新工科背景下機械制圖課程改革模式分析

吉利學院 劉全興

四川警察學院 劉 蘊

機械制圖屬于學科基礎課程，在新興產業發展和新科技運用的背景下，機械制圖課程建設視角應該體現出創新性和前瞻性的特征，專注于培養具有空間分析能力、“工程語言”應用能力、讀圖與制圖的能力等新型工科人才，滿足當前社會的人才需求。傳統機械制圖課程教學模式無法滿足新形勢下行業企業的人才引進需求，對此需要加強機械制圖課程改革，盡快適應新工科環境，為工科人才培養提供有利條件。

一、課程教學現狀

機械制圖課程是理論和實踐一體化的基礎課程，反思傳統課程教學情況，發現主要存在以下問題。

其一，課時設置不合理，理論課程占比大，課后任務重，而新工科教育強調學生均衡全面發展，要求學生理論、技能“兩條腿走路”，理論課程占比過大導致學生實踐技能掌握略有不足。其二，工程案例在數量和質量上都有缺陷，教師基本都是按照教材安排的內容展開基礎理論教學，盡管在促進學生形象思維和抽象思維發展方面起到一定作用，但是學生出現思維疲勞、興趣降低的可能性也較大，且教學方法陳舊單一，學生易對固化課堂教學喪失學習主動性。其三，當代科技發展較快，部分學校機械制圖課程仍沿用傳統教學內容，并未積極引進當代先進科技，導致學生技能得不到更新，影響了機械制圖課程教學質量，且與新工科教育形勢相悖。其四，課程思政建設水平低，教師思政意識薄弱，在課程教學中對思政教育元素的挖掘和利用不足，不利于學生的職業素質、職業精神和職業道德發展。其五，學生的實踐學習空間狹窄，受學時限制和課程體系設置影響，實訓教學時間整體來說還是比較短，因此學生制圖實踐能力沒有達到理想水平。

二、基于新工科背景的機械制圖課程改革措施

（一）調整教學大綱

機械制圖課程包括理論和實訓兩部分，課程教學的主要目的就是幫助學生理解圖樣的投影原理和方法，形成空間想象力和空間邏輯思維，養成讀圖、繪圖能力。新工科背景下，在課程建設、改革與實施中要充分考慮新時期的工科人才培養目標，有針對性地調整教學大綱，突出教學重點和難點，推動教學設計精細化，順利實現教學目標。尤其是理論課的課時和實訓課的課時應該合理調整，例如，某校機電一體化和汽車服務工程專業64個課時，把原本的18個理論課課時壓縮至12個課時，剩余課時安排案例教學、課堂討論、翻轉教學、課外專題交流、思政融合等教學活動。通過這種方式促進學生的工程思維發展，提高學生的思政素養和團隊協作、人際交往、觀察總結等與職業素養相關的關鍵能力。

（二）豐富教學方法

1.深化產教結合

機械制圖不僅是機械專業的基礎課程，土木工程、交通運輸、電氣工程等非機械類專業教學中也涉及機械制圖課程內容，因此在課程改革中應該強調課程內容和不同專業的融合。具體教學中可嘗試基于相應專業的課程內容以及崗位工作需求創設任務，實現產教結合，例如，車輛工程專業的機械制圖課程教學中可引入與車輛結構模型相關的項目，如結合車架、車橋、懸架等車輛結構的零件圖繪制任務。通過機械制圖課程的專業化建設，能體現課程的實踐導向，利于專業學生的崗位思維和職業技能發展、職業經驗積累。

為進一步深化產教結合式教育，可采用室外教學的方式開展機械制圖課程教學。教師帶領學生走出校門，走進合作企業參觀生產一線，切身感受生產現場。在新工科背景下，學校需積極與產業企業合作，基于校企合作搭建機械制圖實習實訓基地。在條件允許情況下，還可使優秀學生以團隊的方式參與到合作企業項目中，由學生根據任務要求完成零件圖繪制作業，借助該方式強化學生鍛煉，深化校企合作程度，使學生能在實踐中做到學以致用，在一定程度上培養學生創新思維。在產教結合校企合作背景下，還可鼓勵專業教師前往合作企業掛職學習，培養機械制圖方面的“雙師型”教師，通過優化師資隊伍而加快機械制圖課程改革步伐。

