基于新工科背景的工程制图案例型教学的思考与探索

王旭磊，关莉，高阳，黄亚博，陈雷明

（郑州航空工业管理学院 材料学院，河南郑州 450046）

工程制图基础在工程技术领域应用广泛，是解决工程问题的重要技术基础，被定性为“技术基础课”。新中国成立后，工程建设如火如荼，工程制图成了高等教育的重点教学内容之一。1957年，教育部邀请苏联专家在清华大学举办的画法几何及机械制图教学研究进修班，培养出了数十位高等院校制图骨干教师，为工程制图学科的建设和发展发挥了中流砥柱的作用[1-3]。众所周知，工程图样是工程界的“技术语言”，它承担着具体零部件的设计理念与工程信息的传递与表达[4-6]。通过工程制图知识的学习，着重培养学生空间想象能力、识图与绘图的能力，培养学生工程素养与科学严谨的态度。

2017年2 月，教育部提出新工科建设要求，随后，教育部办公厅公布首批新工科研究与实践项目。2020年5月，为推进新工科建设再深化、再拓展、再突破、再出发，推动高校加快体制机制创新，做好未来科技创新领军人才的前瞻性和战略性培养，抢占未来科技发展先机，教育部决定在高等学校培育建设一批未来技术学院[7-9]。这些举措都体现了国家对新工科发展的重视。新工科建设的“天大行动”中提出了“六问一探索”，其中，“问技术发展改内容，更新工程人才知识体系；问学生志趣变方法，创新工程教育方式与手段；问国际前沿立标准，增强工程教育国际竞争力”，这三问指引了工程教育的新方向和新思路[10]。面对新的科技发展机遇与挑战，工程制图基础教育改革势在必行，创新教育方式与手段是教育改革的重要途径。

基于新工科建设要求，国际本科生工程教育互认体系的建立，工程制图基础教育改革的不断发展，本文提出了工程制图基础案例型教学的新思考，并进行实践探索。通过对课堂模式、教学方式和知识传授手段等内容改革创新，构建了案例型教学新模式，强调从“多而全”向“少而精”的理念过渡，强化学生主体学习地位，兴趣引领，价值取向，以期为工程制图基础的高质量教学提供借鉴。

1 工程制图基础教学现状

工程制图基础教学经过65年的发展与改革，取得了一系列的成果，先进的教学理念不断被采纳。与此同时，新技术的不断发展进步，需要新时代的工程技术人才。工程制图教育现状与新工科建设要求的不匹配，需要课程教学团队更新教育理念，对工程制图基础教学进行改革创新。

1.1 “大而全”与“小而精”的矛盾

当前，各院校为了顺应社会发展，纷纷提出了“大而全”的教学课程，除开设了更多的公共基础课外，还增设了满足学生兴趣的选修课程。扩大课程体量的同时，原有课程的课时被逐步压缩。早期的本科生工程图学，机械类专业授课时间高达220课时，非机械类专业授课时间为180课时；教学改革后，该课程授课时间缩减到72或80课时，工程制图基础的教学课时已压缩到48或32课时[11-13]。

课时的压缩势必带来教学内容的相应转变，侧重理论教学就会减弱实践环节，这样就会导致学生绘图能力较差；侧重实践教学则会遗漏有关理论知识的讲解，导致缺少标准要求的基本绘图知识。在实际教学过程中，想要尽可能多地教授学生相关制图知识，但有限的课时限制了习题集的讲解。尺规作图讲解比较耗时，耽误了已有计划理论讲解的内容，不得已顺延讲解或者压缩讲解内容。这两种情况的出现，均对高质量高标准工程制图基础教学不利，无法达到新工科的要求，也无法实现一流课程的建设。最终，导致课程教学不能达到新时代培养工程技术人才的目的。因此，“大而全”与“小而精”的矛盾凸显。

1.2 课堂模式多样

开课初期，工程制图基础课程的课堂模式主要是线下课堂，课时多，人数少，所讲解的理论内容翔实，学生实践绘图功底强，此种课堂模式的不足之处是课程时间跨度大。现在，工程制图基础的课堂模式多样，线上教学和线下课堂教学等形式并存，多样化的课堂形式势必会带来讲解内容的差异性、知识理解思维的差异性和理论深度的差异性[14]。一方面，线上网络课堂使得学生对线下课堂的专注度下降，部分学生在线下课堂不认真听讲，觉得课下可以去某些网站找相关视频学习。课堂认真听讲，对于不理解的知识点课下再利用线上内容学习，这样会达到巩固知识的目的；倘若课上不认真学习，寄希望于课下的网络资源学习，无疑是事倍功半。另一方面，内容、思维和深度存在差异性，通过网络课堂的学习会让知识点学习更加混乱。因此，课堂模式多样化具有积极的作用，但会混淆课程内容的教学。只有规范化、具体化和统一化的网络课堂模式才能更好地实现“线上课堂+线下课堂”的协调配合，最终实现工程制图基础课程教学的理想效果。

