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

作者簡(jiǎn)介：陳旭玲，女，副教授，博士，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)理論、工程圖學(xué)、無(wú)線電能傳輸；陸鳳霞，女，副教授，博士，研究方向?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)理論與技術(shù)、工程圖學(xué)；鮑和云，女，教授，博士，研究方向?yàn)橹鄙龣C(jī)傳動(dòng)技術(shù)、工程圖學(xué)。

基金項(xiàng)目：2023年南京航空航天大學(xué)本科教學(xué)建設(shè)項(xiàng)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(xiàng)目“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)探索與實(shí)踐”（2022YJXGG14）、本科教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目“‘工程圖學(xué)I’項(xiàng)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(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，將項(xiàng)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(xiàng)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(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目實(shí)施、改革意義等方面加以分析，并以工程圖學(xué)項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目式教學(xué)；全過(guò)程評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH126" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1002-4107（2024）03-0029-04

一、引言

2017年2月以來(lái)，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(qiáng)國(guó)[1-2]。無(wú)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(chǎng)景脫節(jié)等問(wèn)題[3]，無(wú)法滿足新工科的教育要求。

“工程圖學(xué)”類(lèi)課程主要以畫(huà)法幾何、機(jī)件的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)件與常用件、零件圖、裝配圖和計(jì)算機(jī)繪圖為主要內(nèi)容，工程應(yīng)用性很強(qiáng)?！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(shí)踐性于一體，是學(xué)生入校首先接觸的一類(lèi)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(lái)從事專業(yè)技術(shù)工作的重要基礎(chǔ)?；诖?，文章對(duì)“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(duì)象主要為工科專業(yè)大一新生，他們具有比較鮮明的3個(gè)特點(diǎn)（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(jí)層次的形象思維能力，仍習(xí)慣用計(jì)算、邏輯分析的方法來(lái)解決圖學(xué)問(wèn)題，難以將平面圖形與空間實(shí)體聯(lián)系起來(lái)，尤其是通過(guò)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(shí)相對(duì)匱乏，難以將知識(shí)與工程應(yīng)用結(jié)合起來(lái)學(xué)習(xí)。大一學(xué)生對(duì)于工程設(shè)計(jì)和表達(dá)知之甚少，而“工程圖學(xué)”是一門(mén)與工程實(shí)際緊密結(jié)合的課程，但學(xué)生常常將知識(shí)點(diǎn)與工程應(yīng)用割裂開(kāi)來(lái)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致遇到工程應(yīng)用問(wèn)題時(shí)往往束手無(wú)策。

3.學(xué)生不擅長(zhǎng)對(duì)知識(shí)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(wèn)題。大一學(xué)生習(xí)慣于在課堂上被動(dòng)接受教師單向傳授的知識(shí)，一般很少會(huì)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(yùn)用知識(shí)的時(shí)候容易生搬硬套，難以學(xué)以致用，無(wú)法滿足國(guó)家對(duì)于具備堅(jiān)實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)工科人才的需求。

（二）工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)

1956年，美國(guó)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(píng)價(jià)、創(chuàng)造6個(gè)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(píng)價(jià)和創(chuàng)造作為高階教學(xué)目標(biāo)[5]?；贐.布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)，工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)也從低階到高階分成知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)3個(gè)層次，并在每個(gè)層次上提出了具體的要求，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

1.知識(shí)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(yùn)用，了解構(gòu)型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等表達(dá)與設(shè)計(jì)的知識(shí)，較熟練地運(yùn)用二維、三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行圖樣繪制與設(shè)計(jì)。

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(wèn)題的能力、運(yùn)用工程思維進(jìn)行問(wèn)題剖析和表達(dá)的能力，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件還原設(shè)計(jì)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(shí)代工匠精神，樹(shù)立行業(yè)規(guī)范意識(shí)，同時(shí)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(shí)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(huì)責(zé)任感和歷史使命感的未來(lái)人才。

