基于MOOC以“学生为中心”的机械制图融合教学模式探索①

朱冬云

（海南大学机电工程学院 海南海口570228）

在“新工科”和“工程教育专业认证”的大背景下，机械制图的教学面临新的挑战。工程教育专业认证遵循3个理念：成果导向、以学生为中心、持续改进。这些理念对促进专业建设与教学改革，保证工程人才培养的质量极其重要。以学生为中心作为一种先进的教育理念已成为高等教育改革的主流，被工程教育专业认证广泛采纳和实践［1-3］。

全球化新经济高速发展，迫切需要新型工科人才支撑。提高教学质量、培养高素质工程技术人才，探索多样化和个性化的人才培养模式，以实现高等教育内涵式发展。以“学生为中心”开展教学改革，提升人才培养质量已达成共识。因此，在机械制图的教学中开展以基于MOOC 以“学生为中心”的机械制图融合教学模式，激发学生学习兴趣，提高教学质量，为学生进一步的工程专业学习和实践提供有力地保障［4］。

1 机械制图教学现状

机械制图作为机械类的一门专业技术基础课程，在机械工程类的人才培养体系中占有极其重要地位，为后续课程提供必要的理论基础、技术支持和思维能力，为工程实践合理地设计和正确地表达提供有效地支持［5］。

随着机械制图教学改革的推进，教学内容的整合和先进的教学手段广泛采用，理论教学有声有色，但学生的实际应用能力还是提高不明显。特别是在“新工科”和“工程教育专业认证”的要求下，在机械制图教学中存在一些需要解决的问题，主要表现在3个方面。

1.1 教学手段单一

从课堂教学来说，先进的多媒体课件基本取代了过去传统的手写板书，但基于多媒体课件现状和课程特点，完全放弃黑板作图，不利于图样的分步表达和学生空间概念地建立，仅依靠多媒体教学，学生反应信息量过大，容易消化不良，难达到机械制图的培养目标----空间想象能力、形象思维能力、设计表达能力、审美能力和创新构形能力地培养。

1.2 实践教学的重视成度不够

实践教学具有综合性、实践性、直观性和探索性的特点，在工程教育中，实践教学对学生的综合素质和实践创新能力的培养是极其重要的。目前，机械制图中的传统尺规作图，二维、三维实践教学相对独立，融合深度不足，没有构成一个系统的知识体系。在教学过程中，忽视学生对知识的主动探索及对所学知识的合理运用。同时，实践教学作为高层次人才培养的重要环节，是学生掌握知识、锻炼能力的重要途径，也是创新性人才培养的重要环节，以“学生为中心”的教学模式是加强实践教学的有力手段。

1.3 考核方法单一

在整个教学中，教师通常以图面的质量作为打分评判依据，较少考虑学生专业要求和创新能力等因素。对于图样是否是独立完成还是抄袭无从判断，学生的动手能力及学习主动性难以调动，特别是在线上教学中，单靠线上作业是很难判断学生对知识点的掌握程度做出合理地判断。要线上、线下共管，线上、线下进一步融合，保证教学进度，同时对学生进行有效的组织管理，提高学生的参与感和获得感。

2 基于MOOC以“学生为中心”的融合教学模式

以“学生为中心”的教学改革是对教学理念、教学内容、教学模式和考核方法等进行系统性、有效性改革，重点是将教与学的重心真正地转变到“以学生为中心”的教学上来，实现从以“教”为中心到以“学”为中心的转变，本质是培养学生的自主学习和终身学习能力。

基于MOOC 以“学生为中心”的机械制图融合教学模式，从教学内容、教学方法、考核方法入手，探索一种既能体现教师“导”作用，又能体现学生“主体”作用的高效的融合式教学模式，在有限时间内为学生提供全面、系统、专业地机械制图学习模式，为机械制图的教学改革、提高教学效率与教学质量提供依据。

2.1 以“学生为中心”的理论教学

以行业需求为导向，整合教学内容，实现传统制图与计算机绘图融合。教学是需要设计的。教学设计主要是以促进学生学习为目的，运用系统方法，将认知规律与教育要求转换成对教学目标、内容、方法和评价等环节进行设计，将教与学的过程系统化和程序化。做好教学设计，是自主学习方案和课堂教学方案的基础，是提高教学效率与教学质量的重要前提［5］。

