面向大类培养的“工程制图”课程教学改革

马建军 黄林冲 党文刚 杨宏伟

[摘 要] 大类培养是当前“双一流”建设形势下，众多高校对本科教育和培养模式开展的新探索。如何根据大类培养目标，建设好“工程制图”这一工科基础课程，是提升海洋学科群大类培养质量的关键。聚焦海洋学科群在“工程制图”课程教学中面临的学生学习兴趣不足等三大挑战，开展了包含课程顶层设计在内的全面课程改革和探索。通过一系列的教学改革和探索手段，海洋学科群“工程制图”课程的教学效果和学生工程素质得到了较大提升。

[关键词] 大类培养;工程制图;教学改革;探索

[基金项目] 2021年度教育部产学合作协同育人项目“面向新工科和大类培养的海洋学科群组工程制图实践基地建设与探索”（202102213056）

[作者簡介] 马建军（1983—），男，湖北襄阳人，哲学博士，中山大学土木工程学院副教授，主要从事隧道及地下空间工程研究;黄林冲（1981—），男，湖北咸宁人，工学博士，中山大学航空航天学院教授，博士生导师，主要从事重大工程防灾减灾研究;杨宏伟（1988—），男，黑龙江大兴安岭人，工学博士，中山大学土木工程学院副教授，主要从事岩石力学及隧道工程研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）22-0077-04 [收稿日期] 2022-01-13

引言

大类培养这一本科人才培养模式经过多年的探索和试运行，在“双一流”建设的大背景下，已经开始被大量的“双一流”高校所采用，并逐渐拓展到众多的本科院校中[1]。大类培养的模式是，将相近或者相似专业构建成一个学科群组，将同一个学科群组学生进行宽口径的集中培养，夯实学生基础素质，提升后期发展潜力[2]。在大类培养模式下，不少基础课程和专业课程的教学模式和培养目标都需要进行调整和更新，以适应形势，提升培养质量。

针对大类培养模式的运行情况，国内学者以开展大类培养的高校为研究对象，对该模式的效果、问题与困境开展了相关研究。单烨和程春兰以某开展大类培养高校的大一学生为对象，开展了问卷调查，对该模式下本科生面临的困境和教学效果开展了探索，并提出了提升培养和教学质量的针对性建议[3];王韵璐等对高校的大类招生模式开展了全面分析，并对该机制落实的背景和实际问题开展了系统剖析[4];李查结合西北工业大学开展大类培养的实践经验，探索了该模式下存在的问题，并针对性地提出了一些解决措施[5]。由此可见，针对大类培养这一新的本科培养模式及其运行优化问题，国内相关高校学者已经开展了大量的研究和总结[6]。相比传统的分专业培养模式，在大类培养的模式下，“工程制图”等课程的教学模式和培养目标也需针对性地进行调整和改革，以提升教学和培养质量。在“工程制图”课程的教学改革方面，也有大量的实践经验及相关研究。如高崇一等开展的基于OBE（Outcome-Based Education）理念的“工程制图”课程教改实践[7]，马星等开展的混合式教改实践等[8]。这些教学改革有效地提升了传统分专业教学模式下的“工程制图”课程教学质量[9]。但是，在当前大类培养和“双一流”建设火热开展的形势下，亟须针对大类培养中各学科群组的特点，针对性地研究“工程制图”课程的教学改革方法，以提升人才培养和教学质量。

为此，本文以中山大学大类培养中的海洋学科群组为例，针对该学科群学生在大类培养过程中学习“工程制图”课程可能面临的困境和挑战，开展了系统性的分析。在此基础上，本文针对性地提出了包括课程顶层设计在内的多条解决措施，并结合教学实践评估了教改后的教学效果。

一、大类培养下“工程制图”课程教学面临的挑战

在大类培养的培养模式之下，原先按照入学专业划分的班级不再是教学的基本单元，取而代之的是以学科组群划分的试验班。在这一情景下，教学班级人数的大大提升，对教学质量和教学进度提出了挑战。而由于大类培养涉及的学院众多，同一个试验班内的学生后续分流的专业选择也很多，这将导致教学单元内的学生对同一门课程的重要性产生不同的认知，阻碍教学质量的提升。此外，由于大类培养在基础课程教学阶段需要多个学院共同参与、共同协作，也需要引入研究兴趣、学术背景、学术经历不同的教师参与“工程制图”课程教学，这样一来，在丰富“工程制图”课程教学内容的同时，也就制约了课程教学质量的提升。为此，本文针对中山大学大类培养的实际情况和“工程制图”课程的实践经验，对“工程制图”课程所面临的挑战开展系统分析。

