新時期機械制圖課程教學改革的思考與探索

2024-08-15 00:00:00王光艷李永湘余歡樂

時代汽車 2024年14期

摘要：課程在高等教育中處于核心地位，它是組織教學的依據，是實現人才培養目標的主要途徑，課程教學改革是促進教學質量提升的手段之一。機械制圖課程教學改革要以新工科建設理念、OBE教育理念、工程教育專業認證、智能制造和課程思政建設要求為依據，充分利用各種教育資源和線上教學平臺，結合新時期工程類人才培養目標要求，變革教學模式、教學內容和考核方式，為新時期高素質工程人才培養提供質量保障。

關鍵詞：新工科教學改革成果導向教育機械制圖課程思政

1 引言

隨著社會的發展和技術的更新迭代，新技術、新模式、新行業不斷涌現，高校的人才培養工作面臨前所未有的挑戰[1]。特別是新工科理念的提出，要求高校教育更新教學理念，培養能夠滿足未來社會發展、科技創新需求，具有更強實踐能力、創新能力和國際競爭力的高素質、復合型人才[2-3]。當今世界為科技革命和產業變革，正在引發世界格局的深刻調整，催生大量新產業、新業態、新模式，從而高校的人才培養目標、專業結構和課程體系都應該隨之調整[4]。當前高等教育的地位作用、體量規模、結構類型、教學模式、環境格局都在發生改變。課程是高校教育的心臟，是人才培養和教學工作的基本依據，也是影響乃至決定教育教學質量的關鍵要素。新時期，面臨新的挑戰，課程作為高等教育的渠道，為滿足新時期的人才培養要求，課程教學改革勢在必行。

2 課程教學改革的目的和意義

課程在專業教育中處于核心地位，它是實現專業人才培養目標的主要途徑，是教師開展教學活動的重要依據，是教學內容和教育思想價值的載體，是學生汲取知識的主要來源[5]。課程教學改革的核心目的是提高學生的發展水平，可以說教育教學觀念的更新、教學方式的轉變、教學評價和管理制度的重建等一系列教學改革的措施都旨在促進學生的全面發展。強國戰略、教育先行，人才是關鍵，人才是培養出來的，課程的教學要跟得上人才培養的需求。機械類專業課程教學改革要解決以往的教學內容滯后于技術發展、理論脫離實際、不能滿足工業和技術發展需求，以及學生對機械類專業的發展前景不夠了解、學習積極性不高等問題。

3 機械制圖課程教學改革思考

新時期，專業劃分和培養目標在變，市場就業需求在變，教學內容、方法和手段也要跟著改革，以適應和滿足社會發展的需求。但是教學改革不能為了改而改，應該有依據、有目標、有深度。機械制圖作為機械類專業的專業基礎課，機械制圖課程的教學改革不能脫離以下幾點。

3.1 新工科理念建設要求

人才、技術和資源是新時期工業革命和國際競爭的關鍵，為在工業革命中搶占先機，為我國可持續發展和國際競爭提供智力支持和人才保障，以及為了應對新一輪科技革命和產業變革所面臨的新機遇、新挑戰。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”等新工科建設理念[6]。新工科的新包含了理念新、質量新、結構新、體系新和模式新，新工科的建設理念包含“問產業需求建專業，問技術發展改內容，問學校主體推改革，問學生志趣變方法，問內外資源創條件，問國際前沿立標準”[7]六大理念。

在新工科建設理念之下，專業課程要適應技術發展和滿足新工科建設的要求，就要擺脫過去和傳統的教學內容和模式，以學科前沿、產業需求和技術最新發展推動教學內容更新，以“問技術發展改內容，問學生志趣變方法”為依據進行課程教學改革。教育是為明天培養人才，面對新一輪科技革命和產業變革，必須面向未來技術和產業發展，提前進行人才布局，培養具有更強實踐能力、創新能力、數字化思維和跨界融合能力的“新工科”人才[8]。

