《工程制圖》創(chuàng)新教學模式(科學總結(jié))

1、工程制圖創(chuàng)新教學模式（科學總結(jié)）左宗義 馮開平 唐西隆 譚夏梅 李 冰 前言隨著經(jīng)濟全球化和教育國際化的進展，教育的重心也由以往的注重傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新、創(chuàng)造的能力的培養(yǎng)。工程制圖課程作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其發(fā)展也步入了一個新時代。近十年來計算機三維設(shè)計、虛擬真實和計算機網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)的發(fā)展，大大改變了傳統(tǒng)的設(shè)計和繪圖概念的觀念。只有準確定位工程制圖課程的性質(zhì)、目標及要求，不斷更新教學觀念，探索道路，引入新內(nèi)容，創(chuàng)建新方法，才能逐步適應(yīng)社會的發(fā)展和時代的進步。為此，在多年的教學改革中，我們創(chuàng)建了一種以創(chuàng)新教育為目標、以三維設(shè)計為主線、以教學資源為支撐、以信息技術(shù)

2、與課程教學全方位整合為載體的開放式工程制圖創(chuàng)新教學模式。該模式對于傳統(tǒng)的模式有較大的創(chuàng)新和突破，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：1） 教學觀念突出精品意識，全面體現(xiàn)“知識與技能、過程與方法、傳統(tǒng)與創(chuàng)新”三位一體的教學功能，利用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)對教學目標、課程內(nèi)容、教學組織架構(gòu)等全面改革；從教材編寫，課件制作，課堂講授、討論、課后作業(yè)、實踐、以及考核方法等方面落實以學生為主體、教師為主導的“兩元論”新型創(chuàng)新教學模式。在教學手段上，充分利用自主開發(fā)和創(chuàng)建的立體化教學資源作為創(chuàng)新教學的外部支撐環(huán)境，完成了教材、多媒體教學軟件、教學網(wǎng)站配套建設(shè)；并以虛擬真實為特征不斷優(yōu)化教學軟件，使學生能主動式獲取知識，從而更符

3、合認知規(guī)律，滿足學生個性化的自主性和探究性的學習。在教學方法上，以三維造型設(shè)計作一條主線貫穿于課程教學的始終，全面推行以創(chuàng)新實踐為主、課堂教學為輔的教學模式，大大提高了學生的空間思維和創(chuàng)新設(shè)計的能力，培養(yǎng)了學生的工程素質(zhì)。2）作為成果應(yīng)用的外延，開創(chuàng)了工程制圖國際化教育與合作的新局面。通過與國際圖學界的廣泛交流合作、引進和消化國外原版教材、開展雙語教學，聘請資深國外圖學教授授課，使我系教師素質(zhì)得到提高。依托教學科研更新和充實教學內(nèi)容，不僅使創(chuàng)新教學的應(yīng)用得以延伸，同時也深化了創(chuàng)新教學，為學科的跨越式發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并為教師的教學和科研開辟了廣闊的空間。1基本內(nèi)容1.1 計算機繪圖與傳統(tǒng)教學兼容

4、并重，三維造型設(shè)計為主線融會貫通為了充分體現(xiàn)教學內(nèi)容的基礎(chǔ)性、先進性和科學性的基礎(chǔ)上，我們將計算機繪圖貫穿于教學的始終與傳統(tǒng)教學內(nèi)容有機融合，以創(chuàng)新三維設(shè)計為主線，實現(xiàn)實體造型設(shè)計與投影繪圖相結(jié)合，個人學習與分組合作相結(jié)合，課堂講授與實踐、討論、報告相結(jié)合，從而增強培養(yǎng)學生對圖形的理解、認識和表達的工程素質(zhì)。在學期初就引入三維造型并貫穿于始終，學生自行組織成為團隊，進行構(gòu)思、設(shè)計、造型、出圖、書寫報告、班級演講等完成全過程的訓練。強調(diào)自行組織和負責，強調(diào)設(shè)計的自主性、創(chuàng)新性和實用性，在不考慮材料、工藝等條件下，讓學生自由發(fā)揮，以培養(yǎng)學生形體設(shè)計和表達能力以及組織能力和團隊精神。為了提高學生的創(chuàng)

