PBL教学法在工程制图中的实践与探索

刘阳 王娜 张闻雷 陈亚哲

摘 要：近年来，在工程制图的教学方法上不断的改革，都是在改变教师的教学手段。PBL教学法以问题为基础，强调以学生的主动学习为主。将PBL教学法引入到“工程制图”课程教学中，针对“制图的基本知识”教学内容，通过“组建小组、提出问题、分析解决、实施应用、评估检测”教学步骤，有效地提高了学生们的学习兴趣、主动性和学习效率，从而提升了学生们在日后学习工作的创新能力。

關键词：PBL教学法; 工程制图; 实践应用; 学习兴趣; 主动性; 创新能力

中图分类号：G642             文献标识码：A    文章编号：1006-3315（2021）2-159-002

工程制图是工科学生必修的一门技术基础课，担负着工科学生对设计对象进行表达和空间形象思维能力的培养任务[1]。众所周知，工程图样是工程领域交流、传递技术信息的媒介和工具，是工程界通用的技术语言，作为工科学生必须掌握这种语言。《工程制图》不仅包含投影理论、制图标准、机械图和成图技法等理论性的内容，还涉及零件测绘、课程设计及计算机绘图等需要很强动手能力的实验课程。对刚进入大学的一年级新生来讲，更是极具有挑战性的。

近几年，在工程制图的教学方法上不断的改革，都是在改变教师的教学手段，如计算机教学，多媒体教学等，教师仍然在教学的过程中占据着主导地位，学生们还是作为从属的地位，被动地接受教师提供的知识信息。将PBL（Problem-Based Learning）教学法引入到工程制图的教学中，有助于帮助学生由被动学习转化为主动学习，学生们在解决问题的过程中学习和掌握知识。

1.PBL教学法

PBL是以问题为导向的一种教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式[2，3]。1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创。源于医学课程要求学生记忆大量的知识点，并将知识点应用到临床工作，教授Barrows在课堂设计中打破了传统的单向传授知识的教学方式，要求学生在研究临床病例中自己提出恰当的问题，通过学习知识不断拟定和完善解决的方案，如图1所示。

在PBL过程中，学生以小组为单位进行学习，研究及讨论教师提出的问题、或是学生自己拟定的问题[4，5]。针对需要解决的问题，寻找各方面的知识，理论及方法，然后进行实施以到达在问题解决的同时，获得专业知识的学习及掌握。教师则从神圣的讲坛走到学生中去，在学生们遇到问题时进行有效地启发和引导，以达到问题的顺利解决。

目前PBL已经成为国际上较流行的一种教学方法[6-8]。PBL强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主;PBL将学习与任务或问题挂钩，使学生投入于问题中;它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

2.PBL在工程制图中的应用实践

2.1教学实践

“工程制图”课程的内容是十分适合于采用PBL教学方法的，如“制图的基本知识”“机件表达方法”“连接件”及“常用件”等所涉及的内容与实践紧密结合，教师设置实际的学习问题和任务，学生可以通过小组学习讨论的模式寻找问题的答案，从而学生们达到掌握相应的知识点学习的目的。本次教学实践以“制图基本知识”为例，介绍PBL教学法的具体实施步骤。

2.1.1组建小组。本课程实验班人数88人，3个自然班，设定每组5-6人，要求自由组合成组，共组建15组，每组成员自己选定组长。成组后，发现学生们自发地以寝室为单位成组，这样不仅方便利用时间、空间进行讨论学习，而且减少了组员间的磨合时间，可以更加融洽地展开小组学习。因为在小组学习的过程中，小组成员要进行分工与合作，共同完成学习任务，所以组员间的和睦关系对小组学习是十分重要的。

2.1.2提出问题。课前，此次教学实践的内容在提前一周告知学生，发布小组学习内容《工程制图》中制图基本知识的章节，及学习中国大学慕课（MOOC）画法几何及机械制图课程的链接，要求完成的任务：（1）学生完成慕课堂平台上的相应练习;（2）15分钟的PPT讲解制图基本知识的内容。