3.2 成果導向教育理念的本質

成果導向教育（Outcome-based education， OBE）是一種以成果為目標導向，以學生為本，采用逆向思維的方式進行課程體系建設的教育理念。成果導向教育理念要求在建立課程教學目標時要明確通過課程修習之后：學生掌握什么、理解什么、能用所學知識做什么，教學由教師中心向學生中心轉變，學校和教師盡一切努力幫助學生提高學習成效，引導學生從填鴨式被動灌輸學習向主動吸取和探索學習轉變。OBE教育理念更注重培養學生對知識的理解與應用、手腦結合解決問題的實踐技能、品格與道德素養，更注重學生的產出能力，而不是教師的輸出能力，更注重研究型教學而不是灌輸型教學。

遵循OBE教育理念的課程教學改革必須思考如下問題：讓學生學什么、掌握什么、學習后能做什么（目標）；為何要學生學習這些內容（需求）；怎樣讓學生獲得這些學習效果（過程）；如何有效的確定學生達到這些學習成效（評價）；如何保障學生有效地達到這些成果（改進）。在OBE模式下：課程教學目標設置與培養目標及畢業要求是分不開的，三者有效統一、相互支撐；教學設計要以學生知識、能力、素質達到既定目標而設計；師資、課程等教學資源配備以保證學生學習目標達成為導向；質量保障與評價以學生學習成效為唯一標準[9]。

3.3 工程教育專業認證要求

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[10]。工程教育專業認證之下專業課程的培養目標要求學生達到：掌握必要的工程知識，并能將所學知識用于分析和解決實際工程問題；能夠查閱文獻、使用現代工具和專業知識進行研究、設計和開發；在分析和解決實際工程問題的過程中，關注工程與社會、生態之間的關系及可持續發展問題；具備科學素養、職業規范和社會公德；具有團隊協作和溝通能力；具有自主學習和終身學習、適應發展的能力。因此，機械類專業課程教學改革要以學生為中心，以培養未來工程師為目標，讓學生具有獲取新知識、解決工程實際問題及與他人合作的能力[10]。

3.4 智能制造

當下是工業4.0時代，工業發展的突出特點是數字化、網絡化和智能化，智能制造是工業4.0的標志。在全球工業智能化的今天，中國工業和信息化部等八部門聯合印發的《“十四五”智能制造發展規劃》提出，到2025年，70%的規模以上制造業企業基本實現數字化網絡化，建成500個以上引領行業發展的智能制造示范工廠。智能制造新模式的特點有：定制化產品、數字化設計與仿真、柔性制造、智能裝備應用與集成及全流程數字化管理等。中國的智能工廠，分為由傳統工廠升級改造而成的轉變型智能工廠和一經創建就是的原生型智能工廠兩種，無論是哪一種，在當下和未來需要的都是能夠支撐企業繼續高效、可持續發展的智能制造型人才。課程體系和人才培養要有前瞻性，培養的人才要能夠適應工業技術和新時代制造業的發展、要具有創新和多學科交叉融合能力，為實現“中國制造2025”制造強國戰略目標提供人才保障。

3.5 課程思政建設內涵

工程教育不只是培養專業技能人才，更注重的是培養德學兼修、德才兼備的高素質工程人才。堅持立德樹人、德育與智育并舉，厚植和增強工科學生的家國情懷、國際視野、法治意識、生態意識和工程倫理意識等是專業能力之外，工程人才必須具備的素質能力。課程思政建設要求之下，思政教育不再只是思政課程的事，其他各類課程要與思想政治理論課同向同行、形成協同育人機制，實現知識傳授、能力培養和價值塑造有機統一、同步同行。[11]專業課程的教學不僅要順應時代和技術的發展，還要根據世界的變革和社會的發展培養學生的核心素養：培養學生具備支撐終身成長和順應社會發展所必備的品格和能力，如文化理解與傳承、創新、審辯思維、溝通和合作能力；培養學生全面發展，學會學習和健康生活，具有人文底蘊和科學精神，具有責任擔當和實踐創新能力；培養學生的基本道德規范“愛國、敬業、誠信、友善”。

4 機械制圖課程教學改革探索

機械制圖課程教學的主要內容包含制圖的國家標準、投影理論、工程圖樣的表達方法、零件圖和裝配圖的繪制和閱讀等，重在培養學生的讀圖和繪圖能力。機械制圖是機械類專業課程中的基礎課和前導課，機械制圖的課程地位無論是在專業培養還是在就業需求中都是舉足輕重的?；趥鹘y的教學模式已無法滿足今天的工程類人才的培養要求，機械制圖課程的教學方法、教學手段及教學模式等需要及時調整和革新。新時期，在“新工科”、OBE、課程思政等教育理念的建設要求之下，機械制圖課程的教學改革可從如下幾方面入手：

