“大学有效教学”视角下少学时工程制图课程逆向教学研究

摘 要：针对少学时工程制图教学过程中存在的问题，采用逆向教学模式。根据专业要求和人才培养方案制定少学时工程制图课程学习目标;以学生为“顾客”分析学生专业背景与学习目标的差距以及达到目标的证据;制定全面且合理的目标证据教学评价方法;根据达成目标证据及教学评价的需要设计少学时工程制图的教学活动，实现了少学时工程制图课程的有效教学。

关键词：大学有效教学;少学时工程制图;逆向教学;教学改革

中图分类号：G641 文献标识码：A

Abstract：Aiming at the problems existing in the teaching of engineering drawing in less teaching hours，the reverse teaching mode is adopted.According to the professional requirements and talent training plan，formulate the learning objectives of less class hour engineering drawing course;Taking students as "customers" to analyze students' professional background，gap with learning objectives and evidence of achieving objectives;Formulate a comprehensive and reasonable target evidence evaluation method;According to the needs of achieving the target evidence and teaching evaluation，the teaching activities of engineering drawing are designed to realize the effective teaching of engineering drawing course with less teaching hours.

Keywords：University effective teaching;less teaching hours of engineering drawing;reverse teaching;teaching reform

1 概述

工程图是工程师的语言，很多学科专业都将少学时工程制图课程作为工程基础课程，在专业课程体系中有着重要地位。由于不同专业少学时工程制图的开设时间不同、学生学科背景不同、专业要求不同等情况，如何上好这门课实现大学有效教学是非常值得关注的问题。同时少学时工程制图由于学时较短，如何在较短的学时内完成工程制图所有的教学内容，也是少学时工程制图教学中存在的问题。近年来，在中国图学学会、各级教育主管部门的指导下，全国高校积极开展少学时工程制图的教学改革，一些新的教学模式和方法，例如案例教学、翻转课堂、智慧课堂等被用于工程制图教学实践中。

少学时工程制图的教学内容从画法几何的点、线、面、基本体、组合体开始，到机械制图的标准件与常用件、零件图、装配图[1]，教学方式采用多媒体与板书结合的形式多年来基本没有变化。对不同专业教授相同的内容，未考虑学生专业背景，使得学生缺少与专业相关制图知识的学习，例如化学工程与工艺专业的化工流程图、电子信息工程专业的电气原理图等，無法实现大学有效教学。

同时，在少学时工程制图课程教学活动中，教师是教学活动的主体，学生处于被动接受知识的状态，难以有效调动学生的学习积极性，没有充分发挥学生的主观能动性，与高等教育培养学生基础素养的教育理念相违背。此外，在教学过程中存在学生与教师脱离的现象，这直接影响着人才培养质量，因此少学时工程制图的教学急需改革。

2 逆向教学

在2000年，美国教育学专家Wiggins和McTighe提出逆向教学课程设计理念[3]，并致力于推动逆向教学理念发展和应用，取得了很大反响。他们为了改进传统教学模式的不足，在课程教学设计中采用与传统相反的方法，通过逆向教学让学生真正实现对所学知识的掌握和理解[4-5]。明确预期的结果→确定预期结果达到的证据→安排学习和教学活动，这是逆向教学的课程设计过程。逆向教学过程与传统的正向教学过程即：学习目标→教学活动→教学评价相反[6-8]。逆向教学设计从“终点”出发开始设计教学活动，在明确教学目标后，确定教学目标评价方法，最后再设计教学活动形式和教学内容，因此，逆向教学设计被认为是一种比传统教学设计方法更有目的性的课程设计方法。逆向教学的教学设计过程是我们现在正提倡的一种基于标准的教学设计方法，根据制定的教学标准进行逆向思考，设计教学活动达到标准的要求。

逆向教学要求教学评价先于教学活动，表明教学评价在逆向教学活动中有很重要的地位[9-10]。教学目标制定后，了解学生已掌握的知识和目标的差距，是逆向教学过程中的重要问题。教学目标评价先于教学活动需要明确教学目标达成证据，教学目标达成证据确定后，判断学生已有学习经验和目标的距离，设计教学活动满足证据的需要，使教学成为发现证据的过程[11]。“解决问题”是逆向教学的出发点，将教学内容与教学活动放在最后，通过“评价先行”的方式提高学生学习自主性，实现了“少教多练”，对实现少学时工程制图的有效教学有重要意义。

