新工科背景下工程识图课教学改革研究

邱秀丽，许胜才，苏 莹

（贺州学院 建筑与电气工程学院，广西 贺州 542899）

随着新经济的蓬勃发展，企业对人才的实践能力和创新能力都提出了更高的要求［1］167。为此，教育部于2017 年推出新工科建设计划，“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”也于同年相继发布，明确了我国高等工程教育改革的方向［2］135。“新工科”提出要从产业发展趋势、产业需求、技术发展、学生志趣等多方面出发进行建设［3］24-25，并强调地方高校人才培养要注重工程教育的实际应用以及对产业发展的服务与支撑作用［4］11。

随着社会的发展，建筑行业逐步走向信息化、装配化和工业化［5］31。装配式建筑作为新工科“智能建造”的重要组成内容，是推动建筑业绿色发展、转型升级、实现新型工业化的关键［6］107，我国从国家到地方出台了一系列政策予以支持。高校每年有大量建筑类毕业生，但装配式建筑人才当前仍然存在巨大缺口，且已经成为影响建筑行业发展的主要障碍之一［7］80。归根结底，高校的人才培养未适应产业发展的新需求，装配式建筑人才培养课程需要进行改革。新工科背景下，“工程识图”课程必须将装配式建筑识图能力培养纳入课程目标中，同时要注重学生实践能力、空间思维能力、自主学习能力的提高以及综合素质的培养。课程在实际教学中还存在一些不足，这些不足在装配式建筑产业发展、人才培养质量需求升级的当下显得更为突出。为此，需要从“工程识图”课程存在的问题出发，融入新工科人才培养理念，以目标为导向进行课程改革与实践，提升教学效果和人才培养质量，为地方高校装配式建筑人才培养课程改革提供参考。

工程识图能力是装配式建筑人才必须具备的核心能力之一，无论是从事设计、施工、监理还是造价，均要求学生对工程图纸具备较好的识读能力和工程运用能力。当前，极个别地方高校在工程识图能力培养中还存在行业标准融入不足、创新型教学资源缺乏、课程教学设计不合理、考评方式单一等问题。

（一）行业标准融入不足

装配式建筑作为国家建筑行业的热点，仍然存在较大的人才缺口，地方高校应发挥服务产业的职能，培养适应社会和产业需求的装配式建筑应用型人才。但实际状况是，高校课程知识体系更新速度往往跟不上行业发展速度，装配式建筑人才培养相对滞后，无法满足行业对工业化专业人才的需求［8］219-220，装配式建筑人才大多是传统土木类人才就业之后依靠企业投入较高成本培养起来的。“工程识图”重在对工程图纸制图规则的解读和掌握，教学内容涉及建筑行业标准图集与相关规范，需要融合现浇与装配式建筑识图知识。当前课程存在装配式建筑识图标准在原有知识体系中融入不足的问题，导致高校培养的学生看不懂装配式建筑施工图，人才培养与产业发展需求契合度不高。

（二）创新型教学资源缺乏

“工程识图”能力培养的难点在于读懂抽象的二维图纸，并在认知中建立图纸和实体的对应关系，这就需要学生具有较强的空间思维能力。然而地方高校生源质量相对较低，许多学生难以将工程图纸与工程实体对应起来，以致对知识点理解深度不够。为此王立群提出通过实际工程项目，让学生将工程图纸与工程实体有效地对接与联系［9］142。但由于实际工程项目存在资源时效性及组织参观的资金来源困难等问题，该方法具有较大的局限性。王仁田提出了通过扫描二维码获取资源平台上的三维模型，一定程度上能够实现工程识图立体化教学［10］46-47，其不足之处在于需在联网状态下进行。杨万庆提出在教学过程中引入AR 技术，通过手机App 扫描AR 教材中的图形来呈现可视化BIM 模型，教材使用的图片自带立体效果，可以更全面地实现建筑构件模型的具体化，且该方法无需联网，呈现效果显著［11］58-59。采用适宜的创新型教材是打破教学局限性、将抽象图纸形象化、提高学生空间思维能力的有效路径，但市场上装配式建筑识图AR 教材缺乏，限制了课程教学的改革与创新。

（三）课程教学设计不合理

“工程识图”除了培养学生识图能力，还应培养学生的实践能力和工程应用能力，从而能够将理论知识运用到设计、施工、监理、造价等专业岗位中。“新工科”提倡高校分类建设，对地方高校的定位以培养应用型人才为目标，区别于中高职院校以及“985”“211”高校，地方高校应在理论和实践教学中找到平衡点，打造自己的特色优势和立足点。如采用“做中学”的教学方式，组织引导学生在实践活动中学习，既能更好领悟教材知识和完善认知结构，又可以提高学生实践操作能力［12］77-79。然而许多地方高校由于场地、资源、师资等限制，实践教学设计不合理，难以在课程教学中提高学生工程实践能力。此外，目前高校普遍采用“老师讲，学生听”的线下授课方式，仍然是以教师为主体，未真正践行“以学生为中心”的教学理念，无法有效发挥学生的能动性，也不利于学生自我学习意识的培养。