2.1.3分析解决。课上，同学以小组的单位，为每组提供3个小木模，如图2、3、4所示，要求每组针对一个模型给出2种视图表达方案，在画图的过程中，遵循制图的基本知识章节中涉及的线型要求，完成木模的三视图的绘制。在小组讨论中，教师不是处在指导地位，而是在小组讨论过程中遇到瓶颈时，进行引导和推进。同学们讨论的内容有：在模型中，都有孔、槽的结构，线型的选择。在确定表达方案的过程中，同学们讨论的结果是：1.木模要平稳放置，这样在投影面上得到更多的木模形状的真实信息;2.在选择投影方向时，尽量避开虚线;3.在教师的引导下，得出在投影方向选择时，尽量在主视图反映更多的结构信息。

2.1.4实施应用。课中，小组成员意见达成一致后，开始分配任务，每位组员完成一个模型视图的表达。如图5、6、7所示同一个模型不同的投影方向的视图，由于课上时间的限制，没有要求学生们进行尺寸标注。完成各自的绘图后，小组成员相互之间进行检查、修改，从而达到学习对基本作图知识内容掌握。

2.1.5评估检测。对15分钟的PPT讲解制图基本知识的内容进行考核。由于时间的限制，现场抽签决定3个小组进行课上同大家分享。小组自行决定是多人讲解或是一人进行讲解，结果有2组是全员参与，每个组员讲解一部分内容。每组结束内容的讲解后，同学们都给予热烈的掌声。最后，教师对制图基本知识的章节知识点进行总结，就学生们没有涉及的知识点详细进行讲解，比如在机械图中粗实线与细实线的线宽比是2：1;在粗实线图线的绘制中，铅笔的具体削制方法;在图线描深的过程中，曲线与直线连接处的画法。

2.2课程实践后反思

（1）这次PBL的教学实践，课前小组对“制图基本知识”内容的学习，通过模型绘制及课上同学PPT讲解，学生们对制图基本知识的内容掌握比较深刻，扎实。这源于学生们在听其他同学讲解的同时，也是在认证自己对此章节内容的理解，而听教师授课的过程中，只是接受知识，没有积极主动地去思考学习的内容。在PPT讲解的过程中，学生们还设计了互动的环节，课上进行了提问，这更增加了学习的趣味性，课堂气氛异常活跃。另外，学生们通过这次PBL的教学实践，提升了对《工程制图》这门课的兴趣，课后学生们都在期待下次的PBL的教学实践。

（2）课后，与学生交流了解到学生们第一次接触PPT的制作，但是同学们通过网上进行自主地学习，课上分享时，PPT制作得相当专业，不仅有详尽知识点的描述，而且在PPT页面的切换及内容的显示都增加了动画效果。这也是PBL的一次很好地实践，发现问题，寻找资源，自行学习，从而解决问题。

（3）教师在PBL课程实践中，起到促进学生学习的作用，走到学生中去，而不是像在传统的教学模式中做课堂的主人。在学生们遇到问题求而不解时再进行推进性的指导，这样增加了学生们的探索问题的兴趣。另外，教师应对学生进行激励，对学生的见解和结论予以肯定及鼓励，可以分发一些小糖果拉近与学生之间的距离。

3.结论

通过将PBL的教学法应用到工程制图的教学实践，能够有效地提高了学生们对工程制图教学内容的掌握及学生们对工程制图的兴趣，促进了学生们自我发现问题、利用多种学习途径解决问题的能力，增强了学生间的团队合作意识，从而提升了学生们在日后学习工作的创新能力。

参考文献：

[1]于得仁，张振伟，刘莹，刘阳.工程图学[M]沈阳：东北大学出版社，2008：2-25

[2]夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M]北京：教育科学出版社，2018：34-57

[3]吴升华.论PBL医学教育模式[J]医学与哲学，2000，21（12）：48-49

[4]陳萍.微课在高校教学中的特点与应用局限[J]科教文汇（中旬刊），2016（7）：29-30

[5]童晓敏.在工程实践教学中实行PBL模式的探索[J]南京广播电视大学学报，2007（3）：21-25

[6]闫利文.基于PBL 的机械工程测试技术教学探讨[J] 常熟理工学院学报（教育科学版），2007，（6）：115-117

[7]栾蓉，高燕，李晓琴.PBL在建筑数字技术课程教学中的应用[J]土木建筑教育改革理论与实践，2009，（11）：123-126

[8]范永立.问题导向学习（PBL）法在市场营销学教学中的应用[J]湖南财经高等专科学校学报，2010，（1）：158-160.