新工科背景下土木工程制图课程教学改革探讨

杨福剑 赵浩楠 刘少峰 冯晓九 马天畅

摘要 土木工程制图作为土木工程专业重要的专业基础必修课，实践性要求很高，传统的教学模式已无法满足新工科背景下培养应用技术型人才的要求。如何在有限的课程时间内改革教学模式以培养应用技术型人才，值得思考。以此为背景，文章通过分析现有课程在教学内容和教育方法等方面存在的问题，针对土木工程制图课程教学改革进行探讨，提出提高该课程教学质量的教学改革方法。

关键词 土木工程制图；新工科；教学改革；教学方法

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.6.034

随着我国经济的快速发展，新一轮科技革命和产业革命的开展，“新工科”理念的推进，标志着我国的高等教育迈入了高质量发展的新时代，同时也意味着新时代我国高等教育改革站在了新的历史起点上。在“新工科”理念的背景下，一些传统的学科，包括土木工程专业的课程教学亟须改革创新。土木工程制图是土木工程专业学生最早接触的专业基础课程之一，是大学阶段启蒙学生工程意识，建立工程概念、培养空间思维能力的课程[1]。

我国高等教育的传统模式是课堂上大多以老师讲课为主，学生参与度低，且留给学生思考及实践的时间极少，大部分学生在课后都不会主动进行相关实践操作，从而导致学习效率不高、基础知识掌握不牢。为适应“新工科”理念，高等教育课程改革刻不容缓[2]。“新工科”理念是将专业知识、相关技能应用于社会实践，应用技术型人才的培养模式特点是以实际生产的需要为核心同时重视教育中的实践环节。在这种时代大潮之下，土木工程制图课程作为一门既强调理论又注重实践的课程，对于该课程教学改革方面的研究具有重要意义。

1土木工程制图教学现状及问题

土木工程制图课程的授课内容可分为画法几何和土木工程制图两个部分，画法几何部分以培养学生的空间想象能力、逻辑思维能力及对三维立体空间几何形体的思维能力为教学目标，它是土木工程制图投影理论的基础，具有实践性强、理论复杂的特点。土木工程制图部分以了解空间形体的形象、掌握绘制和阅读专业工程图样的基本功，培养学生养成标准化意识与严谨的工作态度为教学目标。图纸是从事土建类工作相关技术人员的一种重要的语言，它化抽象为具体，是工程界交流表达的重要工具，同时也是工程施工管理等必不可少的技术资料[3]。因此，就要求学生在学习课程过程中严格要求自己，严谨细致。

1.1教学内容繁多，但学时少

随着高校教育改革的推进，压缩了土木工程制图课程的课时。土木工程制图课程内容相对较多且画法几何部分概念抽象，导致教师在授课过程中只能采取“满堂灌”的形式，教学效果并不理想。土木工程制图重理论和实践，光是听课是无法让学生真正的学会读图和绘图。大多数高校的土木工程专业在大一时并没有细分，通常是在“大土木”的模式下，而专业课往往是从大二才开始授课，此时大多数学生不了解专业相关知识也不懂结构。教师在授课时需要对土建相关知识进行讲解，这就导致授课内容的增加且授课跨度增大。

在大学期间教师与学生的交流通常被局限于课堂教学时间，如果教学任务繁重，留给师生交流的时间往往只有课间十分钟。有些学生会主动找老师交流，但大部分学生往往选择不交流。师生缺乏交流，这就导致学生的疑难问题日益累积，进而对该课程产生畏惧。课堂内容多，课后作业多，大多数学生敷衍完成，且课后学习效率远不如在课堂上。尤其是对于学习态度不积极的学生，课后布置的作业并没有太大的锻炼价值[4]。

1.2教学内容与现实需求不符

现在国家处于大力发展城乡基础设施建设的新时代，产生许多新的生产工艺技术，而学校安排的教学内容并没有与实际生产相结合，学生也无法及时学习到最新的施工工艺技术。目前高校土木工程制图课程的教学还是采用传统的教学模式，在授课时没有将先进的生产工艺与课堂内容结合，因此满足不了当前“新工科”背景下培养应用技术型人才的需要。

