基于知識和能力培養的機械制圖精品課程建設與實踐

王力 劉送永 趙建平 劉艷艷

［摘 要］機械制圖是工科院校學生必修的一門重要的專業基礎課程，在培養學生創造性思維及空間邏輯思維能力方面發揮著重要作用。為了提升課程教學效果、提高應用型人才培養質量，文章按照精品課程建設標準和具體要求，結合應用型人才培養目標，提出了基于知識和能力培養的機械制圖精品課程建設思路；通過加強課程教學團隊建設、重構教學內容體系、改革教學方法和手段、搭建實踐教學平臺、革新考核與評價體系，以及推進教材、數字化資源和實驗室建設，在改善教學效果、提高教學質量以及提升學生專業理論知識水平和設計、創新及工程實踐應用能力等方面取得了顯著成效，為應用技術型高校課程建設提供參考。

［關鍵詞］機械制圖；精品課程；教學與實踐；考核與評價；應用型人才

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）12-0060-05

高等教育是我國教育體系的重要組成部分，其專業辦學質量是影響高等學校生存和發展的根本問題，直接影響到高等學校的人才培養質量。為提升專業辦學質量，教育部2018年3月制定了《普通高等學校本科專業教學質量國家標準》（以下簡稱“專業國標”），對不同專業培養目標、培養規格、師資隊伍、課程體系等提出了相應要求[1]，特別是機械類專業更加強調學生知識和能力的融合，更加強調對學生設計、創新和工程技術應用能力的培養。

課程建設是推動專業國標在高等學校專業辦學中貫徹實施的重要內容，是提高專業辦學質量的重要環節，關系到人才培養的質量。同時，課程建設涉及專業人才培養目標、教師教學團隊、教育方法和手段、教學資源及教學質量評價等。因此，建設精品課程對高等學校專業建設的諸多方面具有明顯促進作用，能夠有效提高專業辦學質量[2]。

機械制圖是機械工程學科的主干課之一，也是機械類本科生重要的專業基礎課，處于專業基礎教育的啟蒙階段，主要培養學生的邏輯思維能力和空間構圖能力。學完本課程，學生即可具備獨立分析常見的工程零件和裝配體，并能夠閱讀和繪制零件圖和裝配圖的基本能力，同時也為后續相關專業課的學習奠定了理論基礎，其重要地位和作用不言而喻。

按照精品課程建設標準和具體要求[3-4]，以南京理工大學紫金學院智能制造學院為例，課程組提出基于知識和能力培養的機械制圖精品課程建設思路，并通過加強課程教學團隊建設、積極重構教學內容、大力改革教學方法和手段、搭建實踐教學平臺、革新考核評價體系以及有力推進教學資源和實驗室建設，在改善教學效果和提升教學質量方面取得了顯著成效。

一、課程教學團隊建設

為了提升教師的教育與教學水平，課程組采取“教學與科研、競賽與技能培訓、教學研究與成果推廣、校內教學與企業實踐”四結合的師資隊伍建設模式，打造“雙師型、研究型”教學團隊。

課程組通過多渠道、多方式積極申報校級及省級以上各項教學與科研課題，教學與科研相結合，促進課程體系改革，包括教學改革、精品課程建設、重點教材建設等；同時，結合自身科研方向，將科研成果案例應用到課程教學中，豐富教學內容，提高教學質量。通過“學先進、找差距、補不足、促發展”，積極參與校級及省級以上的教學競賽，不斷提升自身的教學質量，包括講課競賽、微課程競賽、教學創新大賽等；積極參加各類社會技能培訓，包括三維CAD應用工程師、機械工藝工程師、3D打印技術工程師等技能認證，打造“雙師型”教學團隊。

通過“公開、交流、示范”等多種途徑，將教學研究成果應用到教學實踐中，達到提高教育教學質量的目的；結合自身的課程教學內容和研究方向，主動聯系生產企業，充分利用寒暑假和平時空余時間到企業頂崗實踐，積累實際工作經驗，提高實踐教學能力。