2.實施項目教學法

項目教學法尤為適用工科教學活動，機械制圖課程按照教學計劃完成階段性教學后，教師可基于機械制圖近階段知識點設計工科項目，引導學生運用所學知識推進項目，在項目探索實踐中發現問題、解決問題，實現學以致用。以組合體三視圖為例，完成該知識點教學工作后，學生基本已掌握組合體構型原則及組合方法，此時可提出設計性項目，引導學生提前準備蘿卜、橡皮泥等材料，根據一到兩個視圖制作組合體模型，使學生在組合體模型制作期間實現該部分知識的靈活運用。項目教學法能有效調動學生學習積極性，提高教學活動針對性，但在具體教學實踐期間，教師應確保所設計的項目貼合教學內容，且難易適中。此外，為充分激發學生項目探索興趣，教師還可設計多種難易等級的項目，引導學生基于自身水平合理選擇，學生完成不同等級項目所獲得的成績不同，可進一步分層教學、因材施教。

3.實施競賽教學法

以賽促學是現階段較為常用的教學方法，是借助學科競賽提升學生專業水平、創新思維的有效途徑，結合機械制圖課程來看，在實踐教學期間，可引導學生積極參加“全國三維數字化創新設計大賽”“機械創新設計大賽”“全國先進成圖大賽”等競賽活動，使學生在競賽準備過程中實現機械制圖知識的靈活運用。此外，該類學科競賽通常具備較強創新性，可在一定程度上提升學生創新能力，引導學生發散思維，活用機械制圖課程知識點。從課程角度來看，大部分學生受到自身水平的局限可能無法參與全國性學科競賽，為切實發揮出競賽教學法的“以賽促學”效果，教師可在機械制圖課程教學時，將歷年全國性學科競賽試題及項目作為機械制圖課程教學素材，使學生能基于機械制圖課程接觸真實競賽項目，感受競賽標準，在豐富機械制圖課程教學素材的同時，還可提升課程教學實效。例如，按照機械制圖課程知識點選取競賽項目，引導學生以小組為單位完成競賽項目，使學生發揮想象力、創新力設計項目方案，在課堂內營造知識共享氛圍，切實鍛煉學生專業水平。在信息化時代，教師還可整理學科競賽優秀項目模型或方案，將其上傳至教育信息化平臺，以便學生隨時學習，使機械制圖課程教學更為靈活。

（三）引入先進技術

1.融入CAD技術

CAD技術以計算機為媒介，在機械制圖中可以輔助工程師完成設計，屬于綜合性的實用技術。AutoCAD、SolidWorks、UG等都是常用的CAD繪圖軟件，學生要掌握熟練利用這些軟件完成實訓任務的能力，形成獨立設計、讀圖、繪圖的能力。以AutoCAD軟件在機械制圖課程中的融合應用為例，軟件輔助下學生可以更好地理解抽象的課程內容，帶給學生更豐富的學習體驗。CAD技術具體用于理論課和機械測繪兩個教學環節。以理論課為例，如“由組合體繪制三視圖及由三視圖繪制組合體”教學中，CAD技術建立三維模型，幫助學生理解各要素的空間關系，學生還可以在軟件上進行繪圖練習，促進其空間思維和繪圖能力發展；機械測繪環節利用CAD技術可以幫助學生觀察和分析模型結構，便于學生在實操中處理零件圖、裝配圖中主視圖的擺放位置、投射方向以及視圖數量、種類等一系列問題。

2.融入3D打印技術

隨著教育信息化2.0的深化，機械制圖課程已逐步實現了多媒體教學，使機械制圖知識與技能可采用表格、圖片、文字、視頻、三維立體的形式呈現出來，改變了機械制圖課程的枯燥之感，同時多媒體課件能承載諸多信息，便于教學工作的開展。因此，應在多媒體教學基礎上積極引進其他先進技術，如3D打印技術，使學生可通過3D立體模型了解線條走向，降低學生知識理解難度，激發學生學習興趣。除此之外，將3D打印技術融入機械制圖課程，可借助SolidWorks、Pro/E等軟件搭建機械動畫仿真視頻庫、計算機立體模型庫，在直觀性模型與視頻引導下，使學生能直接形成立體化認知，更加透徹地理解機械制圖課程知識。