三、工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)改革

（一）“工程圖學(xué)”課程特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

工程圖的特點(diǎn)是理論體系嚴(yán)謹(jǐn)，與工程實(shí)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(jī)械產(chǎn)品為對(duì)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(huà)法幾何、機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等，具有教學(xué)內(nèi)容多、任務(wù)重、課程知識(shí)難點(diǎn)多、工程實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。

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(guó)制造業(yè)正在向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)與表達(dá)技術(shù)層出不窮。這些勢(shì)必影響工程圖學(xué)這門(mén)工程界語(yǔ)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(shì)。

1.“工程圖學(xué)”課程與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)更緊密地

結(jié)合

隨著信息技術(shù)的日趨完善，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)與“工程圖學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合也越來(lái)越緊密[6]。通過(guò)整合構(gòu)型、機(jī)械零件和裝配件等的知識(shí)和信息，提供計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用和解決問(wèn)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(shí)代的學(xué)生，獲取信息能力更強(qiáng)、渠道更廣、思維更活躍。通過(guò)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(guó)大學(xué)MOOC（慕課）、智慧樹(shù)、超星、雨課堂等教學(xué)平臺(tái)建立線上線下混合式課程，通過(guò)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(shí)、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(shí)的內(nèi)容，更包含培養(yǎng)能力和樹(shù)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(shí)融合，拓展課程內(nèi)容難度、深度，提升課程的時(shí)代性、開(kāi)放性、創(chuàng)新性。將思想政治教育“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”地融入“工程圖學(xué)”課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，形成全方位、全功效的思想政治教育課程體系，實(shí)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(guó)育才[8]。

（二）項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容的選擇原則

項(xiàng)目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心，使學(xué)生通過(guò)積極探索現(xiàn)實(shí)生活中的挑戰(zhàn)，解決實(shí)際存在的問(wèn)題來(lái)獲取知識(shí)的一種教學(xué)方法[9]。該教學(xué)方法能較好地適應(yīng)國(guó)家對(duì)工程人才的需求，滿足對(duì)高等教育的新要求。同時(shí)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐，可以幫助學(xué)生在實(shí)踐中深化理解理論知識(shí)，從課堂中尋找實(shí)踐的理論支撐，兩者互相補(bǔ)充，相得益彰。

選擇合適的項(xiàng)目?jī)?nèi)容是項(xiàng)目式教學(xué)成功的前提條件，也是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目式教學(xué)效果的關(guān)鍵所在?！肮こ虉D學(xué)”課程在選擇項(xiàng)目時(shí)，主要遵循如下原則。

1.趣味性原則。項(xiàng)目式教學(xué)的核心是教師引導(dǎo)學(xué)生研究、探索、解決問(wèn)題，并通過(guò)這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)遷移。而項(xiàng)目式教學(xué)通常又是由學(xué)生利用課外時(shí)間獨(dú)立完成，因此，項(xiàng)目式教學(xué)提出的問(wèn)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(dòng)地進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)。

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

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

4.可評(píng)價(jià)性原則。項(xiàng)目式教學(xué)組織和實(shí)施過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，既要對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程進(jìn)行全方位考察，又要關(guān)注每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目完成中的作用，同時(shí)還要考慮項(xiàng)目結(jié)果的質(zhì)量，因此，教師需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度開(kāi)展階段性評(píng)價(jià)和全過(guò)程評(píng)價(jià)[10]。

（三） 工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)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(shí)踐素養(yǎng)，培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的適應(yīng)型、高素質(zhì)、復(fù)合型人才。課程采用項(xiàng)目式教學(xué)模式，將課程中的重點(diǎn)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞項(xiàng)目組織學(xué)生開(kāi)展教學(xué)，使學(xué)生直接參與、全程體驗(yàn)、感悟探究，強(qiáng)化學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的積極主動(dòng)性、目標(biāo)指引性、任務(wù)真實(shí)性和互動(dòng)合作性。