通過聘請我校國家教學名師、二級教授擔任課程教學顧問，并承擔勵志班制圖課程教學任務，對課程教學的各個環節，包括教學大綱、教案設計、課堂設計、考核評價體系等嚴格把關，制定一套完整、規范、合理的教學文檔。同時加強對中青年教師的培養，制定嚴格的培養計劃、教學規范、考核要求，提升教師的教育教學水平。

目前，課程教學團隊共9人，其中教授1人、副教授2人，講師4人，教學輔助人員2人（包括高級工程師1人，實驗師1人），老、中、青比例為2∶3∶4，職稱和年齡結構布局合理，形成了一個完備、穩定的課程教學團隊。

圍繞精品課程建設目標，課程組教師積極主持并參與校級及以上教科研項目13項，其中“自主軟件（CAXA實體設計）應用實施教程資源庫建設”為國家重點研發計劃的子課題；獲得各類教學講課競賽項目獎項若干，包括校級7項、省級6項、國家級2項；主編教材5部，校內2部；發表教科研學術論文30余篇；2019—2021年度先后榮獲校級教學成果獎一等獎和二等獎；組建校級基層教學組織團隊1個。

二、課程內涵建設

以我校向應用型人才培養目標轉型發展為契機，引導學生“自主學習、樂于實踐、勇于創新”為目標，在教學內容體系、教學方法和手段、實踐教學平臺及考核評價體系等諸多方面進行了持續不斷的改革與實踐，取得了顯著成效。

（一）重構教學內容體系

圍繞我校應用型人才培養目標定位，突出培養學生實踐能力和工程應用能力，結合機械制圖課程知識體系，打破傳統的課程教學章節體系，以工程項目為載體，將工作過程系統化教學范式[5-7]融入教學改革中，重構機械制圖課程知識體系，如表1所示。課程教學內容設計既兼顧工科類專業工程制圖的基礎知識，又考慮機械類專業主干知識體系特點，同時結合現代計算機制圖發展趨勢，著力培養適應行業需要和時代發展的機械類專業應用型人才。

（二）改革教學方法和手段

在教學方法和手段改革方面，堅持“以學生為本位”的教學理念，從灌輸式的知識傳授向激發式的知識與綜合能力并重轉變，采用理實一體化教學、項目式教學和現代信息技術等多種教學方法和手段，將課程教學內容提煉成多項完整的典型工作任務，以做到“教中學、學中做”，切實增強學生運用知識解決工程實際問題的能力，引導學生建立完整的知識體系。

將理論知識講授和隨堂測驗相結合，提高學生課堂學習的參與度，隨時掌握學生的學習動態。每講完一個學時的教學內容，調出相應的測試題，讓學生在課堂上完成。例如，講完軸套類零件的視圖表達內容后，隨堂抽出各種常見的軸套類零件，問答式考查學生對軸套類零件的表達方案的掌握情況。

將手工繪圖和計算機繪圖相結合，既可提高學生的構圖能力，又可加強學生的計算機繪圖能力。在教學中增加SolidWorks、CREO等機械CAD三維設計軟件，并在習題作業、項目設計中讓學生熟練掌握與使用，能提高學生計算機輔助制圖能力，加強現代設計手段在設計過程中的應用，同時也能激發學生學習機械制圖的主動性和積極性。

將常規教學手段和現代信息技術相結合，增加師生互動，提高課堂教學效率。在教學中除了使用常規的多媒體課件、動畫演示、實物展示等教學手段，還增加了雨課堂APP、釘釘多人協同文檔、慕課堂等現代信息教學平臺，改革教學方法和手段，將教學從課堂延伸到課外、從教材延伸到數字化資源，從而增加課程教學信息量，提高學生的知識水平。

將課程教學和課程思政相結合，以社會主義核心價值觀為引領，尋找機械制圖課程中的思政元素[8]，并融入課程教學內容中，培養學生愛國主義情懷和精益求精、大國工匠和團隊協作等職業精神。

（三）搭建實踐教學平臺

課程組不僅在理論教學課程中加大了實踐教學力度、增設了制圖實踐教學課程，而且搭建了“教學實踐、技能認證、學科競賽、學研活動”相融合，以“基礎知識運用”、“綜合問題分析”和“自主創新能力”為培養層次的基礎性、拓展性與創新性三層次遞進性實踐教學平臺，鼓勵和培養學生在掌握工程制圖基本原理和技能的基礎上，進一步深入掌握產品設計工程圖樣的工程技術，培養出更適合社會對機械類專業崗位需求的應用型人才。

