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关于工程图学教学改革的几点思考

2021-03-07于培师赵军华

无锡职业技术学院学报 2021年3期
关键词:工程图课外师生关系

孙 琎 于培师 赵军华

(江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122)

工程图学作为一门基础课程,具有很强的专业性和实践性,是“工程界的语言”[1-4]。我国多数工科院校的工程图学课程遵循“传递—接受式”的传统教学模式,重视传授系统理论知识、培养基本绘图技能,突出其“专业性”,而忽略了其作为基础工具学科,通过与相关应用学科相结合,培养学生综合素质的功能,从而使其缺乏“实践性”。当前,科学技术的飞速发展,加快了工业制造生产的智能化和信息化,传统的课程教学模式已逐渐跟不上时代发展的步伐,在培养学生动手和创新能力、工程项目设计、解决实际应用问题等方面暴露出诸多问题。文章就工程图学课程在教学中存在的不足以及在教学改革过程中需要关注的问题展开研究与讨论。

1 现有教学存在的问题

近年来的调查发现,学生在看图和绘图方面的能力有所下降,特别是对于一些形体复杂的结构,难以将其读懂和准确表达,暴露了空间思维表达能力差的问题。此外,在作图的规范性上也存在不少问题,比如有些学生对最基本的制图标准知之甚少,甚至不清楚细实线、粗实线、虚线、点画线及各种符号的具体用法……这些现象除了归咎于某些学生自身的学习态度不端正以外,也反映了当前工程图学教学的确存在着一些问题。

工程图学课程将工程图样作为研究对象,着重培养学生读图和画图能力。传统的教学模式以教师讲授为主,学生被动接受,课后完成大量习题。由于课程信息量大、学时有限,再加上学生学习缺乏自主性、参与性和创造性,始终处于被动接受知识的状态,从而影响了对知识的接收、掌握以及灵活运用。这也从侧面反映了工程图学这门课程在课时设置上不能很好地与教学内容相匹配,经常出现课时紧张的情况,教学内容中存在一些偏“冷”的知识,既造成了课时的紧张,也降低了该门课程的吸引力,使得许多教师在调动学生学习积极性的问题上面临很大挑战,教学双方难以形成良好的互动,从而影响了教学效果。

当前,多媒体教学被广泛引入工程图学的课程教学中,极大丰富了关于复杂形体的展示手段和表现形式,对于培养学生的空间想象能力,以及在看图时从二维平面到三维立体的跳跃性思维过程产生了积极的效果,得到了广大师生的普遍认可[5]。但多媒体教学也存在一系列弊端,如课程容量大、教学进度快、学生理解知识不到位、教师讲授方式与多媒体不匹配以及教师主导地位缺失等。许多教师在课件中加入了动画展示,可直观地展示一些复杂形体的形成过程,给学生的感觉无疑是生动形象的,但这种类似于放电影一样的展示方式很难将整个过程长时间置于学生脑中,容易被忘记。如果教师过分依赖多媒体展示,忽略了对理论方法的讲解和必要的课堂练习,结果很可能是学生印象不够深刻,看动画时似乎什么都懂,做题时却无从下手。由此可见,多媒体教学确实有其明显的优势,但需要注意合理使用,才能起到对教学效果的促进作用最大化。

工程图学教学还有一个重要的环节,因其多数是在课后开展而往往不被提及,那就是答疑辅导。所谓“传道、授业、解惑”,很好地诠释了作为教师应尽的职责,三者缺一不可。从古至今,“解惑”在为师者的教学活动中都发挥着重要作用,也是整个教学过程的重要组成部分。在日常的教学中,“传道、授业”多是由教师将知识向学生的单向传输,完成的是“教”的环节,而“解惑”则是学生接收知识后,经过理解和认知,即“学习”后,以问题的方式再次反馈给教师,教师再针对这些个性化的问题,通过去伪存真、去粗取精,把知识再次传输给学生,通过这种不断的反馈、传输、再反馈、再传输,最终将知识应有的本来面貌呈现给学生。可见,只有完成了“解惑”这一环节,才是真正实现了完整的“教与学”过程,而教师也正是在这一环节中获取众多个性化问题,才得以开展后续的个性化教学,真正做到因材施教。可以说,答疑辅导的重要性丝毫不亚于课堂教学。然而,现实情况是不少教师担任的教学、科研工作过于繁重,课后没有时间和精力给学生答疑辅导,甚至连作业都不能及时批改,学生作图所犯的错误得不到及时纠正,以致形成错误的认知并养成习惯,在今后很长一段时间内都难以纠正。这些错误在不少学生的课程设计、毕业设计和答辩中表现得尤为突出。

2 教学内容需突出课程的“实践性”

工程图学是工科尤其是机械类专业学生最早接触的基础课程,该课程为后继相关课程、课程设计及毕业设计等培养学生基本的画图、读图能力和空间想象能力,是一门将知识和实践统一起来的综合型课程。长期以来,工程图学已逐渐形成其相对完善的课程体系,成为一门独立的基础学科,而这种独立容易造成与其他学科的联系被忽视。事实上,图形往往来源于各学科知识的综合,是以各专业理论为基础的,因此工程图学与其他学科之间是没有清晰界限的。若在教学中保持与这些学科的紧密联系,也必定能促进工程图学的教学效果。

