《現(xiàn)代工程制圖》在線開放課程建設(shè)研究

李雪梅

（桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣西桂林 541004）

0 背景

當(dāng)前隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以工業(yè)4.0 為特征的第四次工業(yè)革命（ The Fourth Industrial Revolution）速度之快、范圍之廣、程度之深前所未有；區(qū)塊鏈、人工智能、 機(jī)器人等一系列新興突破技術(shù)涌現(xiàn)，制造、消費(fèi)、運(yùn)輸和交付體系等傳統(tǒng)的商務(wù)模式被顛覆、被重塑。時代的迭替，意味著教育領(lǐng)域的變革不僅僅是某種教學(xué)方法的創(chuàng)新與改革，而是教育理念、教育體系、教育數(shù)據(jù)及實現(xiàn)方式等教育全系統(tǒng)全生態(tài)的變革。專業(yè)建設(shè)作為“雙萬計劃”和“國際工程教育認(rèn)證”的關(guān)鍵和核心，是高等教育教學(xué)改革的重中之重。一流本科教育培養(yǎng)什么樣的一流人才，一流課程、一流課堂建什么，怎么建？課程建設(shè)是教育教學(xué)改革的核心和重點(diǎn)。

1 現(xiàn)代工程制圖課程面臨的問題

現(xiàn)代工程制圖課程面向大一新生開設(shè)，是工科專業(yè)重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程涉及的專業(yè)有機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械電子、電子組裝、汽車工程、電氣工程及其自動化、電子信息類、自動化類、材料類、環(huán)境工程等，它是學(xué)生必須掌握的一門工程師的技術(shù)語言，也是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)交流的一項基本技能，它由正投影理論、基本體和組合體三視圖、機(jī)件的表達(dá)方法、零件圖、裝配圖等內(nèi)容組成。

目前《現(xiàn)代工程制圖》資源豐富，建有各類精品課程平臺不少，同名教材《現(xiàn)代工程制圖》版本也非常之多，但也面臨以下問題：

（1）目前制造業(yè)的發(fā)展倒逼制圖課程教學(xué)內(nèi)容。目前教材體系、內(nèi)容還多以20 世紀(jì)50、60 年代內(nèi)容為基礎(chǔ)，生硬增加計算機(jī)繪圖內(nèi)容，如何對標(biāo)國際先進(jìn)教學(xué)模式，以高水平教材建設(shè)引領(lǐng)，與工程認(rèn)證專業(yè)教學(xué)目標(biāo)及課程體系改革相配合是其中重要問題之一。

（2）體現(xiàn)“兩性一度”的《現(xiàn)代工程制圖》教學(xué)資源建設(shè)不夠。目前已有的豐富的立體教學(xué)資源，但學(xué)生在實踐任務(wù)完成的過程中應(yīng)能方便地參考如：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、典型案例、范例、考核標(biāo)準(zhǔn)、電子教材等系統(tǒng)化、高階化教學(xué)資源建設(shè)迫在眉睫，基于大數(shù)據(jù)和VR、AI 的基于工業(yè)級的“理實一體、項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”的多維度圖形和結(jié)構(gòu)教學(xué)資源平臺建設(shè)是目前現(xiàn)代工程制圖在線開放課程必須解決的任務(wù)。

（3）交互特色的一流工程圖學(xué)課件服務(wù)線上線下教學(xué)模式改革力度不夠。如何充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)服務(wù)教學(xué)，在現(xiàn)有課件的基礎(chǔ)上，開發(fā)具有交互特色的一流工程圖學(xué)課件服務(wù)線上線下教學(xué)，利用“雨課堂”等教學(xué)工具，促進(jìn)師生課前、課中、課后互動，改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式改革還待深入。

（4）如何深度挖掘現(xiàn)代工程制圖學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)教與學(xué)多種方式自由結(jié)合，改變時間與空間上的禁錮，實現(xiàn)學(xué)生自由靈活的學(xué)習(xí)方式，并通過多重形成性評價考核方式檢驗學(xué)習(xí)效果的課程目標(biāo)還未達(dá)到。

