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摘要：文章提出基于建构主义理论的工程制图教学改革，使学生由被动参与变为主动参与，不断实现从支架内一个重要支点向另一重要支点攀升。同时，纳入结果考核与过程考核进行效果评价，并兼顾拔尖教育思维。教学实践表明，实验组比对照组学生的课堂氛围更活跃，教学效果显著提高。
关键词：工程制图;教学改革;建构主义理论;支架式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）36-0177-02
一、我国工程制图教学改革的现状研究
建构主义理论属于认知心理学的一个重要分支，最早由瑞士心理学家皮亚杰于1966年提出，其后又不断吸收奥苏伯尔（1968）的“有意义言语学习”以及维果斯基（1978）的“最近发展区”等学习理论。中国知网最早有关建构主义理论工程制图的文献发表于2005年，共检索到25篇文献，只占近20年来工程制图教改研究文献总量的0.26%。它主要是一种结合传统教学手段与多媒体教学手段，具备一定情境性与实践性的教学方法。
此外，还可借助互联网技术，采用慕课、微课以及翻转课堂等新型教学模式。国外的三大慕课教学平台主要包括Udacity、Coursera以及edX。国内主要包括中国大学MOOC、学堂在线以及好大学在线等平台。现以中国大学MOOC平台为例，截至2018年4月9日，在其发布有关工程制图课程的单位多达16家，共计19门课程。
本文在慕课资源建设的基础上，遵循建构主义学习理论，采用支架式教学方法，对教学资源建设、教学过程以及考核评价体系进行教学改革，以促进工程制图教学效果的提升。
二、建构主义理论下工程制图教学策略的设计与实践
建构主义理论教学主要有三大教学策略：（1）支架式教学;（2）抛锚式教学;（3）随机进入教学。结合工程制图知识体系的结构特点，发现其存在一个层层递进的紧密框架，适合采用支架式教学法。
（一）搭建工程制图学习脚手架
支架式教学法的首要任务是搭建脚手架，按照“最近发展区”理论构建。它是将个体目前所处的“现有，实在发展区”和经教师指导后所能够达到的“可能，潜在发展区”联系起来。很显然，“最近发展区”由教学创造，通过教学将个体的认知能力不断向前延伸，牵引个体达到更高的认知水平。工程制图知识体系与脉络关系如图1所示。构建的脚手架以点的投影为基础，这是最简单的图形投影。从图1可以看出，整个知识牵引过程始终由前一个知识点汇集而成。学生只需要对前一知识点有深刻的了解，再对后一知识点的学习过程中，教师做好引导工作，学生能够在已有知识体系中不断向更高认知能力攀升。
（二）进入支点学习情境设计
思维是一个过程，进入支架学习的某个支点时，最好能根据支点特征，设计相应的情境，让学生主动进入，了解问题的来龙去脉。现以一个简单箱体两圆柱孔长度方向定位尺寸为例，如图2所示。
图2所示的两圆柱孔长度方向的定位尺寸是初学者的两种常见标注情形。考虑实际加工不可避免地存在误差，假设图2所示尺寸的加工精度分别表示为20±0.01、35±0.01以及55±0.015。按图2（a）所示，大小圆柱孔的误差带为±0.01。按图2（b）所示，大小圆柱孔的误差带为±0.025。虽然两者的基本尺寸均为35，但按图2（b）所示的尺寸标注会给两圆柱孔带来较大的定位误差，因此，图2（a）所示的尺寸标注优于图2（b）。通过这样的情境设计，学生能够深入理解知识点的含义，并能在同类问题中联想记忆，举一反三。
（三）独立探索资源建设与组织
建构主义教学理论强调的是学生自主学习，独立探索。教师的角色是提出问题，适当地为学生提供解决问题的线索和必要的学习资料。近年来，本教研室教师根据多年来丰富的教学经验，对工程制图的重要知识点进行细分与提炼。结合非机类学生教学目标，编写了《工程制图》以及《工程制图习题集》等一系列相关教材。针对脚手架的重要支点，在专门的微格教室进行视频录制。这部分视频资源制作成二维码，学生可随时随地掏出手机扫描学习。
（四）线上，线下师生协作学习
通过微助教网络教学平台，在课堂上构建一个线上/线下师生协作学习模式。每个学生的问题都有机会在这个平台得到讨论，教师和学生均能发表自己的见解，学生还可以在移动终端进行“弹幕”点评，充分地调动协作学习热情。
（五）基础，拔尖教育思维效果评价体系
抛弃依赖期末考试单一考核评价机制，引入过程考核与结果考核相结合的评价机制，同时提出拔尖思维教育模式，即通过组织校内非机类《工程制图》竞赛，對于获奖的学生申请免考。通过顶层设计，将校内非机类工程制图竞赛级别等同省级竞赛，进一步促进拔尖思维教育模式的落实。
三、改革效果分析
改革效果以学生最终的评价成绩为分析数据，实验组采用建构主义理论教学法，对照组采用凯洛夫五步教学法。期末考试试卷由任课教师轮流出题，经教研室集体讨论并由教研室主任最终核对后作为试卷，以确保每学期试卷难度与知识考查点过渡平稳、连贯，对比结果如图3所示。对照组为2016-2017学年春季学期，学生总人数为63，平均分为71.4，标准差为10.5。实验组一为2017-2018学年秋季学期，学生总人数为60，平均分为75.2，标准差为9.8。实验组二为2017-2018学年春季学期，学生总人数为59，平均分为84.8，标准差为8.3。数据表明，实验组采用建构主义理论教学后，60-80分区间占比从63%降到30%，80-100高分区间占比从24%提高到70%，不及格率从13%降至0%。学生的学习成绩得到明显提高，差异也在缩小。从课堂氛围来看，建构主义课堂上，学生参与热情高，发言积极，充分体现学习主动性，显示出建构主义理论教学改革效果。
