范的學(xué)習(xí)作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生精益求精、勇于實踐的工程素養(yǎng)，合作交流、積極溝通的學(xué)習(xí)工作態(tài)度；培養(yǎng)具有社會責(zé)任感和歷史使命感的未來人才。

三、工程圖學(xué)項目式教學(xué)改革

（一）“工程圖學(xué)”課程特點及發(fā)展趨勢

工程圖的特點是理論體系嚴(yán)謹(jǐn)，與工程實踐聯(lián)系密切?！肮こ虉D學(xué)”課程以圖形表達(dá)為核心，以形象思維為主線，將工程概念滲透到工程制圖的教學(xué)中。該課程主要以機械產(chǎn)品為對象，培養(yǎng)學(xué)生工程圖樣繪制、閱讀能力，以及形象思維能力。課程內(nèi)容主要涉及畫法幾何、機械制圖與計算機輔助設(shè)計等，具有教學(xué)內(nèi)容多、任務(wù)重、課程知識難點多、工程實踐性強等特點。

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國制造業(yè)正在向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，計算機輔助設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與表達(dá)技術(shù)層出不窮。這些勢必影響工程圖學(xué)這門工程界語言的發(fā)展，“工程圖學(xué)”課程也隨之出現(xiàn)了如下一些新的發(fā)展趨勢。

1.“工程圖學(xué)”課程與計算機輔助設(shè)計技術(shù)更緊密地

結(jié)合

隨著信息技術(shù)的日趨完善，計算機輔助設(shè)計技術(shù)與“工程圖學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合也越來越緊密[6]。通過整合構(gòu)型、機械零件和裝配件等的知識和信息，提供計算機輔助設(shè)計支持，促進(jìn)學(xué)生的知識綜合應(yīng)用和解決問題能力不斷提升。

2.“工程圖學(xué)”課程線上線下混合式教學(xué)模式廣泛應(yīng)用

信息化時代的學(xué)生，獲取信息能力更強、渠道更廣、思維更活躍。通過建設(shè)豐富的線上資源，以及采用合適的信息技術(shù)，例如，中國大學(xué)MOOC（慕課）、智慧樹、超星、雨課堂等教學(xué)平臺建立線上線下混合式課程，通過線上學(xué)習(xí)與線下討論相結(jié)合，建設(shè)高效、有趣的課堂[7]。

3.知識、能力、素質(zhì)三者結(jié)合的教學(xué)模式

“工程圖學(xué)”課程教學(xué)不僅包含傳授知識的內(nèi)容，更包含培養(yǎng)能力和樹立品德等內(nèi)容。在“工程圖學(xué)”課程教學(xué)中引入科研、專業(yè)相關(guān)工程案例，注重知識融合，拓展課程內(nèi)容難度、深度，提升課程的時代性、開放性、創(chuàng)新性。將思想政治教育“潤物細(xì)無聲”地融入“工程圖學(xué)”課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，形成全方位、全功效的思想政治教育課程體系，實現(xiàn)“工程圖學(xué)”課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，為黨育人，為國育才[8]。

（二）項目式教學(xué)內(nèi)容的選擇原則

項目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心，使學(xué)生通過積極探索現(xiàn)實生活中的挑戰(zhàn)，解決實際存在的問題來獲取知識的一種教學(xué)方法[9]。該教學(xué)方法能較好地適應(yīng)國家對工程人才的需求，滿足對高等教育的新要求。同時進(jìn)行知識學(xué)習(xí)和項目實踐，可以幫助學(xué)生在實踐中深化理解理論知識，從課堂中尋找實踐的理論支撐，兩者互相補充，相得益彰。

選擇合適的項目內(nèi)容是項目式教學(xué)成功的前提條件，也是實現(xiàn)項目式教學(xué)效果的關(guān)鍵所在。“工程圖學(xué)”課程在選擇項目時，主要遵循如下原則。

