PBL教学法在工程图学中的实践研究

2020-03-04张闻雷陈亚哲

科学咨询 2020年52期

刘阳王娜张闻雷陈亚哲

(1.东北大学机械与自动化学院辽宁沈阳 110004；2.东北大学PBL教学创新研究中心辽宁沈阳 110004）

在信息多元化的时代，大学不再是独立于社会之外的“象牙塔”，学生不是仅仅懂得临窗苦读的“书呆子”，还要将所学知识与现实问题相结合，学生在大学期间有机会参加相关项目及课题研究。工程制图是工科学生必修的一门技术基础课，担负着工科学生对设计对象进行表达和空间形象思维能力的培养任务[1]。工程制图不仅包含投影理论、制图标准、机械图和成图技法等理论性内容，还涉及零件测绘、课程设计及计算机绘图等需要很强动手能力的实验课程。对刚进入大学的一、二年级新生来讲，更是极具挑战性的。

由于我国的应试教育模式，学生迈过高考的门槛进入大学后需要时间进行过渡，由被动学习转化为主动学习，主动学习能力是大学生必须具备的本领。将PBL（Problem-Based Learning）教学法引入工程制图教学，有助于提高学生学习的主动性，学生在解决问题的过程中能学习和掌握知识。

一、PBL教学法

目前，PBL已成为国际上较流行的一种教学方法[2][3][4]。PBL强调以学生的主动学习为主，PBL以小组学习为主，将学习内容与任务或问题紧密联系，使学生投入到问题中，利用各种学习方法，在解决问题的过程中，学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习能力。

PBL教学法是由美国神经病学教授Barrows在1969年提出来的。在加拿大的麦克马斯特大学执教过程中，由于医学课程要求学生记忆大量的知识点，并将知识点应用到临床工作中，Barrows教授在课堂上打破了传统的单向传授知识的教学方式，要求学生在研究临床病例中自己提出恰当的问题，通过学习知识不断拟定和完善解决方案。在PBL过程中，学生以小组为单位进行学习，研究及讨论教师提出的问题或学生自己拟定的问题[5][6]。针对需要解决的问题，寻找各方面的知识、理论及方法进行学习，然后进行实施，在解决问题的同时，获得对专业知识的学习及掌握。

教师在PBL的教学过程中，不再是站在讲台上为学生讲授其需要掌握的知识点，不再是课堂上的主角，而是从神圣的讲坛走到学生中。在学生遇到问题时，不是简单地作为旁观者，而是有效地进行启发和引导。教师可以在解决问题的方法上，或解决问题需要的理论上进行指导和提供帮助，以促进问题的顺利解决。另外，教师还要把控解决问题的时间节点，使学生可以按期完成相应的学习任务。

二、PBL在工程制图中的应用实践

（一）教学实践

近几年，工程制图教学方法不断改进，但都是在改变教师的教学手段，如计算机教学、多媒体教学及智能教室里授课等，但教师仍然在教学过程中占主导地位，学生还是位于从属的地位，被动地接受教师提供的知识信息。工程制图课程的内容十分适合采用PBL教学方法，所涉及的内容与实践紧密结合。现以工程制图课程“投影法与工程图”PBL教学实践内容为例，具体实施步骤如下。

1.组建小组

本课程实验班选择1自然班进行PBL教学实践，28名学生，设定每组5-6人，要求自由组合成组，共组建5组，每组成员自己选定组长。在小组学习过程中，小组成员进行分工与合作，共同完成学习任务，所以，组员间的和睦关系对小组学习十分重要。

2.提出问题

课前，提前一周将教学实践的内容告知学生，要求小组学习工程制图中“投影法与工程图”的章节，并提供中国大学慕课（MOOC）画法几何及机械制图课程的链接。同时，要求学生完成慕课堂平台上的相应练习，以及每组准备15分钟的PPT，讲解“投影法与工程图”内容。

3.分析解决

课上，学生以小组的单位，为每组提供3个小木模。要求每组学生对模型进行视图表达。在小组讨论中，教师走到学生中，注意观察每个小组的讨论进度，在小组讨论遇到瓶颈时，教师进行引导。学生讨论的内容有：单一视图是否能全面表达模型的结构；模型中孔、槽的结构如何表达；三个视图的对应位置关系等。

4.实施应用

课中，小组成员根据课前内容的学习，对每个木模进行三视图投影并进行讨论，意见达成一致后，开始分配任务，每位组员都参与完成模型视图的表达工作。完成各自的绘图后，小组成员之间相互进行检查、修改，从而达到对“投影法与工程图”学习内容的掌握。

5.评估检测

对15分钟的PPT讲解“投影法与工程图”的内容进行考核。由于时间的限制，现场抽签决定3个小组进行分享。每组结束讲解后，同学们都给予热烈的掌声。最后，教师对“投影法与工程图”的章节知识点进行总结。

（二）课程实践后反思

经过此次的PBL教学实践，笔者认为，可以将工程制图所涉及的内容凝聚为一个问题的形式，提出如何绘制如图1所示的齿轮油泵的立体图进行PBL教学。由图2齿轮油泵的分解图所示此装配体不仅有泵体、泵盖、轴及压盖，还包含螺钉、垫片、螺母、销及键之类的连接件，齿轮、皮带轮等常用件。为了解决这个实际问题，学生必须主动进行学习和掌握工程制图课程所涉及的投影法、三视图、立体投影、立体表面交线、制图基本知识、组合体的画图和读图、机件的表达方法，连接件、常用件的规定画法，以及零件图和装配图章节的知识点。在这个学习过程中，学生带着问题，寻找解决的方法去学习相关内容，增强了学习的趣味性；同时，整个解决实际问题的过程是以小组讨论的形式进行的，学习过程不枯燥、不单调，有利于学生知识掌握的扎实与牢固，可增强学生的团队协作意识。