（一）后续专业不同的问题

中山大学的海洋学科组群涉及多个学院和十几个“涉海”专业，在大类培养过程中，将在学院层面和专业层面上涉及大量的院际协作。中山大学的海洋学科群所涉专业多为海洋科学和工程相关的理工科专业，“工程制图”是工程语言，也是这些理工科专业中的基础课程之一。

在大类培养中，基础和学科群通识教育阶段结束后，高年级本科生将面临专业选择和分流的问题，不同的细分专业在后续学习中有各自的侧重点和能力需求。在这一情势之下，大一本科生的“工程制图”课程教学，将面临学生因不同的专业规划和专业选择带来的对本课程重视程度有别的问题。在这一问题影响下，选择某些后续对制图能力要求不高专业的学生，将不再重视“工程制图”课程，如此一来将严重影响教学质量。

（二）学习兴趣不足的问题

学习兴趣对学习质量和教学质量具有举足轻重的影响。Harp和Mayer构建了学习兴趣类型体系，在这一体系中，学习兴趣主要由个体兴趣和情境兴趣组成，每一部分包含了多个层级内容[10]。在这一理论之下，学习材料的特征、个人的知识背景和倾向等多个因素都有可能影响学生对“工程制图”课程的学习效果。

由于“工程制图”课程较少涉及严谨的数学推导和理论构建，较多地涉及制图规范、标准等需要识记的内容，课程的知识体系略显生硬。为此，如何对课程内容进行合理的编排，将较为硬性的规范和标准转换为生动灵活的知识体系，对提升学生的学习兴趣至关重要。通过合理安排课程教学，将有效地提升学生的学习情境兴趣，有效提升教学质量，而这一目标的达成有赖于课程材料的组织和有效的教学设计。

（三）师资的问题

结合中山大学海洋学科群的具体特点，可以发现在大类培养的教学实践中，将不可避免地需要引入不同学院和专业的师资，参与“工程制图”等多门专业基础课程的教学实践。在这一背景之下，各教学单元的具体执教教师的教学风格和知识背景，将对教学质量和培养质量有着至关重要的影响。

这一影响可以从两个方面来看，首先，由于这些教师来自不同的专业方向，知识背景和研究经历有着较大的差异，这将导致教师的教学组织和教学编排有所区别，可能同一个学科群内不同教学班级之间的教学质量有着显著差异。其次，由于这些教师的学科背景不同，结合其个人对各自学科的理解和对“工程制图”课程重要性的经验，將有可能影响这些教师在实际授课过程中对课程不同单元的难度把握和教学设计不同。从上述两个方面来看，教师的专业背景和具体课程设计将对学科群内不同教学班级的教学质量有较大影响。

二、改革措施

在大类培养的形势下，“工程制图”的课程教学面临着三重系统性的挑战。如何通过“工程制图”课程教学改革，适应大类培养的新要求，提升教学质量和人才培养质量是一个很迫切的问题。本文中，将从课程顶层设计、教学设计、考核创新、引入课外训练等方面考虑，提出适用于海洋学科群的“工程制图”课程教学改革措施。

（一）课程顶层设计

“工程制图”课程的教学目标是通过讲授工程制图的原理及相关制图规范等理论知识，使学生掌握基本的识图、绘图能力，能够通过图纸与相关技术人员进行技术交流，为后续专业课程的学习及毕业后从事相关的技术工作打下基础。在本文中，通过合理的顶层设计，对课程教学体系和内容组成进行优化，切实提升教学效果。

在教学实践中，为协调学时少而课程内容多这一矛盾，应合理删除陈旧过时、应用面窄的教学内容，压缩画法几何部分的学时，重点介绍点、线、面的投影知识。通过对课程知识体系的重构，有效提升了有限课时的教学效率。在完成共性知识教学内容的基础上，针对我校海洋学科群有关专业，重点介绍海洋工程制图相关知识，以加强学生理论与实践相结合的能力，有效培养专业技术相关素养与技能。

（二）教学设计

在各课时的教学设计中，以课程内容有关的爱国科学家和工程师为导引，有效结合课程思政和课程知识。通过结合具体的实例说明相关知识的重要性和应用范围，通过有机地融合相关专业背景和知识背景，在课程教学和实践中培养学生的制图能力和工程素养。在教学实践中，结合《标注尺寸》《机件表达》等章节养成规范、认真、严谨的制图习惯，培养以制图思维能力来构思、分析和表达工程问题的能力，实现从制图能力向工程设计能力的拔高。同时，以相关实例，激励学生的爱国奉献精神，实现科学思维训练和科学伦理教育等目标，培养学生精益求精的大国工匠精神，并激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

