新工科背景下水利工程制图教学改革探索与实践

郑恩楠　孟凡香　贾青

摘 要：水利工程制图是水利类专业本科生的一门必修基础课程，旨在培养学生解决空间几何问题、绘制和阅读工程图样等能力，能够让学生在工程实践中应用图形进行表达与交流，为将来从事结构设计、施工和管理等工作打下坚实基礎。因此，针对社会和企业实际需求，强化水利类专业学生的工程实践和自主学习能力，同时将理论知识与实践技能有机结合，具有重要的现实意义。

关键词：新工科；工程制图；工程实践；自主学习

在新工科工程教育认证的大背景下，工程教育传统教学中存在内容陈旧、教学方法单一、课程结构僵硬等问题，以学科知识逻辑为课堂教学导向的理念已经不能满足人才培养的需求。然而，目前面向社会和企业要求的工程实践教学和学生自主学习能力的培养仍然是工程教育的薄弱环节，其主要体现在：课堂教学主要以知识讲授为主，工程教育实践训练不足，课堂实践环节被削弱，理论课程比例过高，学生自主学习能力较弱，缺乏工程实践教学和自主学习能力培养环节；对大学生创新创业能力的培养不够重视，课程教学中缺乏对学生创新意识和创新能力的培养，不能很好地满足新工科建设对人才培养的需求。此外，大部分授课教师都是博士毕业后直接进入课堂，虽然理论知识丰富，但缺乏工程实践经验，这进一步加剧了工科学生工程实践和自主学习能力的不足。通过走访相关企业和单位，课题组发现学生在工程实践和自主学习能力方面有待提高。新工科建设对水利类专业课程教学提出了新要求：在教学过程中，需要注重学生专业素养的培养和综合能力的提升，特别是实践能力、工程意识、工程素质和团队协作与沟通能力等综合素质的培养。因此，如何提高学生的工程实践能力和自主学习能力是目前教学改革的重点内容。在新工科建设的背景下，水利类专业培养方案正朝着“互联网+”“智能+”等方向发展，这要求传统水利类教学方法必须进行改革，以满足新工科建设的需求。

水利工程制图是水利相关专业本科生的必修基础课，旨在培养学生解决空间几何问题、绘制和阅读工程图样，以及进行创造性构型设计等能力，让学生能够在工程中应用图形进行表达与交流。因此，增加该课程的工程实践和自主学习环节至关重要。水利工程制图的教学内容涵盖画法几何、点线面投影、平面立体、空间立体、组合体、轴测图、断面图、标高投影以及水利工程图等。然而，由于该课程的理论知识较为复杂和抽象，容易让学生产生枯燥、乏味的感觉，进而产生厌学情绪，严重影响课程教学质量。面向社会和企业实践要求，考虑当前新工科工程教育认证的大背景，有必要开展面向工程实践和自主学习的水利工程制图课程教学改革，将水利工程制图本科教学理论应用知识与生产实际相结合。

一、传统教学存在的问题

根据目前水利类专业人才培养方案中对于水利工程制图课程的教学目标要求，应使学生能够掌握正确的思维方法、空间想象能力和表达能力，具备较强的工程意识和工程素质，同时还应具备较强的问题解决能力、团队协作与沟通等能力。然而，传统的水利工程制图课程主要侧重于二维图形的教授，学生只能根据教师讲解的理论知识和表达方式来绘制三维空间形体，缺乏三维实体模型来辅助认识、分析和表达相应的空间形体。这种教学方式导致学生难以真正掌握专业知识，更难以将其灵活应用于实际工程中解决问题。同时，传统水利工程制图课程教学内容与后续专业课程教学内容存在一定的重复。虽然传统水利工程制图课程教学中涉及后续专业课程中如工程图、计算机绘图等主要知识点，但这些内容在传统水利工程制图课程中并未形成一个完整的知识体系。这导致学生难以从整体上把握课程的知识点，难以真正理解和掌握相关制图知识。此外，传统水利工程制图课程教学通常只注重投影理论知识的讲授，对于绘图技巧、识图方法、机械图样的表达等方面缺乏详细的介绍和训练。这导致学生在学习过程中容易出现“学了知识忘了方法”，无法将所学的知识有效转化为实践能力。