成都大学的余明浪指出,传统的教学观念和教学存在3个主要问题:(1)按照学科组建忽视教学规律;(2)脱离学生实际,不考虑学生的实际知识和思维规律;(3)很少关注时代的发展和进步,更不去了解市场经济的需要[6]。长期以来,教改争论的焦点之一就是学习“画法几何”的目的,或者说要不要学习“画法几何”。有不少学生反映,在学习“画法几何”时,花费了大量精力去研究如何求解交点、交线、实长、距离、夹角等图解问题,而这些知识似乎在中学时大都涉及过,因此有些摸不清工程图学这门课的目的何在,新意何在。不仅如此,很多学生还提出,在“画法几何”部分学到的制图方法和技能在后面章节中基本用不到,而到了复习考试时,旧知识由于长期不用,又要重新学习一遍。归结其原因,主要是传统的教学观点强调学术研究,过分强调学科的系统性和完善性,教学内容着重于图解,忽视了学生形象思维即空间立体感的培养,而这恰恰是后面的体投影、剖视等内容需要提前打下的基础。

随着时代的发展,现代工程设计对制图知识和能力提出了新的要求。在教学中应牢牢把握时代发展的主线,突出工程上必需和最常用的体投影、剖视、断面、零件图及装配图等教学内容,适当删去那些在学科上需要但工程上极少使用或根本不用的图解内容和方法。由此使得教学内容变得少而精,传授理论知识的时间被压缩,而训练画图和读图能力的实践时间增加,有利于应用型人才的培养。

3 教学过程需注重互动效应的提升

工程图学是一门具有较强实践性的课程,十分注重对学生空间思维能力和动手能力的培养,仅仅将知识在课堂上一次性地教授给学生是远远不够的,需要通过学生的反馈及时了解其对知识的掌握情况,开展一系列有针对性的教学,加深学生对知识的理解,因此需要特别强调教学的互动性。互动教学是遵循教学相长、互相交流原则的教学理念和教学方式,强调师生间、学生间的双向互动,充分激发学生学习的自主性和创造性。教学的互动效应是指教学互动的实际行为所引发的体现教学互动的实质精神、有利于促进教学目的达成的教学效果和反应,即必须通过互动带来真实的教学效果[7]。完整的教学过程不仅仅局限于课堂教学,还包括课前准备以及课后工作。同样,互动教学也贯穿于整个教学过程中,课堂、课外的一系列互动是构建互动教学的组成元素。互动是教学的手段,目的是为了提升教学效果,即互动效应。因此,开展教学互动可从以下几个方面着手。

3.1 建立和谐的师生关系

建立良好的师生关系是顺利开展互动教学的前提条件。教师与学生由于普遍存在年龄、知识结构、角色等的差异,双方在沟通中往往存在或多或少的阻力。特别是某些学生,出于对教师的敬畏之心和自我保护心理,在与教师沟通时表现得谨小慎微,不能很好地表达自己的真实想法,很多学习中的疑问得不到彻底解决。也有一部分学生,与教师干脆零交流,彼此成为最熟悉的陌生人。在这种师生关系上欲建立良好的教学互动显然是非常困难的,有时虽然教师热情很高,积极寻求与学生的互动,却得不到学生的响应,最终一堂精心设计的课程变成了自导自演的独角戏。显然,要与学生形成有效互动,就要建立更加和谐的师生关系和更加顺畅的沟通渠道。

在构建和谐师生关系中,教师无疑扮演着主导者的角色。教师自身的人格魅力、知识结构等对于协调师生关系发挥着重要作用。学生往往对知识面广、风趣幽默、平易近人的教师怀有深度的好感,他们将上课视为一种乐趣,因为上这些老师的课,可以在聊天、听故事、讲笑话的过程中不知不觉地学到很多知识,记忆深刻。这就需要教师在课堂外花费更多的时间和精力,通过长期积累,多方面充实自身的知识结构,以便在课堂教学中充当主持人的角色,而不是照本宣科。当然,提升人格魅力是一个长期积累的过程,特别是对于年轻教师来讲,更需要不断地修行。构建和谐师生关系更重要的是要建立一种平等的,类似于朋友和朋友的关系。在这种关系中,师生更容易形成彼此间的信任,有助于营造良好的心理活动氛围,并有效唤起学生内在的情感和动机,优化师生之间的关系,从而对教学互动产生积极的促进作用。通过创建民主、平等、合作的教学气氛,可以使学生的心态、思维更加开放,进而可以调动学生学习的兴趣和积极性。总之,为实现良好的教学互动,建立和谐的师生关系是非常必要的,但也绝非易事,需要教师不断在教学实践中有意识地进行探索和总结。

