“与脑相宜”理念下五年制高职“机械识图”课程改革与实施

王 军

（江苏联合职业技术学院江宁分院，江苏 南京 211122）

1 职业院校“机械识图”课程开设现状

目前，职业院校“机械识图”类课程一般开设一个学年即2 个学期，主要学习内容包括：制图基本知识、投影法及三视图、基本体与组合体、基本体的轴测图、平面的投影与线面分析法、截贯体的三视图、机件的表达方法、标准件和常用件、零件图、装配图和计算机绘图等。教师根据课程标准和教学大纲的要求，按照学时总数制订授课计划。授课采用的是常规的“机械制图”类教材和配套的习题册，按照章节的顺序授课并布置课后练习作业。教学场景为教室黑板+多媒体PPT 的形式，通常以教师讲解为主，通过教师对制图基础知识的灌输或相应例题的讲解，认为能让学生听懂、学会例题并能完成习题册中类似的题目就算达成教学目标。殊不知，这种以经验为基础的教学模式和对学生学习规律间接推测的传统教学理念，会高估学习者的掌握情况和学习效果，没有满足符合大脑运行模式规律的教学。

2 与脑相宜理念在五年制高职“机械识图”类课程中的应用

“与脑相宜”这一术语是哈特在20 世纪80 年代初所著的《人类大脑，人类学习》最早提出的[1]。哈特认为教学可以分为“与脑相宜”和“与脑不相宜”两类，符合大脑运行模式规律的教学是与脑相宜的教学，而违反大脑运行规律的教学则是与脑不相宜的教学。在脑与教学的研究领域里，著名的研究者凯恩夫妇和杰森也认为与脑相宜的教学是指承认脑有意义学习的规律，应该根据脑的自然学习规律来组织教学[2]。日本率先在世界上开展“脑科学与教育”的跨学科研究，并于1996 年制定了为期20 年的“脑科学时代”计划，这被认为是实施走向“精神世纪”的第一步。经过考察与实践研究，在2000 年，日本科学技术振兴事业团又举办了更深入的跨专业“培育脑：学习与教育的科学”学术研讨会，从而确立了日本独特的崭新跨学科研究领域——“脑科学与教育”，开创了脑科学研究的新纪元[3]。

针对“机械识图”课程的特点，采用任务驱动的方式，通过探究式、启发式等教学方法，让五年制高职学生能够深刻理解和掌握对应知识重点和难点，真正能够做到“活学活用”。因为“机械识图”课程需要学习者具备良好的空间想象能力，所以教师在教学过程中要清楚每位学生的大脑都是不一样的，要做到充分了解学生大脑的对应运行机理，明确大脑的学习和提取过程是相对分开、没有必然直接关联的[4]。例如：机械识图中相对抽象的线面分析法，教师需要选择合适的例子进行分享，讲解时学生通过认真学习和思考掌握例题所对应的方法，但是在进行举一反三提高练习时会有一部分学生觉得比较茫然，无法提取到刚刚学到的知识点。这部分学生学习上表现出接受很快，但是往往会受到自己心理素质和外部环境的影响，导致提取有效学习信息时失败。特别是在单元测验、期中期末考试时，因为时间的限制使学生的学习水平不能完全客观地展现出来。这就需要教师在课堂中营造轻松和谐的氛围，教学过程要由浅入深，并通过选择合适的练习题目让学生能够真正做到高效的知识提取。对于学习上接受慢的学生，教师要依据大脑运行的规律，更加有耐心和信心，不能轻易冠以“差生”的称呼，他们是真正需要关心的人。机械识图课程的难点多数在于比较抽象，学生不容易想象和理解，这就要求教师在教学过程中多采用动画、视频、数字化资源平台等媒介把抽象的知识直观化。

3 五年制高职“机械识图”类课程改革实践

对某高职校数控技术专业五年级顶岗实习的45 位同学进行了“机械制图”课程学习情况的问卷调查，共回收有效问卷40 份。问卷的问题有：（1）制图标准掌握不够（占42.1%）；（2）复杂结构体的线面分析法不能灵活使用（占36.3%）；（3）标准件和常用件的画法不够准确（占32.5%）；（4）复杂零件图的视图表达与标注存在困惑（占30.2%）；（5）读装配图和拆画零件图存在问题（占38.1%）。针对上述问题，对五年制高职“机械识图”课程进行改革，主要体现在对课程资源的整合与优化，教学理念和方法的革新，数字化课程资源平台的引入，科学多元化评价等，让学生真正做到了“在做中学”，教师“在做中教”。

3.1 课程项目化改造

课程改革采用“项目+任务驱动”，把“机械识图”类课程分为若干个学习情境项目，每个项目分为3～5 个学习任务，选择企业实际生产的产品为载体，通过模拟企业真实的工作情境，培养学生的工匠精神、岗位意识和综合素养。