1.項(xiàng)目選擇

“工程圖學(xué)”課程根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，即畫(huà)法幾何、組合體、機(jī)件表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖、裝配圖6大模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的項(xiàng)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(jì)防松防震螺紋緊固件”的任務(wù)，要求學(xué)生課后通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)防松防震的螺栓結(jié)構(gòu)，如螺栓大小長(zhǎng)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件完成其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，生成正確的零件圖和部件圖，并形成項(xiàng)目設(shè)計(jì)相關(guān)文檔。

2.實(shí)施過(guò)程

工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施過(guò)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(xiàng)目的實(shí)施，項(xiàng)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(shí)間延展其知識(shí)廣度和深度，主要分為以下步驟。

（1）依據(jù)興趣，確定項(xiàng)目。教師從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，提出項(xiàng)目的完成要求。學(xué)生依據(jù)興趣特長(zhǎng)，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(guó)家發(fā)展同向共進(jìn)，激勵(lì)學(xué)生將所學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)需求緊密結(jié)合。

（2）組隊(duì)分工，擬定計(jì)劃。根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和選題要求，學(xué)生以小組為單位開(kāi)展相關(guān)的調(diào)研活動(dòng)，并進(jìn)行組內(nèi)人員分工、時(shí)間安排等，此過(guò)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(xiàng)目評(píng)估細(xì)則，包括階段性和總結(jié)性評(píng)估，幫助學(xué)生合理計(jì)劃項(xiàng)目完成時(shí)間。其次，學(xué)生需要定時(shí)在線上提交相關(guān)的調(diào)研材料，一是方便教師了解項(xiàng)目進(jìn)展情況，二是為全過(guò)程評(píng)估提供素材和依據(jù)。

（3）激發(fā)能動(dòng)，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(shū)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(guò)程中，教師可以通過(guò)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(duì)協(xié)同，構(gòu)思設(shè)計(jì)。在尋找解決方案的過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)、理論驗(yàn)證、仿真模擬等。團(tuán)隊(duì)成員既有分工又協(xié)同合作。同時(shí)，教師通過(guò)線上線下的方式密切關(guān)注學(xué)生活動(dòng)，及時(shí)指導(dǎo)，并提供各類(lèi)支持。

（5）階段匯報(bào)，評(píng)價(jià)總結(jié)。項(xiàng)目任務(wù)完成后，教師線下組織階段性評(píng)價(jià)。學(xué)生以小組答辯方式匯報(bào)項(xiàng)目完成結(jié)果，教師和其他小組成員給予相關(guān)的意見(jiàn)和建議。采用組內(nèi)評(píng)價(jià)、組間互評(píng)和教師評(píng)價(jià)等多種方式全過(guò)程考核每個(gè)小組項(xiàng)目完成效果，同時(shí)，要避免出現(xiàn)部分學(xué)生參與度過(guò)低的問(wèn)題。

（四）工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)的可行性和有效性

工程圖學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)以機(jī)械制圖為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)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(jì)能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

1.可行性

“工程圖學(xué)”課程擁有完善的中國(guó)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(duì)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(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施提供了條件。通過(guò)線上自學(xué)、提交資料和作品、全過(guò)程考核和評(píng)測(cè)，線下答辯，采用多種教學(xué)平臺(tái)承載教學(xué)資源、采用多種教學(xué)方法評(píng)價(jià)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(xiàng)目式教學(xué)基本都是利用課外時(shí)間，由學(xué)生自主去完成。在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生能更加深刻地理解課程知識(shí)點(diǎn)，嘗試面對(duì)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，同時(shí)，培養(yǎng)了分析和利用資訊的能力，并增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)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(xiàng)目作業(yè)評(píng)分中得優(yōu)、良的學(xué)生數(shù)量明顯增加，同時(shí)，學(xué)生反饋推行項(xiàng)目式教學(xué)以來(lái)，各種能力均有不同程度的提升（圖5）。

四、結(jié)束語(yǔ)

新工科背景下項(xiàng)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(shí)施以來(lái)，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(guò)在教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目實(shí)施、評(píng)價(jià)手段等方面的探索和實(shí)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(duì)于“工程圖學(xué)”課程工程性與實(shí)踐性教學(xué)的需要。

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■ 編輯∕丁俊玲