关键词：工程制图;教学改革;建构主义理论;支架式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）36-0177-02
一、我国工程制图教学改革的现状研究
建构主义理论属于认知心理学的一个重要分支，最早由瑞士心理学家皮亚杰于1966年提出，其后又不断吸收奥苏伯尔（1968）的“有意义言语学习”以及维果斯基（1978）的“最近发展区”等学习理论。中国知网最早有关建构主义理论工程制图的文献发表于2005年，共检索到25篇文献，只占近20年来工程制图教改研究文献总量的0.26%。它主要是一种结合传统教学手段与多媒体教学手段，具备一定情境性与实践性的教学方法。
此外，还可借助互联网技术，采用慕课、微课以及翻转课堂等新型教学模式。国外的三大慕课教学平台主要包括Udacity、Coursera以及edX。国内主要包括中国大学MOOC、学堂在线以及好大学在线等平台。现以中国大学MOOC平台为例，截至2018年4月9日，在其发布有关工程制图课程的单位多达16家，共计19门课程。
本文在慕课资源建设的基础上，遵循建构主义学习理论，采用支架式教学方法，对教学资源建设、教学过程以及考核评价体系进行教学改革，以促进工程制图教学效果的提升。
二、建构主义理论下工程制图教学策略的设计与实践
建构主义理论教学主要有三大教学策略：（1）支架式教学;（2）抛锚式教学;（3）随机进入教学。结合工程制图知识体系的结构特点，发现其存在一个层层递进的紧密框架，适合采用支架式教学法。
（一）搭建工程制图学习脚手架
支架式教学法的首要任务是搭建脚手架，按照“最近发展区”理论构建。它是将个体目前所处的“现有，实在发展区”和经教师指导后所能够达到的“可能，潜在发展区”联系起来。很显然，“最近发展区”由教学创造，通过教学将个体的认知能力不断向前延伸，牵引个体达到更高的认知水平。工程制图知识体系与脉络关系如图1所示。构建的脚手架以点的投影为基础，这是最简单的图形投影。从图1可以看出，整个知识牵引过程始终由前一个知识点汇集而成。学生只需要对前一知识点有深刻的了解，再对后一知识点的学习过程中，教师做好引导工作，学生能够在已有知识体系中不断向更高认知能力攀升。
（二）进入支点学习情境设计
思维是一个过程，进入支架学习的某个支点时，最好能根据支点特征，设计相应的情境，让学生主动进入，了解问题的来龙去脉。现以一个简单箱体两圆柱孔长度方向定位尺寸为例，如图2所示。
图2所示的两圆柱孔长度方向的定位尺寸是初学者的两种常见标注情形。考虑实际加工不可避免地存在误差，假设图2所示尺寸的加工精度分别表示为20±0.01、35±0.01以及55±0.015。按图2（a）所示，大小圆柱孔的误差带为±0.01。按图2（b）所示，大小圆柱孔的误差带为±0.025。虽然两者的基本尺寸均为35，但按图2（b）所示的尺寸标注会给两圆柱孔带来较大的定位误差，因此，图2（a）所示的尺寸标注优于图2（b）。通过这样的情境设计，学生能够深入理解知识点的含义，并能在同类问题中联想记忆，举一反三。
（三）独立探索资源建设与组织
建构主义教学理论强调的是学生自主学习，独立探索。教师的角色是提出问题，适当地为学生提供解决问题的线索和必要的学习资料。近年来，本教研室教师根据多年来丰富的教学经验，对工程制图的重要知识点进行细分与提炼。结合非机类学生教学目标，编写了《工程制图》以及《工程制图习题集》等一系列相关教材。针对脚手架的重要支点，在专门的微格教室进行视频录制。这部分视频资源制作成二维码，学生可随时随地掏出手机扫描学习。
（四）线上，线下师生协作学习
通过微助教网络教学平台，在课堂上构建一个线上/线下师生协作学习模式。每个学生的问题都有机会在这个平台得到讨论，教师和学生均能发表自己的见解，学生还可以在移动终端进行“弹幕”点评，充分地调动协作学习热情。
（五）基础，拔尖教育思维效果评价体系
抛弃依赖期末考试单一考核评价机制，引入过程考核与结果考核相结合的评价机制，同时提出拔尖思维教育模式，即通过组织校内非机类《工程制图》竞赛，對于获奖的学生申请免考。通过顶层设计，将校内非机类工程制图竞赛级别等同省级竞赛，进一步促进拔尖思维教育模式的落实。
三、改革效果分析
改革效果以学生最终的评价成绩为分析数据，实验组采用建构主义理论教学法，对照组采用凯洛夫五步教学法。期末考试试卷由任课教师轮流出题，经教研室集体讨论并由教研室主任最终核对后作为试卷，以确保每学期试卷难度与知识考查点过渡平稳、连贯，对比结果如图3所示。对照组为2016-2017学年春季学期，学生总人数为63，平均分为71.4，标准差为10.5。实验组一为2017-2018学年秋季学期，学生总人数为60，平均分为75.2，标准差为9.8。实验组二为2017-2018学年春季学期，学生总人数为59，平均分为84.8，标准差为8.3。数据表明，实验组采用建构主义理论教学后，60-80分区间占比从63%降到30%，80-100高分区间占比从24%提高到70%，不及格率从13%降至0%。学生的学习成绩得到明显提高，差异也在缩小。从课堂氛围来看，建构主义课堂上，学生参与热情高，发言积极，充分体现学习主动性，显示出建构主义理论教学改革效果。