集知识 能力 素质协调发展的制图体系研究实践

唐晓初

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

1 课题研究背景与研究目标

传统的普通高等学校本科机械制图教学中，课堂教学多以教师讲授为中心，以传授书本理论知识为重点，以闭卷考试为依据来验收教与学的成果。因此，学生的学习状况普遍是围着老师转、围着书本转、围着考试转。这种“三转一中心”的教学模式与我国当前迅猛发展的经济形势极不适应。主要表现在：第一、学生在课堂教学中始终处于被动学习状态，只会跟着老师和书本模仿学习，很少有机会主动思考问题、发现问题、提出问题；第二、理论与实践教学环境相脱节，学到的理论知识难于迅速转化为解决实际问题的技能和能力；第三、教学方法手段运用程式化，难于充分调动学生的学习积极性主动参与课堂学习；第四、考试模式单一，多为闭卷考试，难于考核出学生的综合能力与素质。若不彻底改变这种教学模式，即使国家增加再多的经费投入，依然培养不出大量适应新时代的创新型人才。

针对上述教学现状，课题组以普通高等学校大学一年级机械类机械制图实验班的3届教学班级为教学实验研究对象，研究的基本观点是：构建机械制图课堂教学中以育人为本，以学生为主体，以教师为主导，以知识、能力和素质协调发展为目标的人才培养体系[1]。在有限的教学时间内，使学生的学习效率最大化；知识、能力、素质协调发展最优化；使学生学到的知识、获得的能力、培养的素质终生受益。研究的目标在于在课堂教学传授给学生知识的同时培养学生的综合实践能力，尤其是创新能力，并通过各种教学环节提高学生的综合素质，并能够在走向社会后从容应对不断迅速发展的社会经济形势与知识爆炸的信息时代所带来的种种挑战与机遇，实现学生自身的科学发展，满足社会对高等学校培养的应用型、复合型、技能型人才[1]的需求。

2 基于知识、能力、素质协调发展的机械制图教学人才培养体系研究与构建

机械制图课程是理工科院校学生从高中进入大学学习阶段接触到的第1门既具有工程实践背景又与工程实际有密切联系的专业技术基础课程。课程的主要任务是通过制图理论知识的学习和大量绘图实践技能的训练来培养学生丰 富的空间想象能力与构思能力以及图形信息的表达能力。课程的重点是空间形象思维的建立与图形信息的表达以及工程素质的培养。课程的难点之一是图解一般位置空间几何问题的空间想象与平面表达，难点之二是想象空间基本形体之间相交后“截交线”与“相贯线”的空间形状及平面表达，难点之三是复杂形体与机件读图过程中的空间思维与想象，难点之四是工程素质的训练与养成。根据课程教学任务与构建基于知识、能力、素质协调发展的机械制图教学人才培养体系目标，课题组从以下4个方面探索研究并构建了新的教学体系。

2.1 紧跟时代步伐构建机械制图与计算机绘图融合式教学知识体系

随着现代计算机科学技术的迅猛发展、图形信息数字化与设计制造无纸化进程的加速，机械制图知识点与计算机绘图知识点相互渗透相互交叉的内容越来越多。因此，本课题的研究从教学内容知识体系的重整构建入手，研究了传统经典的机械制图理论知识与现代计算机辅助绘图知识相互渗透的结合点与重叠区，并在教学内容组织过程中将这些知识点按照学生的认知规律、按照重点突出难点分散原则、按照学生最大化参与思考和动手实践并能自主学习原则、按照与工程实际紧密联系原则、按照及时反映学科前沿发展动态原则进行有机衔接整合与重组构建，使相互交叉的学科知识点有机地穿成线、连成面、构成知识体系网络。

在机械制图教学中融入计算机绘图知识不仅仅增进了学生将计算机绘图软件作为工具来取代仪器绘图的能力，更重要的是找到了一种以学生为主体自主式学习方法，这种方法就是学生在课堂上运用计算机绘图软件自己动手创建各种复杂多变的三维动态模型自助进行空间思维，自己动手实践不断探索体验来解决学习中的重点与难点，它取代了传统制图教学中模型教具学习的局限性，还取代了现代教育技术中学生课后运用网络模型库搜索模型解决思维难点的被动学习方式，突显了在网络多媒体教学平台下学生人人动手参与的积极主动解决学习中的难点的自主学习模式。充分体现了以学生为本、因材施教和多层次教学的特点，使理解力接受能力有不同差别的学生的潜能都得到了充分的发挥和挖掘，从而有效地培养了学生自主创新能力；与此同时还推进了学生对机械制图《国家标准》在计 算机辅助制图应用中的标准化、规范化意识，培养了工程素养。使学生在减少学时的情况下（传统机械制图教学总学时为112学时，分别在2学期用 48、64学时完成，而且不包含计算机绘图内容；课题实验班的机械制图总学时为96学时，分别在2个学期用48学时完成，计算机辅助制图知识贯穿教学始终）知识得到了增加、延伸与拓展，教学内容中知识点的衔接更加符合学生的认知规律，更加符合现代设计制造理念，更加注重理论与实践的紧密结合，更加有利于学生在学习知识的同时，促进能力和素质的协调发展。