5、新創(chuàng)造能力，在實踐教學方面，除了教學實踐環(huán)節(jié)中的手工儀器繪圖、零部件測繪、草圖訓練和計算機繪圖、形體構(gòu)思訓練之外，還開展了豐富的第二課堂活動，如不定期地組織學生到設(shè)計部門和軟件公司參觀，協(xié)助學院舉辦AutoCAD技能大賽和指導學生參加全省以至全國的挑戰(zhàn)杯賽和其他設(shè)計比賽，要求學生撰寫和發(fā)表科學論文等，并鼓勵和吸收學生參與教師的教學科研活動，這些活動強化了教學效果，擴大了學生的眼界，激發(fā)了學生的創(chuàng)造性和學習興趣。每一年級都有學生參加教學科研和開發(fā)活動，有些學生（如機械設(shè)計2001級學生鄭麗佳、褥銅）從一年級到四年級一直老師的指導下參與工程制圖多媒體軟件及網(wǎng)站的開發(fā)工作，自身能力得到很大的提高，在

6、2004年廣東省首屆大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中，鄭麗佳、褥銅同學榮獲一等獎。1.2 立體化的教學資源營造創(chuàng)新教學的最佳環(huán)境創(chuàng)新教學得以順利實施，前提在于建設(shè)了全套與之配合的教學資源；從出版教材、開發(fā)課件到教學網(wǎng)站的建設(shè)，構(gòu)成立體化、系列化的教學資源系統(tǒng)。自2000年以來，正式出版了與課程改革相適應(yīng)的3套教材、習題集和配套光盤，編印了三套用于雙語教學的選自英文原版教材的講義。出版的教材在國內(nèi)擁有廣泛的用戶，三年來，主編的教材和開發(fā)的多媒體教學光盤由華南理工大學出版社發(fā)行，教材9.4萬本，學生版光盤2.35萬套。其中畫法幾何與機械制圖教材多媒體教學光盤獲得中國工程圖學學會優(yōu)秀獎。完成開發(fā)了4套工程制

7、圖系列多媒體課堂教學軟件，軟件遵循現(xiàn)代教育理論和方法，體現(xiàn)系統(tǒng)工程思想和現(xiàn)代教育規(guī)律，對教學內(nèi)容的重點難點、信息素材的整合、教學藝術(shù)的呈現(xiàn)等有較好的把握，多次獲得部級、校級優(yōu)秀CAI軟件獎，其中教師版工程制圖教學軟件在全國圖學界享有盛譽，在全國高校廣泛采用（用戶學校104所，包括中國科技大學、浙江大學、西安交大等），軟件的先進性和創(chuàng)新性得到工程圖學界的專家們的較高評價。自主開發(fā)了虛擬真實的基于VRML工程制圖主動式教學網(wǎng)站為創(chuàng)新教學提供了支持環(huán)境。軟件和網(wǎng)站的創(chuàng)新點主要在于應(yīng)用了虛擬真實技術(shù)，有益于學生自主學習，主動獲取知識。學生版CAI軟件使學生隨時可以進行個別化的自主學習，自行選擇學習內(nèi)容

8、和控制學習進度。1.3 雙語教學，補充創(chuàng)新教學的內(nèi)涵 在當前教育趨于國際化的大環(huán)境下，高校開展雙語教學成為創(chuàng)新教學改革中的嶄新課題。我系執(zhí)行雙語教學已三年，引進和編寫了三本英文講義，開發(fā)了英文軟件，雙語教學取得顯著成效。從2002年起，在部分專業(yè)（如機自、計算機、信息工程、國貿(mào)、自動化等）開展了工程制圖雙語教學，教材與習題集均有中英文版本，課堂教學軟件也有中英文版本，考試也采用英文題目。而且，學生的設(shè)計報告及論文多采用了英文，多數(shù)小組也用英文作演講。半數(shù)學生能在課程結(jié)束的時候聽懂全部英語，其余也能聽懂教學內(nèi)容。雙語教學完全是與以三維造型設(shè)計為主線的創(chuàng)新教學齊頭并進的，因此，雙語教學成為創(chuàng)新教學