在教育信息化的背景下，大学生是否具备竞争力，其所学的知识是否能够灵活地应对信息时代的变革，很大程度上取决于他们是否具备一定的自主学习能力。传统的灌输式、填鸭式教学将重点放在了学生的理解和接受上面，这种教学模式忽视了学生在学习过程中探索能力的培养，导致学生的学习过于被动，只是机械地记忆和重复书本内容，从而抹杀了学生自主学习的积极性，难以激发学生的学习兴趣。从教学实践来看，传统的水利工程制图课程教学并没有从本质上改变以单向传授理论知识为主的教学模式。该课程的理论知识相对较为复杂和抽象，如果学生的学习变得被动和依赖，他们很可能会觉得这门课程枯燥无趣，丧失主动学习和独立思考的能力，产生厌学情绪。目前，我国高校水利类专业制图课程教学中主要以多媒体课件为主，缺乏交互式和互动式教学手段，这导致学生对知识的掌握不够牢固。此外，传统课程教学主要以教师为主体，学生在学习过程中处于被动地位，缺乏学习兴趣和主动性。

二、针对问题提出的改革措施

（一）增加工程实践

近年，在工程教育专业认证背景下，对大学生运用工程基础和专业知识解决复杂问题的要求越来越高，这需要大学生具有较强的工程实践能力。目前我国高校水利工程制图课程中所采用的传统教材主要以理论知识为主，缺少一定的实践内容。教材既是知识的载体，又是学生学习的基础。在新工科建设背景下，为了更好地培养学生的综合素质和实践能力，需要加强制图课程教材建设。在制图课程教学过程中需要结合实际工程案例，对教材进行拓展和深化。通过对教材进行补充和完善，学生能够更加直观地理解和掌握所学知识。此外，为了更好地提高学生分析问题和解决问题的工程实践能力，可以积极引导和鼓励学生参加省级、国家级的制图设计大赛和实践大赛。这些竞赛不仅可以提高学生的实践能力和专业水平，还可以培养其自主学习能力和知识的综合应用能力，对以后的实际应用有很好地促进作用。

在水利工程制图教学过程中，以理论知识应用和工程实践能力培养为出发点，完善协同育人机制，加强理论与实践教学融合的一体化平台建设。理论教学与实践教学的深度融合是教育教学的基本规律，在目前的水利类专业制图课程教学过程中强调理论联系实际，重视对学生动手能力、工程实践能力等综合素质的培养。为避免理论教学与实践教学相脱节，防止出现“两张皮”现象，必须推进两者的深度融合，真正做到理论联系实际，在理论指导下深化实践，引导学生从被动的填鸭式学习转变为主动的探索式学习，提升他们的工程实践能力。

（二）强化自主学习

随着计算机技术和多媒体技术在我国教育领域的广泛应用，传统教学模式已经无法适应新工科背景下人才培养的需求，因此需要对教学方式进行改革。水利工程制图是培养学生空间思维能力和锻炼学生解决实际工程问题的课程，通过充分利用现有的学习平台，构建实时反馈式的线上线下混合式教学模式，可以有效保证教学质量。该模式包括线上任务发布和自主学习、线下课堂教学和实践教学。线上线下混合式教学可以合理衔接学生的课前、课中和课后学习时段，弥补学生实际操作和实践经验的不足，充分调动学生的学习积极性，培养其自主学习能力。

在各种教学平台和在线课程不断涌现的时代背景下，教师可以让学生在课前利用慕课、学习通等平台观看微课等相关教学内容，使学生在预习过程中能够发现问题，从而在课堂中有针对性地听讲，有效提高课堂效率。同时，教师还可以通过网络教学平台及时了解学生的学习情况，掌握学生的学习效果，进一步检验学生的自主学习成果。课堂上教师可以采用立体感较强的多媒体课件进行教学，逐步演示投影的过程、三视图画法等，以视觉上的直观感受激发学生的学习兴趣，加深学生对课堂教学内容的理解。此外，教师还可以引进配套的教学模型和软件，使学生对制图标准、三视图、剖视图、断面图等内容有更加直观的理解，这有助于消除学生的学习畏难情绪。在制图课程教学过程中，还可以增加互动式教学手段，如开展小组讨论和答辩、组建制图兴趣小组等，以提高学生的学习积极性和参与度。

新工科建设背景下，教育理论提倡以学生为中心，强调学生“学”的主动性。在此过程中，教师的作用体现在指导、帮助和促进学生的学习，从而充分激发学生的主动性、积极性和创造性，确保他们能够以高效的方式进行学习，实现最佳的教学效果。综上所述，为了提高学生自主学习能力，需要教师创造良好的学习环境，给予学生自主学习的空间和资源，激发学生的学习兴趣和热情，此外还要培养学生终身学习的意识，这些方法并不是单独进行的，需要通过各种途径相互推动，让学生在学习中取得最大发展。总之，在实施素质教育过程中，要注重培养学生自主学习的能力，促使学生在教学活动中主动去探索、去思考，以实现最佳的教学效果。