3 逆向教学实践与应用

以化学工程与工艺专业为研究对象，通过分析化学工程与工艺专业人才培养方案，掌握工程制图在化工专业人才培养中的作用以及对毕业要求的支撑，确定课程学习目标;分析学生专业背景，了解与学习目标的差距;通过企业调研，确定学习目标达成证据;制定全面且合理的目标证据评价方法;根据达成目标证据及教学评价的需要设计工程制图的教学活动，通过开展逆向教学活动实现少学时工程制图的有效教学。

3.1 分析人才培养方案，明确学习目标

通过分析化学工程与工艺专业人才培养目标，学生需要掌握对化工新过程进行开发设计和新产品进行研制的基本能力，能够使用现代工程工具解决复杂化工问题。

通过上述分析无论是专业培养目标还是毕业要求所具备的指标点都需要工程制图支撑。化学工程与工艺专业的工程制图不仅要掌握基本的制图基础知识和规范，还要掌握与化学工程与工艺专业相关的专业制图知识及画法，例如：化工设备图的绘制、化工工艺流程设计图绘制、化工设备布置图绘制的教学内容，同时在教学时对化工设备的焊缝结构、连接与密封结构等常见化工设备结构特点做重点介绍。通过分析化学工程与工艺的人才培养方案，明确了少学时工程制图的学习目标。

3.2 分析学生专业背景，了解与学习目标的差距

学生作为单一个体，其素质差别较大，如何确定学生与课程学习目标的差距是个难题。课程学习目标的差距主要包括三部分内容：学生已经知道什么？还需要知道什么？怎样才能最有效地学会？通过将课程学习目标进行分解，比较多数学生背景与课程学习目标各部分差距，并找到弥补差距最有效的教学方法和证据。

化学工程与工艺专业学生在进入大学学习之前具备基本掌握三视图的概念，能看懂简单的三视图，但是对于复杂产品的看图与绘图、视图常用的表达方法、典型化工设备的绘图与看图、化工工艺流程设计还有差距。所以，要通过少学时工程制图的学习使学生掌握该部分内容。

3.3 企业调研，确定学习目标达成证据

通过深入化工企业，调研化工设备、工艺流程设计及工作中需要掌握的工程制图知识等。通过调研化学工程与工艺学生要掌握工程制图标准和规范;能够绘制常用化工设备例如：阀门、反应釜、管路、法兰等的工程图;能够设计绘制工艺流程图;能够设计绘制化工设备布置图;需要掌握计算机绘图软件等。通过企业调研化工专业学生工程制图学习目标达成的证据是掌握制图的基础知识及最新制图标准、能够设计绘制典型化工设备图、能够设计绘制复杂化工工艺流程图。

3.4 教学评价，确定教学目标评价方法

教学评价主要是为了检查学生知识掌握情况以及教师的教学效果。当前，不同院校对少学时工程制图课程的考核手段大同小异，从整体上看主要包括笔试与上机考试两部分，这种评价方案只注重结果而忽略了学习过程及学生学习兴趣的培养，使学生认为只要课堂学习就能达到学习目标，导致学生没有熟练掌握化工设备图、化工流程图的画法。此外，因为注重笔试考试成就忽略了手工绘图、实践等训练，造成考核结果存在片面化的情况。

在综合分析当前少学时工程制图教学评价存在的问题，及开展逆向教学的要求，制订了化学工程与工艺少学时工程制图的教学评价方案。在笔试考核和上机考核的基础上增加实践教学考核及课程过程考核，实践教学考核是让学生根据某企业产品生产流程绘制化工工艺流程图、绘制典型化工设备图及加工设备布置图。通过实践教学考核，学生不仅能够了解化工企业产品生产过程，还能让学生掌握绘制化工图纸的能力。课程过程考核是在课程教学过程中针对不同知识点，让学生完成相应图纸的绘制，使图纸绘制贯穿整个教学活动，是“少教多练”的又一重要体现。通过将笔试考核、上机考核、实践教学考核与过程考核设置不同比例作为教学评价的最终结果，不仅使教学评价更加具体合理，而且使教学评价贯穿整个教学过程。