9、的有益補充。1.4 國際化道路，創(chuàng)新教學的外延為了順應(yīng)教育國際化的趨勢，我系積極開展國際學術(shù)交流合作，與國外多所大學建立了教學、科研方面的長期合作關(guān)系。2000年至今，獲得在科技部立項的中國與波蘭合作的基于教學改革的科研項目兩項：計算機繪圖在工程圖學中的應(yīng)用研究和虛擬真實技術(shù)在工程圖學中的應(yīng)用研究，開創(chuàng)了工程圖學界與國外大學合作研究的先例。2003年春波蘭克拉克夫工業(yè)大學教授Renata Gorska博士來我系講授工程制圖和三維可視化技術(shù)。華沙工業(yè)大學、克拉克夫工業(yè)大學、格但斯克工業(yè)大學的7位教師來過我校進行工程圖學方面的學術(shù)交流與合作。我們自主開發(fā)的教學軟件被翻譯成波蘭文，應(yīng)用于格但斯克工業(yè)

10、大學的工程制圖課堂教學。我們與美國密執(zhí)根大學和普度大學互相交換了工程制圖教材，并贈送了我系開發(fā)的教學軟件。近年來，我系左宗義、馮開平教授三次前往歐洲多所大學講學，作了多場學術(shù)報告。我系許多人教師次參加了國際圖學教育研討會。這些交流與合作，使我們的教師增長了見識，開闊了眼界，素質(zhì)得到很大的提高，不僅有力地促進了創(chuàng)新教學，同時也擴大了我校在國內(nèi)和國際圖學界的影響。2 實踐效果 21 教學效果評價 工程制圖課程的創(chuàng)新教學模式，遵循了現(xiàn)代教育思想，以創(chuàng)新為目標，從教學思想的深入探討、教學內(nèi)容體系的優(yōu)化組合、現(xiàn)代教育技術(shù)的綜合利用、課堂教學的改革實踐以及引導學生課后創(chuàng)新活動等方面，進行了不斷的探索、積累

11、和發(fā)展，取得了顯著的效果。通過對學生的調(diào)查與測評統(tǒng)計（表1，表2），可看出學生對這種創(chuàng)新教學模式非常歡迎，從學生的創(chuàng)新性設(shè)計和綜合測評的結(jié)果，可以感到學生的創(chuàng)新能力得到較大地提高。與此同時，通過開展一系列創(chuàng)新教學活動，教師的知識結(jié)構(gòu)得到更新，教學水平和科研能力大大提高。近年來，已有多人次參加國內(nèi)外各種學術(shù)會議，并在國內(nèi)外的學術(shù)刊物和學術(shù)會議上發(fā)表多篇論文，整體師資水平有了顯著的提高。表1 開展創(chuàng)新教學效果學生調(diào)查統(tǒng)計 項 目好較好一般差分組教學是否好100%計算機繪圖講解是否合適86%8%6%課堂教學方式是否受歡迎90%10%是否掌握了課程的主要內(nèi)容80%15%5%是否增加學習興趣100%雙語

12、教學是否受歡迎70%10%15%5% 班數(shù)：9 學生人數(shù)： 358表2 工程制圖雙語教學的實施效果評價項 目非常滿意比較滿意不滿意教材及輔助資料90%10%0%外籍教師授課方式90%10%0%本國教師授課方式80%20%0%授課形式85%13%2%教學氛圍85%10%5%綜合知識獲得85%12%3%課時設(shè)置89%10%1%外語水平提高75%15%10%專業(yè)視野開拓95%5%0%自信心獨立性提高90%5%5%語言交流能力提高80%15%5%原理掌握和應(yīng)用90%5%5%獨立完成設(shè)計85%10%5% 1）國內(nèi)專家同行的評價前教育部教材編委會成員鄺樹芬教授評價說，“你們近年取得的成就巨大，學科和課程有