自2011年起，我校相繼組織學生參加全國大學生3D大賽、華東區大學生CAD應用技能競賽及全國大學生成圖技術大賽等。經過多年的總結摸索，已逐漸形成一套完整的“以賽促教、以賽促學、學賽融合”的競賽管理體系。同時，與全國 CAD 應用培訓網絡—南京中心合作，開展CAD中級技能認證工作。

將學科競賽、技能認證融入精品課程建設中，有效調動了學生對制圖學習的主動性和積極性，也顯著提高了學生的實踐能力和創新意識，涌現出一批優秀的學生創新成果。近幾年，學生在各類學科競賽中，榮獲國家級獎項17項、省級獎項61項，獲得CAD工程師技能認證證書427人次，促進學生掌握專業技能，拓寬學生就業渠道，創造更多就業機會。

此外，課程組創建“3D 動力社”“3D 創客空間”，由學生自主管理并組織和開展各類課外學研活動，包括校內選拔賽、校級及以上科研訓練及創新創業訓練項目、參與教師教科研項目等，為學生自主開展學術活動和專業交流提供了良好的實踐平臺，圖1所展示的為授牌和學生部分優秀作品。

[三維數字化創新設計人才產教融合培養

試點示范基地][全國3D技術推廣服務與教育培訓聯盟

國家制造業信息化培訓中心3D辦公室]

圖1 授牌和學生部分優秀作品

（四）革新考核與評價體系

本課程教學前期一直沿用大多數理論課的考核方式，即平時成績占30%，閉卷考試成績占70%，平時成績主要是考勤、作業、實驗等。但是本課程理論性較強，而且更強調實踐性，所以上述的考核方式帶來的弊端是一些學生平時學習動力不足、應付考試的情況比較嚴重。自2019級伊始，將機械制圖考核方式由考試變為考查，通過“隨堂測驗+課后訓練”“理論測驗+實踐考查”“項目設計+小組答辯”等教學環節，實現“理實一體、實踐與創新、溝通與協作”為核心的考核與評價體系，如表2所示。

表2 考核與評價體系

[考核環節 考核內容 考核方式 考核

比重/% 隨堂測驗 習題集為主，完成作業要求，考核圖樣表達的正確性 利用釘釘多人協同文檔功能，現場提交打分 10 課后訓練 完成一級減速器的繪制，考核圖紙的規范度和合理性 提交手工和AutoCAD標準圖紙各1份 10 理論測驗 讀圖（球閥、安全閥等），完成問答題，考核理論知識 利用云課堂測試平臺，現場提交打分 10 實踐考查 完成軸套類零件和臺虎鉗拆裝與測繪，考核量具的使用方法和草圖的制圖能力 現場考核 20 項目設計 以小組為單位，完成小型機械產品的結構設計、圖紙繪制和三維建模，考核實踐與創新能力 提交產品的一系列技術文檔，包括任務書、說明書和圖紙資料等 40 小組答辯 以小組為單位，組織答辯，考核團隊協作能力 現場答辯 10 ]

以60人為自然班，將改革前（2018級機械班）和改革后（2019級機械班）的總成績分布做成直方圖，如圖2所示。從直方圖對比分析可以看出，過程考核的成績明顯優于期末閉卷考試成績，其主要原因在于：（1）過程考核更注重平時，只要學生能夠按照每個考核環節的要求，認真提交作業和成果，并且符合規范，就能夠獲得理想的成績；（2）過程考核沒有要求所有學生在同一時間段完成一張試卷，而是根據每個學生的知識水平和實踐能力，在一段時間內完整地完成一項任務，這樣學生就可以根據個人情況，合理分配時間，通過查閱資料、查找理論知識的薄弱環節，最終完成任務；（3）在項目設計環節，過程考核注重團隊的協作能力和創新能力。在團隊中，每個學生都希望自己能夠為團隊貢獻一分力量，因此以團隊形式完成一項任務，大大提高了學生的參與度，同時也提升了個人的責任感和職業素養。

