二、成果主要内容
1. 凝练教学思想、改进教学方法，探索形成了工程图学教学新体系
从教与学两方面分析产生难学问题的深层次原因，主要包括机械工程背景知识欠缺，缺乏具有针对性的教学模式，配套教学资源建设不足，空间思维能力难以建立等。
根据产生问题的原因，成果围绕有利于提高学生的空间思维能力为核心制定对策，针对破解难学问题逐点改进教学模式，凝练教学思想，搭建配套教学资源，探索形成了工程图学“425”新教学体系。
课程组早在1998年就开始从工程制图综合教学系统、机械基础课程体系优化等对难学问题开展研究。2001年提出的特点性教学法针对难学问题将主要知识点特殊标记并编制成口诀，提出的板书式综合优化教学模式认识到数字教学的重要性，开始探索数字教学与板书教学的结合模式。随着对难学问题探讨的不断深入，近几年来针对图学课程的自身学习规律提出了图学思维模型以及图感教学法等有针对性的教学改革，逐渐形成了以“教学方法科学化、图学思维模型化、数字教学板书化、教学过程形象化”为主要内容的四化教学模式。
1992年，工程制图课程被评为学校首批优质课程，2004年，工程图学课程被评为山东省省级精品课程。以质量工程建设为平台，课程组构建了工程图学精品课程网站，针对难学问题构建了虚拟网上模型室，制作了画法几何与工程制图习题解答系统等易学易用的网络教学资源。2006年，课程组参与的虚拟工程实训系统完成，解决了石油石化特殊设备难以场景再现等问题。2011年6月，融合图学思维教学理论的《工程图学教程》出版，逐渐形成了针对难学问题的立体化教学资源。
1992年，课程组建立了国内首批计算机绘图教学机房。近年来，投入专项经费购置了以三维激光扫描仪为代表的现代测绘仪器，以此为教学平台，定期组织学生参加图学竞赛并逐渐形成“以赛促学”长效机制，有效的培养了学生的工程意识与创新意识。
经过近十年的研究探索，逐渐形成了针对难学问题的系统化解决方案，构建了“425”工程图学新教学体系。新体系以“教学方法科学化、图学思维模型化、数字教学板书化、教学过程形象化”的四化教学模式为手段，以培养“工程意识与创新意识”两种意识为目标，以掌握“图学表达能力、空间分析能力、现代制图能力、形体创新能力、图学应用能力”等五种图学基本技能为载体，并以配套的立体化教学资源平台为硬件支撑。
2. 创新实践了行之有效的“四化”教学模式
（1）教学理论科学化
破解难学问题首先要运用科学的教学理论。教学理论应有助于将复杂的问题简单化，使学生对问题容易理解与记忆，提高学生的资助学习能力。综合运用建构主义理论、特点性教学、单元化教学、案例教学、图感教学等教学理论，将图学知识单元化、口诀化，将理论知识化难为易、化繁为简；
建构主义理论以学生为学习主体，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构，而不像传统教学那样只是把知识从教师头脑中传送到学生的笔记上。建构主义理论符合以学生为中心的教育教学规律。
特点性教学法总结工程图学知识体系中具有特征性的知识点，将其总结提炼成简单清晰的语句，融入课堂教学或写入教材，使学生容易理解与记忆。特点性教学法符合学生的认知规律。
单元化教学法按照教学计划科学规划教学内容，按照教学内容灵活设置教学单元。单元化教学法将复杂的图学知识体系分解为简单的知识点，易于理解和掌握。
案例教学法运用精选案例引导学生进入某种特定事件、情境之中，组织学生对事件、情境的构成进行积极主动的探究活动，提高学生创造性运用知识分析和解决实际问题的能力。案例教学法为学生提供了直观地教学实例，使解题过程生动形象。
图感类似于手感、语感，是人们对二维图形或三维实体的瞬间思维加工，将图形或者实体结合图学知识，快速地重构实体或者由实体想象视图的过程。运用图感教学法在教学中帮助学生构建主动式图学图式，提高图感应用能力，提高对二维图形和三维实体的快速感知力。
（2）图学思维模型化
图学思维模型化旨在总结工程图学课程的学习规律，提高学生的空间思维能力和解决问题的能力，使得学生在解决图学问题时有章法、有方法。
①构建基于解题过程的一般思维模型。对于一般性问题，首先要抓住题目给定的已知条件，在给定条件基础上结合知识、定理进行逻辑推理，并发现题目隐含的中间条件，由此求解问题。