3.2 教学方法改革

根据五年制高职学生大脑的认知规律和课程内容，采用“线上+线下”混合式教学模式，将信息技术与项目任务驱动有机的结合起来：（1）在课前阶段，任课教师通过网络平台发布预习资源，提出预习要求，让学生先行完成自主学习。（2）在课中阶段，任课教师通过学生线上完成的预习情况，线下课堂中有侧重的分析课程任务的重点和难点。在线下课堂教学过程中，还需要设计学生积极参与的环节。例如，任课教师在讲授完某一例题后，以另一相关练习题为例，提问学生进行分析讲解，不但巩固了知识点还提高了学生的思维能力和表达能力。在学习组合体相关知识点时，有效的运用计算机辅助设计软件辅助教学。在学习组合体尺寸标注时，运用CAD 软件形象、直观的讲解标注过程。还可以设置一些改错题，让学生去积极思考和查找尺寸标注中的错误之处。将复杂组合体的相关视图以三维实体模型的方式展现给学生，可以有效的激发学生的学习积极性，还能提前培养学生学习计算机辅助设计软件的兴趣。（3）在课后阶段，通过拓展练习来巩固学习效果，让学生能够产生有效的知识提取。例如，给定某2 个基本视图，让学生尽可能多的想出第三个基本视图，有利于培养学生的空间想象和创新能力。通过线下、线上学生完成对应练习题，进行有效拓展训练。还可以通过建立学习QQ 群的方式，对学生提出的问题进行及时解答，还选择职业院校技能大赛零部件测绘与CAD 成图技术省赛获奖选手作为助手，协助任课教师解答问题。

3.3 课程评价模式改革

课程评价采取多元化评价方式，“机械识图”类课程第一学期以机械制图基础知识学习和空间想象力培养为主，第二学期以标准件、零件图和装配图等知识学习为主。评价方式有：（1）常规性评价：包括学生出勤次数、课堂笔记、课后作业、单元测验、期中期末考试等。（2）互动性评价：课程参与性、线上互动性、小组协作程度等。（3）其他评价：包括线上平台测试、技能大赛或创新大赛比赛情况、现代学徒制合作企业评价。评价既注重过程化考核，又引入企业资源参与考核，力求对该课程的评价更加科学和立体。

同时，引入中望机械工程识图能力实训软件，该软件应用“互联网+教育”技术改变了“机械识图”课程的传统教学模式，实现了泛在、移动、个性化学习方式在职业教育教学领域应用的探索。界面如图1 所示。平台内所有教学资源以企业实际岗位用人需要为技能依据，以实际教学大纲及现行最新国家相关标准要求为开发主线，填补国内的空白。笔者有幸作为职业院校专家全程参与了平台教学资源的开发。以某高职校为例，2020 年上半年疫情期间该校机械制造与自动化专业一年级2个班级采用线上教学的方式，其中一个班级运用传统的课程授课方式，另一个班级采用与脑相宜混合式教学模式+机械工程识图能力数字化平台相结合的授课方式，在恢复线下教学的第一次阶段性测验中，后者的“机械制图”平均分超过前者10.3 分，体现了“机械识图”类课程改革的优势。

图1 中望机械工程识图能力实训软件登录界面

4 课程改革后效果分析

4.1 五年制高职一年级学生实施效果

2020 年9 月—2021 年6 月，以某高职校数控技术专业一年级2 个班级为研究对象，以“机械制图与CAD技术基础”课程为例，1 个班级采用新的教学模式，另一个班级采用传统教学模式。经过一个学年的跟踪研究，获得了相关数据。对2 个学期期末考试成绩进行了整理和分析，对部分考查知识点的得分率进行比对，课程改革班的得分率明显高于传统班，具体内容见表1。

表1 知识点得分率

4.2 五年一贯制专转本学生实施效果

江苏省五年一贯制高职目前唯一一次能获取全日制统招第一学历的途径就是专转本，含金量远高于其他专接本、专升本途径，与高中考上的本科一样，所以难度较大。五年一贯制（五年制）专转本要考2 门专业课，专业科目是根据报考院校报考专业而定。一般机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业需要考“机械制图”这门课，2020 年9 月-2021 年4 月期间，以某高职校机械专业专转本班（5 年制高职五年级）学生为研究对象，采用与脑相宜+机械工程识图能力数字化平台相结合的混合式授课方式，对“机械制图”课程的专转本复习效果进行研究。通过对考取三江学院、金陵科技学院等高校学生的分析，发现“机械制图”的平均成绩比2020 届同类学生高出6.8 分，取得了不错的实施效果。

4.3 零部件测绘与CAD 成图技术项目技能班学生实施效果

普通教育有高考，职业教育有大赛。教育部等九部门关于印发《职业教育提质培优行动计划（2020-2023年）》的通知中指出，加快推进修订和落实《中华人民共和国职业教育法》，鼓励地方因地制宜制定和颁布促进职业教育发展的地方性法规，办好全国职业院校技能大赛，发挥以赛促教促学的引领作用[5]。该通知明确了技能大赛在职业教育中的重要作用。以某高职校技能大赛零部件测绘与CAD 成图技术项目技能班的学生为研究对象，在日常的授课和训练中使用机械工程识图能力实训评价软件，采用混合式教学模式，促进学生对机械制图理论知识的学习，并把相关知识应用于CAD 制图中。同时，在训练中指导教师因材施教，注重对学生个性化的培养，并依据不同学习时段把适合难度的知识传授给学生。在2021 年江苏省职业院校技能大赛中，2 位学生获得学生组一等奖（之前该校最好成绩为省二等奖）。

5 总结

本研究针对“机械识图”课程的特点和知识体系结构，以五年制高职机械类专业学生为研究对象，进行了课程改革与实施研究。根据脑科学的研究成果，在教学全过程中运用“与脑相宜”的理念，采用探究式、启发式等教学方法，应用混合式教学模式，结合机械工程识图能力实训评价软件，并采取多元化评价方式，使几类不同学生对“机械识图”类课程的掌握更加扎实、准确、灵活，取得了良好的教学效果。学生无论是在日常班级考试，还是在五年一贯制专转本考试，或是在职业院校技能大赛中均取得了优异的成绩，证明了本课程教学改革是有成效的，为后续机械类专业其他课程的教学改革提供经验借鉴。