三、教學資源建設

（一）教材建設

高等學校教材是體現教學內容和教學方法的知識載體，也是深入教學改革、提高教學質量的重要保證[9]。近年來，課程組一直重視并積極參與了精品教材及輔助教學資源的建設工作。2014年，主編21世紀應用型人才培養“十二五”規劃教材《機械制圖》及配套習題集（西南交通大學出版社），將計算機繪圖融入制圖教材中，實現手工繪圖和計算機繪圖相結合。2017年，主編全國高等院校機械類專業“十三五”規劃教材《機械制圖》及配套習題集（華中科技大學出版社），將零部件測繪原理、方法、步驟和具體應用融入制圖教材中，加強了學生拆裝測繪能力和創新實踐能力，該教材獲得2017年度“十三五”規劃機械類專業精品教材。2022年，主編普通高等教育應用型本科教材《工程制圖》及配套習題集（東南大學出版社），將電子工程圖、通信工程圖融入制圖教材中，實現機械制圖和電氣制圖內容的整合，并增添設計文件的文檔管理、CAXACAD軟件的應用、最新國家標準規范等內容，為非機械類專業工程制圖課程教學奠定了理論基礎。此外，自編“零部件測繪指導書”“AutoCAD上機實驗指導書”“工程制圖技能訓練”“制圖習題集”等校內教學輔助講義，豐富課程教學和習題測驗內容。

（二）數字化資源建設

隨著信息化、網絡化技術的發展，數字化資源成為精品課程建設的重要組成部分，也是實現學生自主學習的有效途徑。數字化資源主要包括教學課件、電子教材、教學模型庫、微課程等，如圖3所示。利用CAXACAD電子圖板創建平面圖教學案例，使得學生既能夠掌握制圖知識，也能夠掌握計算機繪圖的基本繪圖命令；利用CREO三維建模軟件創建三維模型庫和裝配體實體模型輔助課程教學，提升學生空間思維能力和創新能力；微課程為學生課后自學提供了良好的學習平臺，起到鞏固和復習的作用。

四、實驗室建設

作為應用型人才培養的高校，實踐教學環節是培養學生動手能力、創新和創業能力的重要環節，與之對應的實驗室建設在教學過程中發揮著重要作用[10-11]。目前，我校實驗室建設面積320 m2左右，主要包括手工繪圖室、計算機繪圖室和3D打印實驗室，配套的設備主要有繪圖桌椅120套、教具木質模型1000余個，減速器、虎臺鉗及千斤頂等拆裝測繪教具100余套、軸系零部件60余套、計算機60余臺、3D打印機5臺，基本上滿足了手工繪圖、計算機繪圖、拆裝與測繪等教學環節要求。同時，實驗室設置為“開放式+學生管理責任制”管理模式，為學生參加各類學科競賽提供實踐場地。

五、結束語

為了改善教學效果和提升教學質量，本文提出了基于知識和能力培養的機械制圖精品課程建設思路。按照精品課程建設標準和基本要求，經過近幾年的課程改革和教學實踐，已經形成了一個比較完備、穩定的教師團隊；在教學內容上按照知識和能力培養的基本思路，重構了課程教學體系；利用現代信息技術，包括雨課堂、釘釘群、慕課堂等，改革教學方法和手段；搭建了“教學實踐、技能認證、學科競賽、學研活動”相融合的課程教學實踐平臺；革新了考核評價體系；出版規劃教材3套、教學輔助講義若干以及數字化資源建設；實驗室建設已初具規模。但是，在實際生產中，機械圖樣伴隨著機械產品生產的全過程，如何將后續相關的專業課知識適當地融入機械制圖課程教學中，需要進一步探索和實踐。同時，還需要進一步完善數字化資源庫，包括試卷庫、電子化教材等；進一步優化課程教學效果評價體系，形成規范性文件；將實驗室建設和智能制造領域相匹配。總之，隨著課程教學內容、方法和手段等方面的不斷改革，精品課程建設也需要不斷完善，以便更好地為專業辦學質量提升和應用型人才培養服務。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：雷 艷］