（三）考核方式创新

传统的考核方式可能导致学生过度关注理论知识的记忆，而忽略了工程素养和制图能力两个维度的提升[11，12]。在大类培养的形势之下，培养学生的工程素养与综合素质，通过理论结合实践提升人才培养质量至关重要。通过对“工程制图”课程的考核方式进行创新，提升制图能力和工程素养养成等维度的关注度，切实提升课程教学和人才培养质量。本文提出了综合考核方式：平时成绩（手绘、上机作业、考勤和课堂练习情况等考查）占30%、制图大作业考查占10%、期中手绘考试占10%、CAD上机操作考核占10%、期末闭卷笔试占40%。与传统的考核方式相比，本考核方式中的上机操作部分可以强化学生对实践能力的关注，而制图大作业则可以涵盖重要绘图知识，并培养学生的设计能力。

（四）引入课外训练

在大类培养的背景下，单纯依赖课程知识的学习难以有效培养学生的工程素养[12]。通过利用百花齐放的课外训练和活动平台，可以弥补这一缺陷。针对海洋学科群的特点，采用“工程制图+土木水利及海洋工程”的方式，聚焦工程制图中的共性问题，同时兼顾海洋学科群的专业特色，着力培养学生运用各种绘图手段进行构思、分析和表达工程问题的能力。

（五）初步成效

“工程制图”是中山大学在大类招生背景下面向大类培养的公共平台课程，依托该课程，本文开展了面向大类培养的海洋学科群“工程制图”课程教学改革与探索。在一学期的教学实践后，分析学生成绩表现发现，该课程中某教学单元中学业成绩优秀率高达30%，及格率为99.5%，表明本文有关的课程改革是有效的，基本实现了教学改革的目的。调研走访发现，学生对“工程制图”课程的理解和海洋学科群专业课程的认识得到了切实提升。这充分说明，本课程对学生后续专业课程学习的启发与认知起到了重要作用。此外，学生的工程素养经过课程学习也得的了很大的提升，接近70%的学生在“工程制图”大作业中展现了良好的综合实践能力。上述数据和回访结果表明，本文相关的教学改革措施初具成效。

结语

本文以中山大学大类培养海洋学科群组为例，针对该学科群组在大类培养中“工程制图”课程教学中所面临的挑战，开展了系统性、针对性的剖析。由于大类培养本身存在“宽口径”目标等因素的制约，使得在“工程制图”课程教学过程中，存在着因学生后续专业选择不同，而对课程重要性认识不足，以及学习兴趣不足、课程教师专业背景不同等引起的对教学重点设置存在偏差等系统性挑战。针对这些挑战，本文结合中山大学的特点和海洋学科群组的需求，开展了囊括更新课程顶层设计、革新教学设计、创新考核方式和引进大量课外实践等“工程制图”课程改革路径探索。经过教学实践和教学效果评估发现，采用本文所提出的系列措施后，海洋学科群本科生在“工程制图”课程知识掌握和工程素养养成等维度上有了显著的提升，课程教学效果良好。本文研究成果和实践经验，将为大类培养相关课程改革和教学质量的提升提供参考借鉴。

参考文献

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[8]马星，王赫莹.“工程制图”课程异步SPOC混合式教学设计与实践[J].教育教学论坛，2021（43）：66-69.

[9]曹媛媛，范雪，程蓉.工程制图混合交互式教学改革的探索与实践[J].科教文汇（上旬刊），2021（12）：85-87.

[10]Harp S F， Mayer R E. The role of interest in learning from scientific text and illustrations： On the distinction between emotional interest and cognitive interest[J].Journal of Educational Psychology，1997（89）：92-102.

[11]马建军，黄林冲，陈万祥.“新工科”背景下土工实验教学探索与实践[J].大学，2021（27）：60-63.

[12]马建军，黄林冲，梁禹，等.基于工程素养和学术能力培养的工程地质教学改革探索[J].教育教学论坛，2020（36）：150-152.

Teaching Reform of “Engineering Graphics” for General Training

MA Jian-juna， HUANG Lin-chongb， DANG Wen-ganga， YANG Hong-weia

（a. College of Civil Engineering， b. College of Aeronautics and Astronautics， Sun Yat-sen University， Guangzhou， Guangdong 510275， China）

Abstract： “General training” is a new exploration of undergraduate education and training mode carried out by many colleges and universities under the current “double first-class” construction. How to coordinate the important basic science and engineering course of “Engineering Graphics” according to the construction goal of “general training”， is the key to improving the quality of “large-scale training” of the marine discipline group. This paper focuses on the three major challenges faced by the marine discipline group in the teaching of “general training”， such as lack of interest in students’ learning. Relying on the courses of “general training”， a comprehensive curriculum reform and exploration including the top-level design of the curriculum has been carried out. Through a series of teaching reforms and exploration methods， the teaching effect of “Engineering Graphics” course of the marine discipline group and the engineering quality of students have been greatly improved.

Key words： general training; Engineering Graphics; teaching reform; exploration