3.5 根据达成目标证据及教学评价，安排教学内容和教学活动

3.5.1 教学内容制定

根据达成目标证据及教学评价方法，在化学工程与工艺专业少学时工程制图的教学过程中讲解工程制图基础知识及最新标准;将投影基础中直线求实长部分去掉;弱化截交线讲解、删去相贯线部分;在常用件与标准件章节增加法兰、阀门内容的讲解，去掉齿轮、轴承、键连接、弹簧部分;增加工艺流程图、化工设备布置圖部分的教学。增加实践教学环节，能够强化所学知识，增强学生绘制化工图纸的能力，掌握最新的制图标准和规范。

3.5.2 思政课程融入教学活动

在新时代背景下，少学时工程制图的教学活动不仅要让学生学会制图技能、掌握制图标准和规范，还需要提升学生的思想政治水平。在教学过程中应基于少学时工程制图的特点和教学内容，针对性地提炼思政元素，如遵纪守法、刻苦耐劳、爱护公物、爱岗敬业等。在讲授专业知识的同时，将思政元素贯穿于课堂活动，不仅让学生掌握相应的制图知识，也可以提升学生的思想政治水平。例如在教学活动中，要求学生要按照最新的制图标准与行业规范绘图，制图标准和规范是绘制图形的依据，进而延伸到每个人在社会上要遵守法纪法规，无规矩不成方圆，要做个遵纪守法的公民。制图过程烦琐且枯燥，很多学生有不耐烦的情绪，针对这种情况，告诉学生成功没有捷径，唯有刻苦、坚持才能获得成功。将课程思政贯穿于整个教学活动中，不仅提高了学生学习的积极性，还转变了目前传统的教学模式，提升了教学的针对性和学生的综合素养，对实现少学时工作制图的有效教学有很大帮助。

3.5.3 信息化技术使用提升教学效果

教学形式是教学活动重要方面，关系到教学目标的达成。当前社会进入信息智能时代，教学条件和环境发生了很大变化。利用信息化技术开展教学活动已成为现实，并逐渐流行。少学时工程制图逆向教学的改革的另外一个方面是教学形式的改革，要在少学时工程制图教学中引入信息化技术，进而更好地实现教学目标的达成。借助雨课堂、学习通等网络学习平台，将教学材料放在网络平台，通过网络平台学生可以课前预习，课堂上利用网络学习平台增加与学生的互动，课下通过网络平台解答学生疑问，网络平台能够记录每个人学习数据。通过网络学习平台能够做到随时学习，提高了学生学习兴趣，增加学生学习的参与度。

在少学时工程制图的教学中需要使用到教学模型，但教学模型种类较少，且需要存取。将虚拟现实AR/VR技术引入少学时工程制图的教学中，可以通过AR/VR技术展示零件的三维模型，并能对虚拟模型进行操作，可以从多角度观察模型结构特点。通过AR/VR技术还能够虚拟工厂环境、多角度展示化工设备结构、再现化工产品生产流程，通过AR/VR技术学生能够身临其境地学习，对少学时工程制图的学习有很大帮助。信息化技术引入少学时工程制图课程的学习中，教师能够对教学过程有较好的掌握，改变了沉闷的课堂气氛，提升了教学效果。将信息化技术引进到教学活动中，提升了课程教学效果，更好地达成了少学时工程制图的教学目标，实现了少学时工程制图的有效教学。

结语

以化学工程与工艺专业少学时工程制图为研究对象，通过分析专业要求和人才培养方案，制定少学时工程制图课程学习目标;以学生为“顾客”分析学生专业背景与学习目标的差距;通过企业调研确定学习目标达成的证据;制定全面且合理的目标证据达成评价方法;根据达成目标证据及教学评价的需要设计少学时工程制图的教学活动，在制定教学活动时将课程思政、信息化技术手段融入教学活动中，以提高教学目标达成度。通过对化学工程与工艺专业的少学时工程制图的逆向教学，实现了该课程的有效教学。

参考文献：

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基金项目：2020年安徽省高等学校省级教学研究重点项目“‘大学有效教学’视角下少学时工程制图课程逆向教学研究”（2020jyxm1611）;2020年安徽省高等学校省级虚拟仿真实验教学项目（原虚拟仿真实验教学中心）“数控车削加工虚拟仿真实验教学项目”（2020xfxm57）

作者簡介：修磊（1984— ），男，汉族，安徽亳州人，博士，副教授，研究方向：应用型人才培养。