1.3教学方法落后

对于刚进入学校的大一新生来说，由于没有相应的专业知识储备且缺乏生产实践基础，很难真正地理解抽象的理论知识，实践环节有利于学生对老师的授课内容更好地消化、运用。削减习题课和制图课等实践环节一方面影响了该课程的教学质量，另一方面也削弱了学生的创造能力。土木工程制图的传统教学方式是以PPT展示的教学形式来呈现教学内容，而该课程又涉及许多三维结构，用二维的PPT图片或图纸对三维的结构进行解释，学生感受不直观，无法真正理解教师所教的内容。

1.4学生对该门课兴趣不高

土木工程制图课程通常安排在大一學年，学生对新的环境、新的授课模式还未完全适应，并且大学老师的授课方法不同于高中时一个知识点反复讲解，而是节奏快、内容多，学生没有一定的知识积累，面对这样一门课的时候，往往感到畏惧甚至产生对该课程的消极情绪，这将直接影响该课程的教学质量。

学生刚开始认为这门课程是学习建筑、桥梁等制图，但随着课程的深入学生发现课程教授的是难度较大的投影理论方法，与想象的内容存在一定的差别。并且他们由于没有经历过相关实习，没有学习过工程结构相关的课程导致对结构构件没有一定的理解[5]，而缺乏一定的想象能力，因此大部分学生反映这门课程难度较高，学习效率不高、听课效果较差。

1.5考试评价系统不健全

对于课程考核，有少部分老师以最终期末成绩作为课程的考核方式，忽略过程性考核，以至于学生在实践、上课讨论互动环节积极性不高，从而学习成绩和空间想象能力也得不到提高。虽然大多数老师采用期末与平时成绩相结合的考核形式，但是由于平时成绩占比较低，也会导致部分学生认为期末前几天复习就会拿到相应学分，在上课时不认真听讲，平时习题不认真做。为了得到高分，很多学生把大部分的时间用在期末考试前的习题练习上，从而忽视了实践环节的训练。

2土木工程制图课程教学改革的建议

2.1调整教学内容，适应时代发展要求

高校为培养应用技术型人才，应摒弃传统“填鸭式”教学理念，在课堂上多让学生讨论，从而激发学生的求知欲，锻炼学生的思考能力。在授课内容上应多贴合生活实际，扩展课外内容，尤其是在进行理论部分的教学时更应该从身边的实际出发，建立教材与实际工程之间的联系。此外，应打破学生认为理论部分与工程制图无关的想法，在授课时将这些晦涩难懂的理论知识穿插于实际工程的应用中。现实工程案例的学习能让学生更直接地了解专业知识如何在工程实例中运用，同时也更明确教学目标，增强学习效果。

空间想象力能力的培养，一是要善于观察，二是要勤于思考，三是要勤于动手。在讲授课程时，教师要对学生的空间想象能力进行重点培养，具体方法可以借助于紙板、橡皮泥等工具，对教材中工程图样加深理解。在课堂中注意由浅及深、由表及里、循序渐进，在授课过程中要特别注意侧重点的划分。

2.2改革教学方法，提升教学质量

新工科背景下，高校课堂教学也应顺应时代大潮，制订授课新计划，优化教学环节，加强过程考核。教师可采用分组学习、任务驱动的方法，将学生的平时成绩依据小组表现、课堂成绩、课后作业、习题成绩来评定以此激励学生相互帮助，共同学习。除此之外，讲课内容应与课后作业相结合，教师可以按照学生课堂练习及课后作业的完成情况，采用差异化教学和个别化指导的教学方法，同时也可组织学生开展课后讨论及专业汇报活动[6]。

