“以賽促學、以賽促教、教學相長”多維度深入優化工程圖學課程建設

商 鵬

（河北工業大學機械工程學院，天津 300401）

0 引言

隨著新興技術的飛速發展與新工科建設的深入推進，各技術領域對產品設計的高效化、通用化、智能化提出了更高的要求。工程圖樣繪制與表達是工程技術人員完成產品設計的基本功，應積極吸收新技術，豐富工程圖紙與模型的形式與內容，滿足社會技術發展需求[1，2]。圖像識別與AR/VR等先進技術的發展與進步，都為傳統圖學與計算機和信息技術的深入融合提供了豐富的科技資源[3，4]。

1 研究背景與意義

由教育部高等學校工程圖學課程教學指導委員會、中國圖學學會制圖技術專業委員會和中國圖學學會產品信息建模專業委員會主辦的“全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽”（簡稱“成圖大賽”）是目前工程制圖領域最權威的全國性賽事[5，6]。分析歷屆大賽考核的主要內容，既包含傳統的尺規作圖，也包括計算機繪圖與結構設計、三維建模、輕量化設計與3D打印。比賽的內容充分做到了與時俱進，體現先進技術的發展需求與導向[7]。

綜合目前工程圖學教學與成圖大賽參與情況[8]可以看出：大賽的考核內容反映當前教學內容與工程應用脫節；由于受客觀原因制約，河北工業大學參賽人數較少，時間尚短，尚未將先進成圖技術與理念融入課堂教學，師生參與積極性尚待提高。課程建設可以從這項比賽著手，從多個層面將比賽的經驗融入課堂，進一步提高教學效果和人才培養質量。

2 主要研究內容

成圖大賽考核內容包含制圖基本知識考核；構型與設計方法、尺規繪制工程圖、計算機建模與成圖技術、輕量化設計與3D打印技術。圍繞大賽考核內容，擬從以下幾方面展開課程建設工作。

（1）基于大賽宗旨與指導思想，提升課程培養目標。隨著計算機應用技術的快速發展，借助CAD軟件構造三維模型并將其轉換成工程圖樣已成為現代化工程設計的一種常見方法和手段，學習并熟練地掌握先進的成圖技術和參數化、信息化建模技術已經逐漸成為學習現代化工程制圖的重點[9，10]。課程培養目標也應在現有強調讀圖與繪圖能力的基礎上，強化學生借助現代化工具進行構型與設計的能力，并強調建模方法與所建模型及工程圖樣的規范性。

（2）根據大賽考核內容，完善教學內容。結合大賽要求與課程建設目標，優化教材結構；將重要國際制圖標準引入課程，開拓師生視野；增加構型與測繪等實操環節，提升學生空間想象能力與創新構型設計能力；增加工程案例，注意將工程實踐思維融入教學；將二維與三維CAD工具融入教學內容，加強培養學生三維CAD模型與二維工程圖樣的轉化實施能力；努力實現工程圖學課程與后續機械設計、機械原理等課程的無縫銜接，既有利于學生理解繪圖與設計和加工的關系，又能夠增強學生的工程實踐意識，優化提升教學效果。

（3）基于大賽對學生能力要求，優化教學方法。促進課程的教學方式從傳統的“教的好”向“學的好”轉變，大賽能夠起到激發優秀同學學習熱情的作用，指導教師可以分模塊、分階段組織強化訓練。同時也會反哺正常班級課堂教學質量的提高：采取精細化方式組織教學資源，針對不同種類和多樣化的教學目標，在課堂教學的過程中以問題解答方法為指導、以習題驅動，通過課前預習、課中對重點知識講解、學生討論、教師引領總結、課后對知識進行拓展，形成以重點問題討論、習題解答、繪圖實踐、案例研究等驅動，以學生群體為教學主體的混合式創新教學模式，從而能夠充分調動學生主動學習的積極性。

（4）基于大賽對學生能力要求，改革課程考核方式。零件圖和裝配圖是工程圖學學習的重點，限于考試形式和時間，目前考核形式單一且不全面。基于大賽提出的“提高學生手工繪圖技能和使用現代工具（計算機繪圖）的能力”要求，以及大賽三維模型轉化為規范工程圖的考核形式，補充和完善現有考核方式，并完善學生成績構成，形成知識與能力兼顧、客觀與主觀兼具的科學評價體系。

3 需解決的關鍵問題

關鍵問題1：如何將大賽經驗反饋至教學環節。

本項目提出了“以賽促學、以賽促教、教學相長”多維度提升工程制圖課程建設的目標，從培養目標、教學內容、教學方法與考核方式等多維度提出具體研究內容。相信通過以上各項研究內容的實施，可逐步將大賽經驗融入教學過程，進一步優化、提升教學效果。

關鍵問題2：教學環節如何兼顧拔尖人才培養與普適性。

通過校內選拔的形式選出能力突出、積極性高的同學；通過興趣小組與開設實驗課的形式，拓展優秀同學的知識與能力；在賽前由老師分模塊組織專門培訓，進一步強化同學各項考點實操能力。同時拔尖人才的培養也會對其他同學的學習效果、學習熱情起到積極促進和帶動的作用。

4 課程建設的特色

為了解決工程圖學教學實踐中面臨的工程實踐訓練環節不充分、對外交流較少、學生學習主動性較低等問題，在全面把握河北省與全國“成圖大賽”的指導思想與宗旨的基礎上，提升課程培養目標，開發新版教材，完善充實教學內容，增設構型、測繪、工程實訓等教學環節，根據不同知識模塊特點采用多驅動混合式教學形式，全方位、多維度將大賽經驗融合反饋至教學環節，深入優化課程建設。相信通過以上環節的具體實施，工程制圖課程的教學效果將得到進一步優化與提升。

5 推廣與應用價值

本文提出“以賽促學、以賽促教、教學相長”多維度優化工程圖學專業課程體系建設的思路，從教學內容、教學模式、教學手段、考核辦法和教學策略等多個方面全方位提升教學質量。將“成圖大賽”作為校際互動交流、效果檢驗、互相學習的平臺，將傳統工程制圖的教學內容與競賽技術要求、工程實際需求以及國際先進教學思想緊密結合。本文提出的課程建設方案能夠適應當前工程設計和智能制造技術發展變化的需要，對于培養學生的空間想象能力、圖樣的繪制與表達能力、構型設計能力和使用智能制造技術的能力更加有效。全方位、多維度地推進并深化工程圖學以及相關專業基礎課程的教學改革，一定能夠更好地培養出適應未來工程實踐需要的應用型一線卓越工程技術人員。