（三）转变考核方式

在新工科建设背景下，传统水利类工程制图的教学模式已经出现诸多弊端，及时转变考核方式有助于构建全面而多元的课程评价体系，对学生课上课下的全过程学习进行公正评估。基于此，课题组提出以下几点构想：第一，工程教育专业认证要求学生具备扎实工程基础专业知识的同时，还需学会灵活变通，创造性地去解决工程中的复杂问题。因此，传统教学理念中“削弱课堂实践，唯理论分数至上”已无法满足当前工程建设的需求。提升课内外实践课程的广度与深度，将知识点与工程实际案例相结合，并注重培养学生自主學习能力，为他们将来走上工作岗位做好铺垫。同时，针对理论知识进行精准讲授，与时俱进，引入工程制图配套的模型及软件，增设CAD等三维立体软件上机课，用新颖且先进的教学方式来激发学生的学习热情。第二，面对当前由于教育改革而带来的课时压缩等现状，高校更应将目光逐步移向课外。水利工程制图与人民生活紧密相连，其熟练掌握与应用需要长时间的磨炼与积累，而非局限于每次授课的两个学时。因此，学校可以组织相关的制图建模比赛，将竞赛结果纳入课程考核体系。促进学生实践和自主学习能力的提升，邀请专业教师进行培训指导，引导学生深入学习专业知识。第三，在传统的水利工程制图期末评价体系中，期末考试成绩往往成为衡量学生学习质量和能否获得学分的唯一标准。这一考核方式会使一部分学生过度关注课本知识而忽略实践应用。依靠知识点识记的方式一方面难以激发学生自主学习兴趣，另一方面也无法对学生的学习成果进行全面考查。同时，考试作弊现象也会使考核结果产生偏差。在教学改革当下，新的评价体系必须确保学生在课下等其他途径的学习过程得到认可，弱化期末考试在整体评价中的比重，在保障学习质量的同时，促进学风建设和端正学生学习态度。第四，平时课后作业和期末考试的内容与形式也应结合课程特色进行相应调整。水利工程制图课程的目的是让学生掌握基本的形体表达方法，能够规范、合理地将观察对象在图纸上描绘出来，实现理论知识的具象化。相较于传统的应试考试，一张标准、美观、严谨的图纸更能体现出学生的学习效果。此外，独立设计一张工程图纸也会增强学生的成就感，避免产生厌学情绪。基于此，课题组提出以下考核体系。课上表现为根据学生回答问题的情况进行考核，占总评的10%；课后作业为根据提交次数以及作业质量进行综合评估，占总评的10%；课下竞赛为根据获奖情况和参与次数进行综合评价，占总评的10%；软件操作实训为对CAD等三维立体绘图软件操作情况进行考核，占总评的30%；期末考试为根据课程教学内容和目标进行设置，占总评的40%。

三、结语

在新工科建设背景下，强化工科学生工程实践和自主学习能力，对于适应“应用型本科教育”具有重要的现实意义。基于产教融合理念，面向社会和企业需求，将水利工程制图本科教学理论应用知识与生产实际有机结合并提高学生自主创新能力尤为关键。因此，课题组从提升工程实践和强化自主学习的角度出发，对水利工程制图进行教学改革。针对传统的评价体系中过分依赖期末卷面成绩、忽略实践应用这一现象，提出了新的课程考核体系。在新的考核体系中，降低期末卷面成绩占总评的比例，增加对学生工程实践能力和自主学习能力的考核，实现定量和定性评价相结合，采取多元评价考核方式，以提高水利工程制图教学质量，培养符合专业认证标准和社会、企业需求的高素质水利人才。

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责编：应 图

基金项目：黑龙江大学新世纪教育改革工程项目“基于工程实践与自主学习的工程制图课程教学改革研究”（编号：2022C46）

作者简介：郑恩楠（1990— ），男，黑龙江大学副教授，研究方向为农业水土资源高效利用的环境效应；孟凡香（1984— ），女，黑龙江大学教授，研究方向为农业水土资源高效利用；贾青（1971— ），女，黑龙江大学副教授，研究方向为寒区冰工程。