2.2 运用现代教学手段构建融知识、能力与素质协调发展的一体化教学平台

新的教学知识体系需要新的教学平台和教学模式来完成教学内容的传授。经第1届实验班教学实验后发现，传统的多媒体教学平台无法承担本项目研究达到的目标。经论证，本课题实施的理论教学与实践教学环境需要统一构建在网络多媒体教学平台上上进行。网络多媒体教学平台与传统多媒体教学平台在设备设置上的最大区别是学生和主讲教师一样，人人在课堂上拥有一台可以与教师端主机联网的计算机系统，该计算机系统在教师主讲时与学生端联网，学生在计算机屏幕上接受高清晰的教学信息。网络多媒体教学平台的运用与传统多媒体教学设备运用的最大区别在于教学平台上传递的信息不仅仅是主讲教师播放与讲解的固化模式的教学课件，更重要的是在机械制图理论知识与作图示范举例上找到了计算机绘图教学内容与机械制图绘图内容的切入点和重叠区，且巧妙而又恰到好处地应用计算机辅助绘图软件（如 AutoCAD）进行动态教学操作示范，演示机械制图理论知识与计算机绘图实践技能技巧。学生端则在与教师端断开连接的开放计算机上观察教学大屏幕演示讲解，与此同时和教师同步进行实践教学活动，亲自动手操纵计算机绘图软件在双屏幕前跟踪学习，主动参与并亲身体验和感受教学知识点的运用，并根据学生对知识内容的理解掌握程度自由地进行举一反三拓展练习，创建三维模型辅助进行空间思维训练。当学生课堂学习遇到问题时，教师在计算机绘图教学软件上通过作图操作来实时解答学生的问题，使学生在观看解决问题的同时反复强化了计算机绘图实践能力。学生在这种环境下学习机械制图知识，通过亲身参与体验式教学，自然而然地掌握了计算机绘图知识点。最大化的参与自主学习并及时消化理论知识，从而转化为实际应用知识，既学习到了机械制图理论知识，又学习到了计算机辅助绘图知识，同时还提高了计算机绘图实际应用能力。

2.3 构建项目驱动式研究型学习自主命题考试模式

传统经典的机械制图考试是由教师命题出考卷，学生在教师的监考下闭卷答题，以此考核学生对课程掌握的程度，验收教学效果。本课题基于知识、能力、素质协调发展的研究型学习自主命题考试改革将命题出考卷权利交给了学生，采用开放式研究型学习模式。主讲教师在开课之初的绪论课上就向参与自主命题的实验班学生提出研究目标和研究项目——要求学生期末每人自拟一份机械制图标准试卷、自制一份标准答案和评分标准，并利用自主命题考卷对学生进行互相考核，验证学生命题试卷的可行性可靠性与实用性。要求学生提交用计算机绘图方法绘制的考题和标准答案、采用辽宁石油化工大学期末考试标准试卷模板格式排版打印，同时提交印刷版、电子版文件和计算机绘图题目源文件。这种要求对制图教师期末出考卷都有一定的难度，对刚刚学完机械制图课程的大学一年级学生则是一种全方位的挑战。

项目驱动式研究型自主命题考试模式的构建，为学生知识、能力、素质协调发展提供了发挥和见证的平台。学生用自己的命题试卷成果、标准答案和评分标准成果、学习总结报告成果见证了学习能力、综合实践能力和综合素质得到迅速提高的种种表现。之所以能够取得可观的实践效果，分析学生提交的自主命题体会报告，可以总结出以下几点原因[4]：第一，研究型自主命题考试模式给学生提供了创造性思维的机会，使学生真正变成了学习的主人。新颖而富有挑战性的学习方式和研究项目使学生从“要我学习转变成我要学习”。第二，学生的潜力是巨大的，他们乐于证明自己的实力。只要为他们提供充分发挥和展示综合实力的平台，就能够激发他们的潜能，在实际研究项目中迅速提升他们学习与应用综合知识的能力。第三，学生乐于接受具有实际应用价值的研究型题目，即使会遇到种种困难，他们也乐于挑战自我，因为他们学会了完整地做一件具体的工作，他们感到这种付出具有实际意义，他们积累了实际工作经验，并在体验真实社会劳动的过程中懂得了劳动的价值，懂得了尊重他人的劳动。在此过程中，许多优秀的品质和良好的心理素质得到了培养、锻炼和提高的，思想得到了成长和进步。第四，学生在自主开放性的学习环境中学会了协作与合作，交流与沟通，有效地提高了学习综合效率。同时也理解了集体智慧的含义。由此可见，项目驱动下的研究型自主命题考试模式是一种值得推广的新型考核模式。