1.趣味性原則。項目式教學(xué)的核心是教師引導(dǎo)學(xué)生研究、探索、解決問題，并通過這個過程實現(xiàn)學(xué)生的知識遷移。而項目式教學(xué)通常又是由學(xué)生利用課外時間獨立完成，因此，項目式教學(xué)提出的問題應(yīng)具有一定的趣味性才能引起學(xué)生的興趣，讓他們既可以發(fā)散思維，又能積極主動地進(jìn)行思考和設(shè)計。

2.合理性原則。項目式教學(xué)的一般形式是圍繞一個項目來進(jìn)行探究，在結(jié)束后需要學(xué)生提交一個作品，以便清楚地顯現(xiàn)項目研究的成果。項目式教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)學(xué)生實際的認(rèn)知水平和能力水平進(jìn)行設(shè)計，同時還要兼顧內(nèi)容和結(jié)果的可實現(xiàn)性。超出學(xué)生預(yù)期和能力范圍太多的項目會極大地削弱他們完成作品的積極性，并影響項目的完成度。

3.啟發(fā)性原則。項目式教學(xué)最重要的作用是促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。教師在項目式教學(xué)中的主要作用是啟發(fā)學(xué)生獨立自主思考、探索，激勵創(chuàng)新，鼓勵求異。

4.可評價性原則。項目式教學(xué)組織和實施過程相對復(fù)雜，既要對項目實施的全過程進(jìn)行全方位考察，又要關(guān)注每個學(xué)生在項目完成中的作用，同時還要考慮項目結(jié)果的質(zhì)量，因此，教師需要根據(jù)項目實施進(jìn)度開展階段性評價和全過程評價[10]。

（三） 工程圖學(xué)項目式教學(xué)實施

在新工科背景下，“工程圖學(xué)”課程立足培養(yǎng)學(xué)生的

工程實踐素養(yǎng)，培養(yǎng)具有較強實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力的適應(yīng)型、高素質(zhì)、復(fù)合型人才。課程采用項目式教學(xué)模式，將課程中的重點內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目，圍繞項目組織學(xué)生開展教學(xué)，使學(xué)生直接參與、全程體驗、感悟探究，強化學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極主動性、目標(biāo)指引性、任務(wù)真實性和互動合作性。

1.項目選擇

“工程圖學(xué)”課程根據(jù)學(xué)生的特點和教學(xué)內(nèi)容，即畫法幾何、組合體、機件表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖、裝配圖6大模塊設(shè)計相應(yīng)的項目（圖3）。例如，在講解標(biāo)準(zhǔn)件中的螺紋緊固件后，布置“設(shè)計防松防震螺紋緊固件”的任務(wù)，要求學(xué)生課后通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計防松防震的螺栓結(jié)構(gòu)，如螺栓大小長短、螺母結(jié)構(gòu)、墊圈選取等， 然后采用拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)等構(gòu)形手段，用計算機輔助設(shè)計軟件完成其結(jié)構(gòu)的設(shè)計，生成正確的零件圖和部件圖，并形成項目設(shè)計相關(guān)文檔。

2.實施過程

工程圖學(xué)項目式教學(xué)實施過程如圖4所示，為了在不影響正常課程進(jìn)度的情況下保證項目的實施，項目式教學(xué)采用線上線下混合式教學(xué)模式，充分利用學(xué)生的課后時間延展其知識廣度和深度，主要分為以下步驟。

（1）依據(jù)興趣，確定項目。教師從學(xué)生的實際情況出發(fā)，提出項目的完成要求。學(xué)生依據(jù)興趣特長，自主選題并自行組成研習(xí)小組，人數(shù)一般控制在5～8人。教師向?qū)W生介紹選題的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生與國家發(fā)展同向共進(jìn)，激勵學(xué)生將所學(xué)理論與現(xiàn)實需求緊密結(jié)合。