本著以“理實一體、項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”為《現(xiàn)代工程制圖》在線開放課程的教學(xué)理念和模式，結(jié)合大數(shù)據(jù)、VR 和工業(yè)級軟件在線可編輯可重構(gòu)多維教學(xué)課程資源建設(shè)。對現(xiàn)代制造工程對圖學(xué)課程的要求、目標(biāo)定位，課程內(nèi)容優(yōu)化，PPT 等多媒體進(jìn)行制作、測試，全方位基于大數(shù)據(jù)解決多維度階段性自測、在線作業(yè)及題解、線上與線下教學(xué)環(huán)節(jié)安排、課程測試與評價等。

2 現(xiàn)代工程制圖在線課程建設(shè)實踐

2.1 建設(shè)思路

結(jié)合教育部一流課程建設(shè)“雙萬計劃”，我院雙一流學(xué)科建設(shè)，《工程圖學(xué)》課程改革的目標(biāo)為：整合全校的工程圖學(xué)課程教學(xué)，參照美國大多數(shù)高校采用的《Fundamentals of Graphics Communication》（第六版）內(nèi)容，積極吸收和運(yùn)用信息化的知識傳播模式，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、課程模式、教學(xué)方式改革，著力提高課堂教學(xué)效果，充分調(diào)動學(xué)生基于工程設(shè)計學(xué)科的工程圖學(xué)課程的學(xué)習(xí)積極性。通過融合工業(yè)信息化為導(dǎo)向的教學(xué)手段，達(dá)到工程圖學(xué)理論、實踐、設(shè)計、創(chuàng)新的相互統(tǒng)一。

工程圖學(xué)課程改革總體思路的出發(fā)是以學(xué)生為中心，遵循OBE 理念對教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行反向設(shè)計，明確學(xué)生達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)是什么，如何達(dá)到要求，考核內(nèi)容、方式是否科學(xué)有效。同時還讓學(xué)生充分領(lǐng)略產(chǎn)品設(shè)計及圖形表達(dá)等專業(yè)能力的魅力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣和動力，為學(xué)生完成后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

2.2 《現(xiàn)代工程制圖》課程改革實踐

（1）對標(biāo)國內(nèi)外先進(jìn)的工程圖學(xué)教學(xué)要求，參照美國大多數(shù)高校采用的《Fundamentals of Graphics Communication》（第六版）內(nèi)容，積極吸收和運(yùn)用信息化的知識傳播模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)工程制圖教學(xué)內(nèi)容，以一流教材建設(shè)推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容改革。

（2）重構(gòu)工程圖例，設(shè)計案例，創(chuàng)新教學(xué)方法，基于大數(shù)據(jù)VR 重建教學(xué)資源，著力提高課堂教學(xué)效果，充分調(diào)動學(xué)生對于工程設(shè)計學(xué)科學(xué)習(xí)的積極性。如圖1 所示。

（3）基于工業(yè)級的工程圖學(xué)虛擬仿真平臺課的建設(shè)，通過VR 的虛擬現(xiàn)實手段情景浸入式強(qiáng)化學(xué)生對工程、圖學(xué)、設(shè)計的理解與掌握；通過結(jié)合我院的虛擬仿真區(qū)級實驗平臺，打造基于工程、圖學(xué)、設(shè)計的工程圖學(xué)虛擬仿真教學(xué)平臺。使學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)與工業(yè)企業(yè)實際需求“無縫對接”。

（4）通過系列第二課堂設(shè)計，強(qiáng)化學(xué)生工程、圖學(xué)、設(shè)計基本技能的訓(xùn)練；提高學(xué)生數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計的能力。通過融合工業(yè)信息化為導(dǎo)向的教學(xué)手段，達(dá)到工程圖學(xué)理論、實踐、設(shè)計、創(chuàng)新的相互統(tǒng)一。

圖1 基于VR 的三維在線測量

數(shù)字化設(shè)計、智能化制造，3D 打印技術(shù)迅猛發(fā)展，引發(fā)行業(yè)巨變。在新興和傳統(tǒng)制造業(yè)并存的時代，《現(xiàn)代工程制圖》課程在教學(xué)設(shè)計上如何考慮行業(yè)現(xiàn)狀，與時俱進(jìn)，科學(xué)有效訓(xùn)練學(xué)生正確的構(gòu)形思維，適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計方法和手段對圖樣表達(dá)的需求，在線開放課程建設(shè)理念、思路和具體措施都是值得深入研究探討的。