4.1 變革教學模式

互聯網和計算機技術的發展為新時期課程教學模式的變革提供了更多的可能性和技術支持。首先是課程教學空間從線下延伸到線上，教學過程從定時定點到隨時隨處，教學評價從單一到多元等。經歷了新冠疫情的影響，傳統的課堂教學受到了前所未有的挑戰，線上教學呈現加速發展的勢頭，線上、線下相結合的教學模式將成為一種教學新常態[12]。其次是教學資源、教學工具和教學渠道的多樣化，雨課堂、超星課堂、愛課堂、愛課程、中國大學MOOC（慕課）等教學平臺和課程資源的豐富和完善，軟件技術和虛擬平臺的更新換代，為教學模式的變革提供了技術支持和資源保障。在互聯網時代，知識獲得已經不存在障礙，但學習動力、注意力和專注力卻變成了稀缺資源?；诖?，機械制圖的教學模式變革可將理論知識、二維圖形和三維模型相結合，借助虛擬實踐平臺、繪圖建模軟件的投影模塊和制圖模塊，將傳統的扁平化、單向輸出式教學轉換為立體化、可視化的交互式教學，將知識點進行簡單化、碎片化、有趣化和可視化處理，以彌補學生空間想象力不足、學習興趣不濃和注意力不集中的問題。

4.2 調整教學內容

在課程思政建設要求之下，課程教學不光要有明確的知識目標和能力目標，還要有具體的思政目標（素質目標），課程的教學內容也要合適的增加思政內容。課程思政和專業知識不是各自為陣，思政內容的增加也不是生搬硬套，思政元素和專業知識點應有機融合，思政內容的教學應是潛移默化的，機械制圖課程教學過程中思政內容的增加與融入作者已在文獻[11]中進行了探索。此外，應新工科建設的要求，適當減少理論教學、增加實踐和綜合訓練教學內容勢在必行。通過不斷的教學分析和學情總結，在機械制圖課程的實際教學中，在確保學生能夠掌握投影理論和建立多面投影體系的情況下，可以適當縮減畫法幾何部分的教學學時，增加零件圖和裝配圖部分的教學學時，留更多的時間訓練學生進行實際零件和裝配體的圖樣表達。可以增加測繪實踐教學環節，通過裝拆各種泵體、減速器和主軸箱等部件，測繪其零件圖和裝配圖、分析其工作原理，以訓練學生對機械圖樣知識的綜合運用。為跟上智能制造數字化、網絡化和智能化的步伐，在手工繪圖的基礎上更加注重學生的計算機繪圖能力。如高等教育出版社出版的同濟版《機械制圖》[13]教材就在各章節加上對應的計算機繪圖內容，理論教學與計算機繪圖相結合，以培養同學們的無紙化設計能力。

4.3 增加和融入實踐教學

工科教育不能重理論、輕實踐，要注重“早實踐、多實踐、反復實踐”這一工科人才培養規律。新時期的人才培養應該注重學生獲取新知識、解決問題和與他人合作的能力。對工15e7375e9e1a9d0b6d9667c91253e997程類人才的培養教育，除了培養方案中的獨立實踐教學環節，要結合課程特點，在各專業課程中合理的增加和融入實踐教學，加強學生的實踐動手能力。

機械制圖課程開設在第一學期，學生的專業背景知識儲備不足、認識有限，需要多見識、多動手。所以，在課程的教學過程中合理增加實踐教學，通過三維模型、實際零件、機械零件陳列室和實驗室等，引領學生見識常見的傳動類、連接類和一般類零件，通過實際零件的測繪、裝配體的裝拆、拆畫零件等，提高學生的手、眼、腦結合能力，為創新設計和實踐動手解決工程實際問題打基礎。借助多媒體、仿真技術和虛擬現實技術，練習虛擬裝配，零件或組合體的虛擬投影、虛擬剖切等，訓練學生的空間想象力。還可以結合學科競賽、創新創業實踐，讓同學們把所學知識用于解決實際問題或者創新設計，讓理論知識鮮活的表達和體現出來?？偟膩碚f要寓教于做、寓教于樂、寓教于賽。