3.2 课堂互动与课外互动并重

课堂教学是实现教学目标和任务的重要教学环节,但不是唯一环节,互动教学也不应局限于课堂上进行,实现课外互动同样对提升互动效应有着十分积极的促进作用。课外互动发生在课前和课后两个教学环节中,如果说课堂教学是教学过程的主体,那么课前和课后教学则是两翼。在整个教学过程中,课前教学围绕教学内容提出问题和线索,引导学生做好相关知识的预习和准备,为课堂教学做好铺垫;课堂教学根据所提出的问题和线索,对各个知识点进行全面而系统的讲解,指导学生解决问题;课后教学根据学生对知识的理解和掌握程度,进行具有针对性的复习、总结和辅导答疑,帮助学生巩固和加深对知识的理解。由于知识具有连贯性,对旧知识的复习和总结也是对新知识的重要准备,课前、课后两个教学环节并无明显界限,也可同时开展,因此课外教学在整个教学过程中发挥着承上启下的作用,成为连接课堂教学的重要纽带,亦是对课堂教学的重要补充。

课堂互动与课外互动均是构建互动教学的组成元素。课堂教学是教学过程的主体,通过课堂互动引发的互动效应可显著提升教学效果,但课堂互动往往局限于课堂之上,互动的空间和时间有限,导致互动形式受限,不易充分激发互动效应。由于课外互动相对不受时间和空间约束,灵活度更高,形式更加多样化,有些在课堂上不易开展的互动形式都可在课外互动中完成,比如为锻炼学生的空间思维能力,让学生用橡皮泥、泡沫等制作组合体或零件模型来辅助学习;比如为了突出工程图学课程的实践性,组织学生去参观实习等,这些都只能通过课外互动来实现。可见,课外互动可以在课堂教学之余,通过其自身所具备的一系列优势对课堂互动进行必要的补充,完成一些在课堂教学中无法完成的教学实践,使得课堂互动能够得到更为充分的拓展和延伸。因此,课堂教学与课外教学并非两个独立不相干的教学环节,而是相辅相成、一加一大于二的关系,坚持课堂互动与课外互动并重,能更有利地激发教学互动效应,提升教学效果。

3.3 丰富教学互动的形式

在建立和谐师生关系以及同时抓好课堂互动与课外互动的良好基础上,可在师生间、生生间借助课堂和课外两个教学环节,进一步丰富教学互动的形式。对于课堂教学,提问回答、分组讨论、主题辩论、角色互换等是采用频率较高的互动形式,而随着计算机、多媒体技术的不断发展,可以更广泛地将三维造型、三维绘图软件、多媒体学习系统等要素引入到互动中来,这些新要素往往更容易激发学生学习的兴趣和积极性,使学生更愿意参与到互动中来,并亲自动手操作,教师也可借此充分发掘学生的潜质,让其在课堂上将心和手一起动起来,充分展示自己的才能,并最终掌握知识。课外教学所要达成的一个重要目标就是让学生温故而知新,在这一过程中学生往往会遇到一些自己难以解决的困难,需要与教师进行及时沟通和讨论,这时可以采用辅导答疑、座谈交流、网上讨论、实践学习等灵活多样的互动形式,更有效地达成教学目标。

4 培养目标需关注学生综合素质的提高

在工程图学教学中,教师不仅要传授专业知识,还应注重提升学生的综合素质,让学生在进行课程学习的同时,动手能力、创新能力、团队合作能力、交流能力等都得到锻炼和提高。

当前大部分工科学校的工程图学课程一般都安排在大学一年级。大一的学生刚从高中毕业,还不具备本课程所需的前期知识,如空间思维能力、机械设计、零部件设计及加工等理论知识及实践能力等,也没有相应的工程经验,所以学生不太容易理解合理标注尺寸的基本概念,不清楚零件图和装配图上的技术要求,更难根据已有的制图知识进行初步的设计和加工。因此,可安排和组织学生适当地参加一些实验课及学科项目竞赛,让学生有机会亲自操作机床,设计制造出一些相对简单的零件,并将其装配起来。在项目竞赛中,鼓励学生组队参赛,要求参赛队编制项目方案、时间节点规划、技术文档特别是设计图纸等。项目竞赛结束后,要求每个参赛学生通过PPT等形式,讲解自己所做工作,并回答老师和同学提问。通过此类活动,既巩固了学生的专业知识,同时也提高了其动手能力、创新能力、团队合作意识以及交流能力等,从而提高了学生的整体综合素质。

5 结语

工程图学旨在培养学生掌握科学思维方法,增强学生的工程和创新意识,发挥工程基础教育的平台作用。实践是检验真理的唯一标准,也是检验学校传授给学生知识和能力成效的唯一标准。在教学中应不断总结教育方法中的种种弊端,打破过分强调学科体系的传统教学观念,与时俱进,更加突出课程的“实践性”,满足新时代背景下工程设计对制图知识和能力的新要求;积极构建和谐的师生关系,关注课堂教学与课外教学全过程,坚持课堂互动与课外互动并重,采用丰富多样的教学互动形式,充分激发互动效应,促进教学效果的提升及教学目标的达成。为满足新时代人才培养的需要,应树立全面提高学生动手能力、创新能力及团队合作能力等综合素质的培养目标。

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