②构建基于特定问题的特殊思维模型。工程图学习题中会遇到某类特定的问题，用一般性的思维模型难以求解，可以构建锥面模型等特殊形式的思维模型，抽取其特殊规律指导学生解题，培养空间思维能力。
（3）数字教学板书化
单纯依赖板书不利于学生理解形体的空间关系，过分依赖多媒体会导致解题过程演示过快学生跟不上进度，这些都会导致学生对工程图学的学习产生畏难心理。将传统板书具有“解题过程符合从无到有的逻辑思维过程”这一有利于教学的功能本质提取出来，运用于数字多媒体教学，既能充分展示二维图形与三维形体之间的投影关系，又使教学过程循序渐进，降低了课程的学习难度。
该模式首先利用数字化手段展示三维模型，任意角度、任意比例的观看形体的每一个细节，然后借助于数字化绘图软件当黑板演示解题过程，使解题过程随教师的讲解及作图动态展示出来，符合学生听课的认知规律。三维模型与二维图之间可以实时进行切换，使学生了解二维图形的形成过程以及与三维模型的对应关系，对于提高学生的空间思维能力起到了很好的作用。
（4）教学过程形象化
形象化的教学过程有利于学生直观的了解机器的工作原理。成果从现场参观与室内虚拟实训系统两方面入手，现场参观依托校办企业的实际生产现场，了解机器的实际工作流程，了解工程图学在现场实际中的应用；室内虚拟实训系统通过虚拟仿真技术将机器的内部结构剖视化，工作原理直观化。通过两种方式的形象化教学使学生了解常见机器设备的工作原理，增强了学生的工程意识。
四化教学模式从软件平台建设方面将难题化整为零，各个击破。
3．优化建设了基于先进教学理念的特色立体化教学平台
以往的立体化教学资源建设普遍缺乏教学理论的贯穿与渗透，缺乏对工程图学难学问题的针对性资源构建。本成果立体化教学平台的构建侧重于用科学的教学理论作指导，从学生的认知规律出发，构建有利于解决难学问题的配套教学资源。
（1）编写基于图学思维模型、特点性教学法、单元教学法、案例教学法等理念的课程配套教材。
构建针对解决难学问题的教学资源，注重将教学理论用于教学资源的构建，注重教学资源的易用性。运用图感教学理论、特点性教学法、单元化教学法等教学理论编写工程制图教材，编写的《工程图学教程》为“十一五”国家级规划教材，获国家级普通高等教育精品教材。
（2）构建符合教学过程形象化的可视化教学系统。
该可视化教学系统分为现场教学与室内虚拟实训两部分。
①现场教学主要包括三部分，一是依托我校石油工业训练中心开展的石油钻井机械拆装实验，二是依托我校校办炼油厂开展的石油化工设备拆装实验，三是将我校校内的标准生产井场改建成为实训现场，实现石油机械装备的现场参观。
②研发了基于虚拟现实的实训软件。将地下工艺关键部位的工作过程以仿真模拟的方式展示；将大型容器或关键设备采用全剖模式进行展示，学生可直观、系统地了解设备的内部结构及工作原理；通过仿真将抽象的概念转化为可视的形象化模型，帮助学生认知有关设备特性；对石油石化特殊设备难以再现的场景进行还原与分析，实现现实无法达到或高风险实验项目的训练功能。
（3）编写有助于数字教学板书化的数字化教学工具。
该类数字化教学工具主要用于教学中的数字化部分，按照使用功能分为教与学两类。
① 用于教的数字化教学工具。此类教学工具主要突出基础理论知识的演示功能、三维模型的展示功能，以固定动作的程式化教学使用为主。成果开发的该类软件有“画法几何与工程制图电子教案”、“工程制图CAI”、“工程制图测绘课件”、“‘自动变速箱’教学课件”等6套教学系统。
② 用于学的数字化教学工具。此类教学工具主要以学生为主体，突出学生的自学功能。成果开发的此类软件有“画法几何与工程制图习题集解”、“网上虚拟模型室”、“‘工程图学’课程网站”等，其中“‘工程图学’课程网站”为工程图学省级精品课的重要组成部分。
（4）创新实验室及三维数字化培训基地建设
投入专项经费建立了计算机绘图机房，购置了三维激光扫描仪、中视典虚拟仿真平台等先进教学设备，以此为支撑组织学生参加图学竞赛，提高了学生的工程意识与创新意识。成立了“国家制造业信息化培训基地”，为学生提供以图学综合应用为主的“三维CAD应用工程师”培训，通过实际题目培养学生运用软件进行图学综合构型的能力。
基于先进教学理念的特色立体化教学平台从硬件方面为破解难学问题提供了科学的物质保障。