1.3 授课方式多变

传统工程制图授课方式主要是黑板板书+尺规作图，课堂内容吸引力不足。随着多媒体的出现，工程制图授课方式出现了板书+多媒体PPT的形式，多媒体的出现提高了教学内容的讲解效率。然而，在多媒体上讲解过多的内容，缺乏实践操作性，学生虽已掌握课堂内容，却无法完成实际工程绘图。此外，课堂互动相对变少，教师无法了解学生知识掌握情况。2020年至2022年，根据当时的实际情况，工程制图基础课程授课方式转变为以线上虚拟数字授课为主、以线下课堂授课为辅，具体教学效果不尽如人意。授课方式的现代化推进了工程制图基础课程教学组织形式的多样化，需要因时制宜、因人制宜和因地制宜，通过两种甚至是几种方式的协调配合，使工程制图基础课程教学效果达到最大化，应该是课程改革努力的目标。

2 案例型教学的思考与实践探索

科技的进步带来了课堂模式和授课方式的多样化。新工科建设的新理念、新标准、新模式、新方法、新技术、新文化是实施《中国制造2025》的强有力保障。工程制图基础作为工程领域重要的理论基础和技术保障，应该按照新工科建设要求不断改革，创新教学模式，顺应新时代的发展。

2.1 案例型教学的思考

面对“大而全”的课程，为追求“小而精”的教学目的，需要探求新的授课模式。现今授课模式和方式的多样化，应找到最佳的契合点，从而使工程制图基础课堂教学效果最大化。工程制图基础课时缩减，传统的授课方式已经不能适应教学要求，必须创新教学思路。线上教学拓展了传统课堂教学的时空，已经成为线下课堂辅助教学手段。基于此，案例型教学便能够缓解“大而全”与“小而精”的矛盾。同时，也能够实现理论教学与实践教学的合理分配，运用案例，提高学生的主观能动性。此外，案例型教学也可以实现网络虚拟场景的利用，最大化利用先进的教学模式。

2.2 案例型教学的实践探索

基于上述工程制图案例型教学的思考，本文提出了一种案例型教学的模式，如图1所示。首先，确定一个或者几个案例，也可以是一个案例库。通过对案例知识点的筛选和聚焦，分析所选案例是否合适。如果选择案例可行，就进入下一个准备阶段；如果选择的案例不能较为全面覆盖所讲解的知识点，则放弃该案例，再挑选其他备用案例。在确定好选择的案例可行之后，进行知识点的梳理，进入教学准备阶段，通过选择案例进行课堂知识点的总结与拓展。在着手准备教学教案的同时，号召学生积极参与视频绘图实践案例的制作。课堂案例教学结束后，引导学生动手制作视频案例或者实体案例。通过学生的积极参与，一方面，提高了学生学习的积极性，另一方面，学生进一步巩固了课堂案例所学理论知识点。经过一个周期的“课堂案例教学、视频案例或者实体案例的制作与展示”循环后，考核所选择案例的实用性与课程目标达成度，反馈至案例库，进行再次筛选。如此循环，经过一阶段的课程教学建设，能够建立完备的工程制图基础教学案例库。

图1 工程制图基础案例型教学模式

在工程制图案例型教学过程中，强调从“多而全”向“少而精”的理念过渡，强化学生主体学习地位，提高学生课程建设的积极性，培养学生工程制图兴趣，提高学生工程制图能力。通过案例型教学，解决当前工程制图基础课时量少的问题，成功实现线上线下教学协调配合，实现工程制图基础课程教学效果最大化，充分提高课程教学质量，满足新工科建设要求和专业人才培养要求。

3 结语

工程制图在工程领域具有广泛的应用，是理工科本科生必须掌握的一门基础技能。新时代经济、科技的发展，使得工程制图课堂模式和教学方式多样化，工程制图基础的案例型教学模式可以解决课时量少与知识内容多的矛盾，促进线上线下协调统一。此外，工程制图案例型教学模式能够提高学生参与案例建设的积极性，激发学生对工程制图学习的兴趣。通过阶段性的案例教学实践，丰富教学案例库，能够促进工程制图案例型教学的顺利进行。工程制图案例型教学能够激发学生学习兴趣，提高课堂教学效果，有利于培养新时代工程技术人才。