（2）組隊分工，擬定計劃。根據(jù)項目內(nèi)容和選題要求，學(xué)生以小組為單位開展相關(guān)的調(diào)研活動，并進(jìn)行組內(nèi)人員分工、時間安排等，此過程采用線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行。首先，教師給出項目評估細(xì)則，包括階段性和總結(jié)性評估，幫助學(xué)生合理計劃項目完成時間。其次，學(xué)生需要定時在線上提交相關(guān)的調(diào)研材料，一是方便教師了解項目進(jìn)展情況，二是為全過程評估提供素材和依據(jù)。

（3）激發(fā)能動，調(diào)研學(xué)習(xí)。學(xué)生根據(jù)組內(nèi)分配的任務(wù)，利用圖書館、校園網(wǎng)、搜索引擎等各種資源，自主學(xué)習(xí)并積極尋求答案。在此過程中，教師可以通過線上或線下指導(dǎo)的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研和分析。

（4）團(tuán)隊協(xié)同，構(gòu)思設(shè)計。在尋找解決方案的過程中，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)設(shè)計、理論驗證、仿真模擬等。團(tuán)隊成員既有分工又協(xié)同合作。同時，教師通過線上線下的方式密切關(guān)注學(xué)生活動，及時指導(dǎo)，并提供各類支持。

（5）階段匯報，評價總結(jié)。項目任務(wù)完成后，教師線下組織階段性評價。學(xué)生以小組答辯方式匯報項目完成結(jié)果，教師和其他小組成員給予相關(guān)的意見和建議。采用組內(nèi)評價、組間互評和教師評價等多種方式全過程考核每個小組項目完成效果，同時，要避免出現(xiàn)部分學(xué)生參與度過低的問題。

（四）工程圖學(xué)項目式教學(xué)的可行性和有效性

工程圖學(xué)項目式教學(xué)以機械制圖為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力為核心，從而提高相關(guān)專業(yè)整體教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合設(shè)計能力，實現(xiàn)教學(xué)相長。

1.可行性

“工程圖學(xué)”課程擁有完善的中國大學(xué)MOOC（慕課）課程、豐富的線上線下教學(xué)資源、多年從事教學(xué)工作的資深教師隊伍，并擁有與企業(yè)導(dǎo)師合作的優(yōu)良傳統(tǒng)，這些都為項目式教學(xué)實施提供了條件。通過線上自學(xué)、提交資料和作品、全過程考核和評測，線下答辯，采用多種教學(xué)平臺承載教學(xué)資源、采用多種教學(xué)方法評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，構(gòu)建具有創(chuàng)新性、高階性和挑戰(zhàn)度的“工程圖學(xué)”課程體系，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

另外，工程圖學(xué)項目式教學(xué)基本都是利用課外時間，由學(xué)生自主去完成。在項目實踐過程中，學(xué)生能更加深刻地理解課程知識點，嘗試面對問題、分析問題和解決問題，同時，培養(yǎng)了分析和利用資訊的能力，并增強了團(tuán)隊意識和協(xié)作能力。

2.有效性

課程進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新后，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和效果得到大幅提高，項目作業(yè)評分中得優(yōu)、良的學(xué)生數(shù)量明顯增加，同時，學(xué)生反饋推行項目式教學(xué)以來，各種能力均有不同程度的提升（圖5）。

四、結(jié)束語

新工科背景下項目式教學(xué)模式在南京航空航天大學(xué)“工程圖學(xué)”課程中實施以來，效果顯著?；趯W(xué)生學(xué)期和教學(xué)目標(biāo)，利用現(xiàn)代教育技術(shù)與課程教學(xué)的融合，通過在教學(xué)內(nèi)容、項目實施、評價手段等方面的探索和實踐，全面提升了“工程圖學(xué)”課程的教學(xué)效果，基本滿足了高等教育對于“工程圖學(xué)”課程工程性與實踐性教學(xué)的需要。

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■ 編輯∕丁俊玲