3 学生学习本课程后获得的创新设计成果

学习本课程结束后，学生在大学二年级、三年级积极参加大学生课外学术科技创新实践活动，在课题组教师指导下分别荣获2009年《第9届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品》三等奖；2009年《全国三维数字化创新设计大赛》辽宁赛区两项三等奖；2010年《全国三维数字化创新设计大赛》辽宁赛区两项二等奖；2011年《第10届“挑战杯”辽宁省大学生课外科技学术作品》特等奖1项；2011年《全国三维数字化创新设计大赛》辽宁赛区二等奖1项，三等奖6项。这充分说明了学生学习的机械制图知识已经有效地转化成了综合实践能力与素质。

4 项目研究与实践结论

结论1机械制图与计算机绘图融合于一体的知识体系重组构建，为机械制图教学与计算机绘图教学内容在知识点上的交叉重叠区域做出了准确的定位。该知识体系的构建符合学生学习的认知规律；有利于学生运用交叉学科知识互相渗透相互补充完成理论与实践的完美统一结合，形状与数字的完美统一结合，空间形象思维与抽象逻辑思维的完美统一结合，学生在学习中自然而主动地运用计算机绘图软件创建三维实体模型，有效地帮助自己解决了学习中遇到的难点和重点问题，达到了有限时间内学习效率最大化，培养了学生自主学习能力，三维构型创新能力，贯彻执行国家标准规范的工程素质，达到了知识、能力、素质协调发展最优化。

结论2网络计算机多媒体教学环境的构建和恰当地运用多元化教学方法与手段为学生的最大化参与自主学习提供了强有力的物质基础和创新实践平台。这种教学环境和教学方法手段的运用使学生全身心地投入到学习中，如饥似渴地忘我学习，理论知识迅速转化为实践技能并形成综合实践能力。每次下课学生都在机房教师反复催促下，恋恋不舍地退出机房教室。因此，网络多媒体教学环境确实能够为学生自主学习、创新学习提供有效的一体化平台。

结论3项目驱动式研究型自主命题考试模式的构建，为学生知识、能力、素质协调发展提供了发挥和见证的平台。通过2007、2009、2010级3届机械制图实验班学生的自主命题考试实践证明：这种考试不仅仅考核了学生对知识的理解掌握程度；还能考核出学生自主学习能力、查阅资料组织资料能力，机械制图、计算机绘图、计算机基础交叉学科知识综合应用能力，创新实践能力，谋篇布局、审美能力，语言、文字表达能力，贯彻执行国家标准机械制图能力；更能培养学生严肃、认真、耐心、细致的工作作风，严谨、求真的科学态度，精准的工程质量意识，顽强的耐力和坚强的意志品质，团队协作精神，自我挑战意识，抵抗挫折的良好心理素质。在这个教学环节中完美地达到了知识、能力、素质的协调发展。使学生有能力有准备去从容面对未来社会发展对人才的需求。

实践证明，机械制图教学中构建知识、能力、素质协调发展的人才培养体系即：机械制图与计算机绘图融合重组的教学知识体系、网络多媒体教学平台、多元化教学方法的构建与项目驱动式研究型自主命题考试模式的人才培养体系确实能够实现从注重知识传授向更加注重能力和素质培养的转变[2-3]。能够真实可靠地评价出学生的学习成绩。项目研究结果易于在实践中操作和推广应用。

5 研究成果的推广应用

辽宁石油化工大学计算机通信工程学院计算机图形学课程 2010年期末考试采用了本课题自主命题考试模式的研究成果，收到良好效果；本校2009级、2010级工程制图、工程制图与化工制图实验班采用了制图与计算机绘图融合式教学成果，并采用本课题网络多媒体教学平台授课研究成果，取得良好的教学效果；本校国际教育学院采用本课题的机械制图双语教学方法，选用了本课程采用的中英双语《工程图学》教材进行教学，得到了外国留学生的好评；2007级、2009级学生自主命题试卷在实验班考试中选用，效果满足正规期末考试要求，现已扩充为机械制图考题库内容并在期末考试中采用了学生的自主命题考卷对非实验班学生进行考核，验证了命题试卷的可行性可靠性与实用性；学生的部分自主命题试卷、自制标准答案与评分标准、自主命题感受资料已经上传到工程制图省级精品课程教学网站上，供所有学习机械制图的师生共享。

[1] 中共中央、国务院. 国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[EB/OL]. http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/2,2011-2.

[2] 教育部、财政部. 关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见,教高(2007)1号[EB/OL].http://www.cnr.cn/jy/zhmx/znmz/tsjy/,2011-2.

[3] 教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见,教高(2007)2号[EB/OL].http://www.dhyedu.com/gjs/show.htm,2011-2.

[4] 唐晓初,李 静,赵恒华. 机械制图研究型学习考试模式改革探索与实践[J]. 工程图学学报,2009,30(1): 130-135.