13、了很大的發(fā)展”。本校督導員王小鳳教授在聽了我系左宗義教授的課后，對工程制圖采用多媒體計算機輔助教學十分贊賞，說：“就連我這樣的外行都能理解教學的內(nèi)容。采用多媒體計算機輔助教學，能大大加速學習的進程。”廣州大學黃水生教授評價說，“廣東工業(yè)大學圖學與數(shù)字媒體工程系用現(xiàn)代化的教學思想和技術(shù)手段，改變了傳統(tǒng)的教學模式，通過采用計算機多媒體軟件和網(wǎng)上虛擬真實教學軟件輔助教學，創(chuàng)建了一套面向未來的現(xiàn)代教學模式，實現(xiàn)了以學生為本的教學理念，教學質(zhì)量得到全面提升，大大地提高了學生的空間想象力和設(shè)計創(chuàng)新能力。” 2）學生評價 雙語工程制圖班的計算機專業(yè)2002級學生邵林翰、梁海在課程總結(jié)中寫道：“使用多媒體給課

14、堂增添了活力，使多媒體的優(yōu)勢得到極大的體現(xiàn)。不僅提高了我們對于這一學科的興趣和對這一學科的更深刻理解，還提高了我們的綜合素質(zhì)。現(xiàn)在我們實現(xiàn)了類似全英語教學的教學方式。我們慢慢地適應(yīng)了這種學習方式并對它產(chǎn)生濃厚的興趣?！毙畔I(yè)2002級張惠華寫道：“左老師的教學真是精彩絕倫。其中雙語教學更是十分精彩。我學到的知識是比其它班的同學要多很多，因為我在課堂上可以鍛煉自己的英語聽力，不只是工程制圖這一門課程的知識。而且，老師使計算機制圖融入工程制圖的方法更是使我們和世界的高科技接軌?！?21 教學效果的影響創(chuàng)新教學模式在我校已經(jīng)全面鋪開并取得良好的效果。2003年，工程制圖獲廣東省精品課程稱號。由于我

15、系在國內(nèi)外，尤其是在對外交流與合作中在國際圖學界的影響力，于2004年8月成功主辦了第十一屆幾何與圖學國際會議，會議取得圓滿成功。來自14個國家的130名代表參加了會議。同時，更多的國外大學紛紛要求與我們合作。2004年2月，德國不來梅大學Friedrich教授來我校開展學術(shù)交流、授課、報告等活動，與我校合作進行E-learning方面的研究。目前，F(xiàn)riedrich教授已被聘為我?？妥淌?，每年將來我校講學12個月。2004年8月，國際幾何與圖學會主席Gunter Weiss教授和副主席Stachel教授來我校進行學術(shù)交流。頻繁的國際交流與合作說明了我系的教學與科研正在與國際接軌，也充分說明

16、我們的成果-創(chuàng)新教學模式已經(jīng)產(chǎn)生的巨大影響。 3 理論水平 工程制圖課程的創(chuàng)新教學研究是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要與時俱進，緊緊圍繞著培養(yǎng)創(chuàng)新、創(chuàng)造型人才的教學目標不斷更新與發(fā)展。工程制圖課程的創(chuàng)新教學模式從根本上打破了傳統(tǒng)的僵化的教學模式，通過一系列創(chuàng)新教學方式，塑造了一個全新的教與學雙向互動的教學環(huán)境。從教育學、心理學、行為科學的角度來說，這種靈活互動、以創(chuàng)新實踐為主的新型教育模式更符合人的認知規(guī)律，更有利于素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的實施。在這種創(chuàng)新教學實踐中，教師和學生實現(xiàn)了真正意義上的教學相長。4 推廣價值 工程制圖創(chuàng)新教學模式在工程制圖教學體系、內(nèi)容、方法、手段等方面有較大創(chuàng)新，探索了創(chuàng)新教育在人才成長中的作用點，理論上有較高水平。體現(xiàn)了現(xiàn)代教育理論在主動式教學中的作用，研究成果在一定程度上驗證并豐富了教育學、創(chuàng)造學、