3D打印技術融入機械制圖課程中可拓寬學生視野，使學生在課堂學習階段即可接觸到當代先進制造技術，并可引導學生根據3D打印實物的方式檢驗機械制圖設計的合理性。在實踐教學期間，教師可直接提供3D實物模型展開教學，還可鼓勵學生運用所學知識自主設計模型，并依托于3D打印設備制作三維模型，以此綜合性提高學生機械制圖能力。機械制圖課程引入3D打印技術可彌補傳統教學方式的不足，學生為準確得出3D實物，會更加深入全面地分析二維圖紙，并可借助3D實物檢驗二維圖紙設計與識圖的準確性，便于學生及時發現并糾正二維圖紙的薄弱點，在此過程中實現專業水平的提升。3D打印技術的應用為學生提供了動手實踐的機會，且可增加機械制圖學習趣味性，并能使學生在校階段接觸與學習當代先進技術，一舉多得，可有效促進新工科教育目標的實現。

（四）實施混合式教學

教育信息化改革成效顯著，信息化教育環境已經初步形成，教育教學與信息技術開始深度融合，線上和線下課堂可以形成互補關系，實現資源整合、教法創新，最終達到提升教學成效的目的。當前慕課、智慧樹、雨課堂、騰訊課堂等眾多線上教學平臺可以提供線上教學服務，海量的優質教學資源和完善的課堂管理系統使得線上教學模式的優勢得以體現，形成了線上和線下相結合的混合式教學模式。學生課前可以通過線上平臺獲得教師提供的線上學習資源，自主完成預習任務，參與測評，教師依據學生課前預習的情況把握學情，針對性地調整教學設計，線下課堂針對課前收集的問題進行集中教學，課后學生可以再次利用線上資源回顧復習。在機械制圖課程的混合式教學中，教師和學生都可以通過線上平臺獲得高質量的案例以及其他課程資源，突破教材局限，拓展教與學的空間。課堂管理方面，平臺具備簽到、點名、問題討論、測試等多元功能，方便教師把握學生的學習進展以及實現課堂調控。以“裝配圖繪制”內容為例，課前預習階段布置線下和線上預習任務，分別針對教材進行常規預習和借助網絡資源補充預習內容，如提供“裝配示意圖畫法”的微視頻以及結合實例動態示范運用“單線+符號”或者“輪廓+符號”展示裝配示意圖的方法等，給學生提供豐富的學習資源，課后要求學生利用CAD軟件完成繪圖作業并上傳繪圖過程，或者組織線上繪圖比賽等。

（五）挖掘課程思政元素

基于“立德樹人”視角的課程思政建設是促進學生全面發展的重要舉措，教育者要充分挖掘課程中思政教育資源，推動思政教育和課程教育的深度融合。機械制圖課程思政建設可以具體從以下三個方面展開。

其一，中國制造與機械制圖的關聯性。結合中國制造產業發展史，引導學生了解不同時期中國制造產業發展中工程圖樣的重要地位，增強學生的職業責任感和榮譽感，使學生形成為民族工業發展貢獻力量的職業理想。

其二，基于國家標準的制圖規范。結合各類工程圖例引導學生理解蘊含在圖形設計、圖形表達、問題分析等環節的工匠精神?；趫D樣畫法、文字及技術要求書寫、圖線應用、尺寸標注等課程教學內容強化專業技能培養，在學習和遵循制圖規范的過程中形成良好的職業道德素養和較強的專業能力。在手繪實訓環節，具體指導學生學習圖幅選擇、布局設計、表達方案等知識要點，為學生布置繪制組合體三視圖、軸類零件圖齒輪零件圖、法蘭盤零件圖等實訓任務，在任務驅動下培養學生實事求是的科學態度和嚴謹細致、認真負責的工作作風，在培養“大國工匠”的目標引領下積極弘揚工匠精神。

其三，基于現代科學技術發展的世界觀和價值觀培育。動態跟進制造業最新科技成果和實踐經驗，在日常教學中多結合前沿技術和案例、新聞，擴展學生的行業視野，強調馬克思主義唯物辯證法、社會主義核心價值觀的滲透教育。

三、結語

綜上所述，從新工科背景出發對傳統機械制圖課程教學中存在的突出問題進行反思，對當前學情的思考和對未來行業發展形勢的預測提出課程改革建議。機械制圖課程改革旨在滿足全新的工科人才培養需求，突出課程實施價值。