（四）考评方式单一

课程考评的目的不单是考核评价学生的学习效果，同时也便于教师根据教学成效持续调整教学。赵炬明研究了美国的“形成性评价”考核方法，对学生而言，该方法可以有效评价学生学习成效，及时给予学生反馈并促使学生更好地学习；
对教师而言，可帮助教师明确教学中的不足，指导教师在教学内容、教学方法、教学模式等方面持续调整和改进［13］11-12。该方法与新工科提出的“持续改进”的理念异曲同工，均将学生的学习成效作为主要关注点，且注重教师教学水平的持续提升。目前工程识图能力的考评方式主要是期末试卷测评，考评方式过于单一和固化，难以有效评价学生综合能力，也不利于指导教师在教学上不断改进。因此，针对工程识图“形成性评价”的考评方式有待进一步探索。

在新工科建设背景下对接建筑产业发展需求，针对“工程识图”课程教学存在的问题，需紧扣“天大行动”的行动路线，融入新工科理念，在教学内容更新、教学资源建设、教学方式创新以及考评方式改革等方面开展教学改革。

（一）以技术发展与行业需求为引领，更新教学内容

新工科“天大行动”提出“问技术发展改内容”，将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程。工程识图能力的培养应紧跟建筑业技术发展趋势，在“工程识图”中深度融入装配式建筑制图标准，提升工程识图认知广度。装配式建筑是传统现浇建筑的产业升级，装配式建筑识图以传统现浇建筑识图为基础。在教学过程中，应以现浇建筑识图教学为先，装配式建筑识图教学在后，以便学生在掌握现浇识图知识的基础上，通过对比现浇与装配式建筑的异同快速掌握装配式识图知识，最终同时具备现浇与装配式建筑识图能力，并对行业标准有更深刻的理解。

（二）信息技术与教学深度融合，建设创新型教学资源

新工科提倡根据技术变革建设满足行业发展需求的教学资源，以支撑新工科教育的改革和创新。“工程识图”对接建筑行业发展需求，借助信息技术进步，可从在线课程资源、AR 教材资源、构件虚拟三维模型资源、构件实体模型资源等方面着手建设，支撑“理虚实”（即识图理论、虚拟模型、实体模型）相融合的教学方法改革创新。其中，虚拟模型和实体模型将标准图集以三维模型的方式进行呈现，实现图纸的具体化、形象化，可有效帮助学生在标准图集与模型对比学习过程中，提高学生空间思维能力，构建图纸与模型的对应关系，从而加深学生对工程图纸的理解深度。充分利用信息技术进行资源建设，还有利于降低建设成本、加快更新速度、持续丰富教学资源库，为学生自主学习、理论教学和实践教学提供资源支撑。

（三）理论实践一体化，线上线下相混合，创新教学方式

工程识图课程教学中应注重实践能力和自主学习能力的培养，创新教学方式。以新工科重点强调的理论知识应用和工程实践能力培养为出发点，依据图纸和模型资源合理设置理论与实践一体化的教学模式，实现理论教学与实践教学深度结合、相互促进。工程识图理论教学应为实践教学奠定基础，再以实践教学促进理论知识的消化和吸收，既深化对理论知识的理解，又提高实践操作能力。

具体教学过程中采用线上线下相混合的方式，包括线上任务发布和自主学习、线下课堂教学和实践教学，通过任务驱动落实“学生中心”的理念，引导学生从灌输式“被动学”转变为求索导向的“主动学”，培养学生自我学习意识，增强学生自主学习能力和工程实践能力，拓展工程识图能力的维度。

（四）践行“持续改进”教学理念，改革考评方式

为有效评价学生的综合能力，同时实践学习方法和教学技能“持续改进”的理念，工程识图能力考评采用线上考核和线下考核、学生互评和教师点评等多元化考评方法，综合兼顾期末考核和过程考核，且侧重于过程考核。过程考核包含“实践操作→学生互评→教师点评→反馈和改进”等环节，重点在于对学生工程图纸解读能力及实践能力的评价，尤其注意对学生实践成果的及时评价。评价结果反馈给学生，能够让学生找准知识盲点，深化知识理解，改进学习方法。而教师在评价过程中也能更准确地把握学生知识的薄弱环节，从而调整教学的方式方法。积极探索适合本课程的“形成性评价”方法既能更真实地评价学生阶段性学习成效，也可指导学生的学习方法以及教师教学能力的持续改进。

（一）教学改革实施路线

贺州学院“工程识图”课程以现浇混凝土和装配式混凝土结构识图能力培养为主线，同时兼顾学生其他能力及素质的培养。课程基于现浇混凝土结构和装配式混凝土结构的理论教学与实践教学，设置了四个教学模块并设计了课程教学改革实施路线（见图1），将“理虚实”相融合的教学方法贯穿课程教学各环节，让学生掌握现浇和装配式混凝土结构制图规则，并达成识图能力、工程实践能力、空间思维能力和自主学习能力的提升，加强自我学习意识、团队合作意识的培养。