根据教学内容，合理地安排课程教学环节与进度，并考虑各环节成绩在课程总成绩中的比例或权重，并告知学生成绩评定规则。从教学目标、内容、方法出发，根据学生的实际情况设计对应的教学方案，经过周密、科学地统筹分析，合理地设计，使得整个教学过程目标明确、有据可依、可调、可控，克服教学及学习过程中的随意性，保证整个教学过程有序，达到教学目标，完成教学任务，达到预期的教学效果。在教学过程中采取鞭策学生线上学习的激励措施，发挥“表扬”和“加分”的积极作用，用欣赏目光看待学生，用信任树立学生的自信心，激发学生主动学习的热情。有意识地去倾听学生心声，并采纳学生正确的意见，及时调整教学进度和教学方法，师生相互促进，提高教学效果。

2.2 以“学生为中心”的实践教学

“工程教育专业认证”建设中的实践性维度（实用性原则），或称为社会需求逻辑，即学科必须能满足社会的某种需要的实践教学对学科的建设及教学质量的提高非常重要。

2.2.1 重视传统作图，加强徒手作图的训练，培养学生的空间思维能力

从机械制图的教学目标来看，不仅限于培养学生的绘图和读图能力，培养学生的空间想维能力也是目标之一［6］。培养学生的空间想维能力的步骤：建立有效地空间思维模式；增强学生的空间形象记忆能力；帮助学生对已知形体的推理生成能力形成；促成学生对未知形体的推理生成能力形成。

制图教学中的空间思维能力是机械制图的读、绘能力基础，又是工程实践中空间想象能力的重要组成部分，也是工程思维的基础，其形成与提高对于工程创新能力的培养具有重要的启蒙意义。空间几何元素（点、线、面）构形、构图的过程是空间思维能力呈现和推理过程。这一能力培养必须是一边理论学习，一边手工作图才能很好地理解和消化。

2.2.2 实践内容与理论教学内容融合，培养学生的图学素养

图学素养使得新工科人才思维具有多元化、多维度的特质［7］。制图是学生在进入大学后，最先接触的一门专业技术基础课程。故称为技术人员的启蒙课，也是学生今后专业学习与工程实践不可缺少的基础，所以制图被喻为“工程界的语言”。制图是为工程服务的，在重视理论教学的同时，也要注重实践教学。只有不断地实践，才能真正理解和掌握图学理论知识和工程要求。在实践教学初期，教师全程跟进、手把手地辅导，有疑问及时回答，帮助学生理解及应用基本理论，提高了教学质量，也增强了师生关系。在实践教学中后期，采用项目驱动式，教师对典型机械零部件的工作原理进行分析，拆卸零部件、徒手绘制草图、尺规作图、计算机绘图、安装，图样要求在指定时间和地点完成，杜绝了弄虚作假。在实践中，为了学生更好地理解和应用，鼓励学生间相互讨论，仍有疑问教师给出分析，最后由老师批阅给出分数。在实践中真正地让学生体会到学中练，练中学，练中闯，练中创实践模式，以“学生为中心”、以“学习效果为中心”的教学模式，培养了学生图学素养，提高了教学质量。

2.2.3 现代作图（CAD）和机械制图融合

随着新工业革命的到来，数字化和智能化推动劳动力就业需求结构产生了重大变化，需要大批新型工业化人才。数字化和智能化在设计、制造等产业体系中全面渗透。作为“工程界语言”的制图，起着先锋作用，为工程专业学习和实践打下坚实基础。将CAD融入机械制图课程的教学模式，是对授课教师提出更高的要求，需要教师不仅对机械制图课程的教学内容非常熟悉，而且需对CAD 技术的运用得心应手。CAD 的教与学必须遵循机械制图的基本原理和国家标准。只有在全面掌握了机械制图的基本原理和国家标准的基础上，合理运用CAD技术，才能绘制出符合工程要求的机械图样，真正地做到提高构图速度和绘图质量［8-13］。