随着网课、云课堂逐渐进入大学的日常授课中，上面所说的课程内容与课时不匹配问题，可以通过线上线下教学相结合的方式来解决。线下教学即教师当堂讲授内容，线上教学可以通过“慕课”“学习通”及发布视频训练来完成。参考做法如下：线下课堂进行知识理论讲解，课后布置习题及实践练习使学生进一步消化课程内容，同时提供相应的线上网课视频供学生学习，教师可以在网上对学生提出的问题进行答疑解惑。线上线下课堂相结合的模式，不仅为教师争取了授课时间，还给学生提供了进一步学习的平台，有助于对学生自学能力、思考能力的培养。

随着CAD、BIM、Solidworks技术的引进，教师在授课过程中应增强自己的计算机绘图能力，将这些软件引入课堂，给学生演示如何虚拟实现二维图纸与三维模型之间的转换过程，增加教学的丰富性、生动性。通过电脑去展现人脑无法想象的空间几何体关系，在三维建模过程中学生的空间想象能力也会不断得到提高，不仅可以较好地学习本课程，还能为之后CAD的学习打下基础。另外也可以引进翻转课堂的教学模式，对推动课堂效果也有积极的作用。

2.3改变教学理念，增加思政教育

向“以学生为中心”的成果导向式教育模式（Outcomesbased Education， OBE）转变。通过课内外教学，培养学生适应未来的能力。在课堂上，教师应学会观察学生的状态。师者，所以传道授业解惑也，教师只有了解学生的疑惑才可以解答他们的疑惑。自学是当今社会不可或缺的一种能力，教师在授课过程中注重学生的主体地位，有利于培养他们的自学能力，提高教学质量。对于相对简单的题目、案例，可以鼓励学生上台去讲，这样不仅可以培养学生的思考能力，还可以活跃课堂的气氛。

师者，不仅仅是学生学习的引导者，也是学生人生道路上的引导者，作为教师更该在课堂上传输正确的世界观、人生观、价值观。在课程教学过程中，找到契合点将思政元素融入专业知识的教学当中。具体来说，土木工程学科与我们的生活息息相关，且无处不在，教师在授课过程中挖掘思政素材，例如可以引入工程实例（如某工程事故）来告诫学生，作为一名土木人应当遵守各项国家相关标准，保质保量进行工程开发建设。通过这些工程实例的讲解来提高学生的责任心，树立正确的工程观念。

3总结与展望

土木工程制图是土木工程类专业学生的基础课程，贯穿于日后的专业学习、课程设计、毕业设计及工作中。目前，土木工程制图课程教学存在教学内容与学时不匹配、学生兴趣不高、缺乏空间想象能力、教学方法落后等问题。可以用将工程实例贯穿课堂、引入课程设计、线上线下教学相结合等方法应对。如何保证教学效果、教学质量，是高校教师在教学过程中需要不断思考的问题。

综上所述，为满足应用技术型人才培养模式的需要，高校的土木工程制图专业课程教师需要结合现状、顺应时代大潮，以更先进的教学思想、教学方法将该课程的教学落到实处，保证教学质量。

基金项目：教育部产学合作协同育人项目（新工科）（202002129001）；常州大学教育教学研究课题（GJY2020044）。

参考文献

[1]杨万理，王宁，赵莉香，等.新工科背景下土木工程制图教学改革探索与实践[J].大学教育，2022（3）：101-106.

[2]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）： 1-6.

[3]李亚丽.基于向应用技术型高校转型下有关画法几何与工程制图课程教学改革[J].四川水泥，2016（6）：311，265.

[4]陈晶，柴敏.“画法几何与工程制图”课程教改探讨[J].福建建材， 2017（10）：107-108.

[5]王一鸣，王浩璇.应用型本科《画法几何与土木工程制图》课程教学改革[J].武汉船舶职业技术学院学报，2019，18（2）：43-46.

[6]姚爽，赵亮.《画法几何与土木工程制图》课程的现状分析及发展探索[J].河南建材，2021（4）：149-150.