图1 课程教学改革实施路线

（二）教学改革实践

基于教学需求在原有资源的基础上进一步建设工程识图教学资源，打造丰富的教学资源库（表1），为教学改革实施提供支撑。

表1 工程识图课程教学资源

根据课程教学改革实施路线，采用线上线下相混合的教学方式，以目标为导向对现浇和装配式混凝土结构识图进行理论教学和实践教学。

1.工程识图理论教学

工程识图理论教学以培养学生工程识图能力、自主学习能力、空间思维能力以及自我学习意识为导向，深度融入装配式结构标准图集进行教学内容更新；
推进信息技术和教学深度融合，利用在线开放课程、虚拟仿真技术、AR 教材等进行教学方式创新；
通过在线开放课程平台学习和测评记录掌握学生在线学习数据，加强过程考核。

现浇混凝土结构识图理论教学设计了“自主学习—课堂教学—现场教学”三个环节。在自主学习环节，教师在线发布任务，学生利用在线开放课程、标准图集及虚拟模型（见图2）等资源自主学习识图知识，在线学习数据作为过程考核的一部分；
进入课堂教学环节，对知识重难点进行小组讨论和教师答疑以加深对制图规则的理解；
在现场教学环节，则利用实体模型和图纸进行现场对比，进一步加深学生对工程图纸的认识和理解，培养空间思维能力。

图2 虚拟模型与标准图集对比

装配式混凝土结构识图理论教学与现浇的基本一致，但考虑到装配式结构和现浇结构的区别，课堂教学环节通过虚拟仿真实验中心演示装配式混凝土构件的BIM 三维模型，帮助学生掌握复杂构件和节点的施工图。现场教学环节在装配式建筑工程实践基地进行，将预制构件实体模型、预制构件图纸、现浇构件图纸三者对比（见图3），以便在掌握现浇结构识图知识的基础上，快速掌握装配式结构识图知识。

图3 构件实体模型与图纸对比

2.工程识图实践教学

以强化工程识图能力、工程实践能力和空间思维能力，培养团队合作意识为导向，设置工程识图实践教学。落实“以学生为中心”的理念，创新教学手段，通过分组绑扎建筑构件钢筋实体模型让学生在“做中学”，充分调动学生学习兴趣，激发学生学习主动性，培养其团队协同合作意识。同时，在实践教学过程中注重过程考核，探索“形成性评价”方法，促进教学持续改进。

现浇混凝土结构识图实践教学过程如图4 所示，实践教学实施对象为工程图纸和实体模型，实施主体为学生和老师，实施过程包括三个环节：

图4 实践教学实施过程

第一环节“正向教学”，依据构件的工程图纸，让学生分组将图纸对应的钢筋实体模型制作完成，实现“工程图纸→实体模型”的转化。

第二环节“逆向教学”，让学生对照已经制作好的钢筋实体模型，绘制其对应的工程图纸，实现“实体模型→工程图纸”的转化。

第三环节“师生评价”，对完成的模型和绘制的图纸分别进行“学生互评”和“教师点评”。评价环节可让学生弥补知识盲点，提升学习效果，促进教学持续改进。评价结果作为过程考核成绩的一部分，展示评价出来的优秀模型，增强学生荣誉感，提高学习积极性。

装配式混凝土结构识图实践教学利用贺州学院装配式建筑产业工人培训基地，以培养产业工人的模式，让学生依图完成预制构件制作，熟悉模具的拼装拆卸、钢筋绑扎及埋件预留等流程，从而强化学生识图能力、空间思维能力和工程实践能力。

（三）教学改革成效

“工程识图”课程教学改革在贺州学院的土木工程、工程管理和工程造价专业实施以来，课堂氛围更加活跃，尤其在实践教学环节，学生学习热情显著提高。在实践教学过程中，学生通过完成模型与图纸的相互转化，空间思维能力和实践操作能力得到明显提升；
且在以小组为单位共同完成实操任务的过程中，学生团队协作能力和解决问题的能力都得到锻炼。该课程的教学改革特色明显，成效显著，因而被评为广西线上线下混合式一流本科课程。

新工科强调地方高校应培养专业知识过硬、实践能力强、综合素质高、适应产业发展需求的人才。工程识图课程以新工科的理念为指导进行教学改革，以技术发展与行业需求为引领，融入装配式建筑识图标准，更新教学内容；
将信息技术与教学深度融合，建设符合教学需求的创新型教学资源；
通过理论实践一体化，线上线下相混合的模式，创新教学方式；
践行“持续改进”的教学理念，改革考评方式。课程突破传统、单一的课堂教学模式，以多样化的教学方法和多元化的考核方式，培养学生的识图知识、综合能力和综合素质，课程改革取得了较好的效果。

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