机械大类的机械制图分为机械制图I和机械制图II（CAD）是两门分开讲授的阶段式课程。机械制图的根本目的是让学生掌握制图的基本原理和绘图的方法及手段，培养构图及空间思维能力。使用CAD 软件绘图和使用尺规绘图的理论是一致的，只是绘图的手段不同。CAD 绘图的效率要比尺规绘图效率高许多，特别是CAD绘图可以将很多重复的工作进行程序化，而且编辑、修改非常方便，不影响图样的整洁，CAD 作图是工业时代的发展主流。

教学方案：以任务式目标驱动，CAD 作为绘图工具，为制图课程内容服务，采用课内、课外和线上、线下相结合的教学模式，达到CAD与机械制图教学内容融合模式，如表1。

表1 CAD内容与机械制图教学内容融合

课内，教师采用启发式，唤醒学生的记忆，进一步加强学生对国家标准的认知和理解；采用对比的方式引导学生进入CAD 软件绘图环境，利用互动的手段提高学生的主动性和学习的积极性。发挥教师的主导作用和学生的主体地位，调动学生的学习热情，让学生积极参与，既巩固制图理论，又掌握了现代作图技术。

课外，教学是一个持续的过程，仅在有限课堂教学是无法达到教学目标。课外是课内的延续，根据教学内容预留一定量的课外作业，让学生多想、多练。在课外学习中教师应给予一定引导和帮助，在班级开设相应的学习群。教师可以相对及时收到学生的学习反馈，对所提问题进行在线回复，根据教学内容，教师在学习群里放入匹配的动画、视频等，线上线下有益结合，学生的疑问及时得到解决，提高了学生学习的积极性。积极引导学生利用网上的MOOC 资源，在中国大学慕课网站及相关的论坛寻找对标的优质资源，作为课外学习资源，既开拓视野又促进学生的自主学习能力的养成。课外作业是以小组形式作业完成，实行组长负责制，课前组长反馈本组完成的情况，教师及时矫正错误。做到时空融合、师生多维互动的教学模式，满足学生自主学习的需要，促进学生学习方式的转变。

2.3 多元化、过程化考核、克服考核方法单一

在教学实施过程中发现，及时去检验学生的学习效果，针对学习的内容组织翻转课堂、小测验及阶段考核。能及时发现问题，调整教学方法和教学手段，保证教学效果。表2为多元化、过程化考核方法的构成。加强学习过程考核，也是淘汰“水课”、打造“金课”的必要手段之一。多元化考核，能及时地了解学生的学习进度和学习效果，特别是课程单元测验，当堂排名，把好的作品展示出来，让学生进行讲解、演示，供大家相互学习，提高学生的学习热情，让每一次学生都很积极地去准备和参与。

表2 多元化、过程化考核方法

3 应用效果评价

通过基于MOOC 以“学生为中心”的机械制图融合教学模式：课内与课外、线上与线下、理论与实践融合，学生对时间的管理能力增强，学生学习的主动性和学习效率大大地提高。在学习过程中遇到的问题能及时得到解决，提高学生有能学会、能学好机械制图的自信心。通过“表扬”和“加分”激励措施，学生在绘图质量上精益求精，你追我赶，营造了良好地学习氛围，使得学生绘制的机械图样更加规范化、标准化、专业化，提高了教学质量。表3 是2017、2018 年《机械制图II》所进行教学实验班级成绩统计，图1为教学单元学生部分作业。

4 结束语

基于MOOC 以“学生为中心”的机械制图融合教学模式建立在“新工科”和“工程教育专业认证”的大背景下，遵循工程教育专业认证基本理念，以学生发展为中心，充分调动和利用MOOC 中积极、灵活的教学元素，将优质的资源整合，使得各种资源优势在教学过程相互融合、创新、超越，满足学生的学习需求和促成其个性化学习，通过教学实践让学生获得感不断地增强，也丰富了图学教学体系，提高了教学效率和教学质量，为学生进一步的工程专业学习和工程实践提供有力保障。

表3 2017～2018年《机械制图II》教学实验班成绩统计

图1 单元作业