4.4 課程間的交叉融合與滲透

在專業課程體系中，各專業課程之間是交叉融合且相互滲透的，課程建設和課程改革要考慮各門課程之間的關聯，明確各課程在培養目標中的作用和地位，分析各門課程知識之間是互補、還是深化關系，以便重構優化課程內容。機械制圖作為專業基礎課，和其他各專業課程的聯系十分緊密。機械制圖中的投影理論和制圖知識是計算機繪圖和三維建模與仿真課程的基礎，零件圖部分的極限與配合、尺寸公差、形位公差與互換性與技術測量基礎課程中的部分內容重合，零件材料和材料的熱處理要求與機械工程材料基礎課程的教學內容有關，零件的結構工藝性、技術要求與機械加工工藝等課程內容關聯，零件圖和裝配體的繪圖知識是畢業設計的基礎。所以，機械制圖的教學內容要結合培養方案中的其他相關課程，做好教學內容安排，避免教學內容的缺失和重疊。在充分考慮學生的認知結構和認識邏輯的前提下，可用串講的方式處理各課程間教學內容的交叉與滲透，交叉課程的串講應做好串講設計，包括串講內容的選取，教學程序的編制，教學重點的突出，講授手法的運用等[14]。例如，在講解軸類零件的零件圖時，可根據零件圖的內容串講軸類零件的材料、毛坯、加工工藝、熱處理工藝、使用場合及檢查測量等內容，讓各課程之間的知識點有機融合，在拓展學生專業知識面的同時，為學生學習其他課程打下基礎。

4.5 課程考核方式變革

OBE理念教學從最終成果出發，反向進行課程體系和教學設計，注重學生知識目標和能力目標的達成情況，而評價學生是否達成學習目標的手段是有效的考核和評價方式。成果導向教育特別強調“以學論教”的評價原則，教學評價主要聚焦在學習成果上，而不在于教學內容等其他方面[15]。同時OBE更加傾向于達成性評價而非比較性評價，即更加強調學生的自我比較，而非學生之間的比較。所以教師要根據每個學生能達到教育要求的程度，賦予從不熟練到優秀的不同評定等級，進行針對性評價。有效的、可測量的、多元化的評價指標的建立，是保證教學質量和促進教學質量評價的前提。

課程的考核方式變革除了原有的知識與能力目標考核，還要增加思政目標考核。機械制圖的課程考核有期末的終結性考核期末考試和靈活多樣的過程性考核。過程性考核可以從考勤、課堂表現、課后作業、章節測試、實踐能力及思政教育等多方面進行考核，其中，德育考核（思政教育）是必不可少的。期末的終結性考核要根據課程教學目標及其分值權重擬出命題計劃、進行命題合理性審核等擬出考試試卷。考試結束后要根據卷面成績、學生得分情況及失分情況等進行學情分析。最終，結合過程性考核和終結性考核結果對教學目標進行達成度評價，根據目標達成度情況，對課程預期學習成果的整體達成情況進行多方位、多維度評價分析，以“評”促“改”，敦促對教學內容和教學方法作出調整、改善教學策略，提升教學質量，形成持續改進機制。

5 結束語

黨的二十大報告首次把教育、科技、人才進行“三位一體”的統一部署和安排，極具戰略意義和深遠影響。教育培養人才，人才支撐創新，創新驅動發展、提高社會生產力和綜合國力。課程是人才培養的核心，課程教學改革是提升教學質量的手段，好的教學質量是保障人才培養質量和支撐科技創新的前提。根據新時期機械制圖課程的教學要求，針對過去存在的問題和傳統教學的不足進行課程教學改革思考和探索，為新時期高素質工程科技人才培養提供質量保障。

基金項目：貴州省高等學校教學內容和課程體系改革項目“新工科課程崗課賽創四位一體三維重塑創新實踐研究”（項目編號：2022300號）；貴州工程應用技術學院本科教學質量提升工程項目“線下一流課程建設”（項目編號：JK202209）。

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