“畫法幾何與機械制圖”一流課程建設的探索與實踐

曾 紅，高秀艷，陳鴻飛，劉淑芬

(遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

“雙一流”建設指一流專業建設和一流課程建設，是中國高等教育領域繼“211 工程”和“985工程”之后的又一國家戰略。課程來源于學科，是人才培養的核心要素，只有高質量的課程才能支撐起高水平的學科[1]。“畫法幾何與機械制圖”是高等教育中所有工程領域學生必須掌握的一門應用型學科，兼具理論性和實踐性，提高該課程的質量對培養學生的思維能力、工程意識和綜合素質具有重要的作用[2]。

一、課程的目標

遼寧工業大學（以下簡稱我校）為以工為主的多科性大學，辦學定位為應用型，主要為企事業單位培養一線高級工程技術人才。“畫法幾何與機械制圖”是高等學校工科專業重要的技術基礎核心課程，主要培養學生繪制和閱讀工程圖樣的能力、形象思維能力及創造性構思的能力。課程面向機械設計制造及自動化、車輛工程等專業，在第一二學期開設。按照OBE的教學理念，依據各專業的畢業要求，確定課程應達到的教學目標如下：

1.能夠應用正投影法的基本理論圖示與圖解空間幾何問題。

2.能夠利用繪圖儀器工具、計算機及徒手繪制與本專業相關的工程圖樣。

3.能夠查閱國家相關標準，具備一定的空間想象力和形體構思能力，能閱讀本專業較為復雜的零件圖和裝配圖。

4.培養學生認真負責的工作態度和嚴謹細致的工作作風，提高工程素質，增強創新意識。

二、課程的建設與實施情況

(一)課程的建設發展歷史

“畫法幾何與機械制圖”課程依托的機械設計制造及自動化專業為國家級一流專業建設點和國家綜合試點改革專業，擁有遼寧省實驗教學示范中心、遼寧省虛擬仿真實驗教學示范中心。課程教學團隊擁有遼寧省教學名師1 人、省優秀教師1 人，教育部工程圖學教學指導委員會東北大區委員1人。團隊學歷結構優化，年齡梯隊合理，師資配置素質優良。團隊2007 年獲遼寧省級精品課程；2007年“工程制圖虛擬仿真實驗室”獲遼寧省教育軟件競賽一等獎；2009 年“機械制圖立體化教學模式的研究與實踐”獲遼寧省教學成果二等獎；2011 年課程負責人獲遼寧省教學名師；2020 年課程獲遼寧省一流課程；2021 年課程組出版的《畫法幾何與機械制圖》獲遼寧省首批優秀教材獎。

（二）課程與教學改革要解決的重點問題

1.繪圖、讀圖過程中二維、三維的形象思維轉換抽象、枯燥，如何激發學生的學習興趣和主動學習的意識，解決教學和練習中學生空間想象能力建立問題。

2.大一學生結構和工藝知識薄弱，如何讓學生做到繪圖表達準確、完整、清晰，尺寸標注規范。

3.制圖課程是學生大學階段接觸的第一門專業類課程，如何讓學生養成嚴謹、細致和團隊合作的習慣，并初步具有創新的意識。

（三）課程內容與教學資源建設

課程組從2005 年便開始課程教學資源建設，教學資源包括三維電子虛擬模型、三維電子裝配仿真模型建立、投影展開仿真、講課視頻、案例微課、試題庫等內容。隨著新技術的發展和教學改革深入不斷地擴充與完善，在教師授課、教學互動、學生線上自主學習等教學環節得到很好地應用。

2007—2020 年由機械工業出版社、化學工業出版社、北京理工大學出版社等五家出版社出版九套制圖多媒體課件與學習指導光盤，教學資源得到社會的認可和廣泛的推廣。

此外，課程組以第一主編單位組織開展遼寧省11 所二本理工科院校機類專業《畫法幾何及機械制圖》和《畫法幾何及機械制圖學習指導》立體化教材的建設工作，教材于2014 年出版，2021 年獲批遼寧省優秀教材獎。

2020 年“基于信息化的機械制圖新形態教材建設與實踐”獲校教改立項。將二維碼微課納入紙質教材[3]，出版了少學時教材《工程制圖》，形成了泛在學習的態勢。

（四）課程教學組織與實施

圍繞課程目標和教學重點難點，在教學的組織上建立了課內課外相融合的“3+2”的教學模式——“課堂授課教學、課堂互動教學和課外網絡教學”和“制圖綜合訓練+多層面的創新競賽”。

工程圖學的教學體系框圖如圖1所示。

圖1 工程圖學的教學體系框圖

1.課堂授課教學：采取“黑板+多媒體+實物投影展示”相結合的教學環境，教學過程中以圖形表示為核心，采用課堂講課與課堂討論、課堂練習相結合，拓展學生空間分析問題與解決問題的思維方法，采用精講多練和啟發式、討論式的教學方法，分散、化解教學難點。

2.課堂互動教學：以學生能力產出為導向，增加項目教學和討論式教學等方式。

（1）以項目為導向的啟發式教學：根據知識點設計逐級深入的“實物+三維電子模型”的實訓項目，以練代講，在截交相貫、組合體、機件表達、螺紋連接等知識點的學習中，引導學生通過實物和三維電子模型的動態剖切了解機件內外結構，自主完成視圖的繪制。

（2）以討論為導向的啟發式教學：在組合體、機件綜合表達等部分，要求學生課前準備組合體、機件的表達方案，課上通過教師引導、面對面輔導、小組討論、同伴互評等手段，深化知識的理解，實現教學的“理、實并進”。

（3）計算機繪圖互動教學：采取課前學生自學，課上機房講解、綜合練習指導的學習方式。

3.課外網絡教學：學生形象思維和空間想象能力的提高很大程度上取決于課前預習思考和課下的作業練習，課程組建立機械制圖網絡課程平臺，豐富了教師授課、學習動畫、習題微課、實物展廳等資源。配合多媒體光盤的學習指導，搭建了課外自主學習和師生互動的學習平臺。

4.制圖綜合訓練+創新競賽：為強化動手能力，提高創新意識，教學計劃內設置了典型零件和裝配部件的制圖測繪訓練，同時每年舉辦校級的機械制圖應用能力競賽。機械制圖應用能力競賽已開展13年，參與學生人數超過了50%。近五年來積極組織學生參加國家的先進成圖技術競賽、三維數字化創新設計賽、機械創新設計賽等競賽活動。經過多年的課程改革與建設，已形成了“基于基礎技能、動手實踐與競賽磨練同步”的分層次、課內課外相融合的工程圖學的教學體系，并在課程教學、實踐教學和創新競賽中，有意識地引導學生具有精益求精、認真負責的學習和工作態度，實現了課程思政的教學理念。

（五）課程成績的評價方式改革

課程考核主要由過程考核、項目實訓和期末考試組成。過程考核主要根據課前線上預習、階段測驗、案例討論、學生作業完成等情況評定。期末考試采取閉卷方式，編寫了考試大綱，組建試題庫，實施教考分離。

（六）課程改革的成效

立體化教學資源建設后，可把學生感到單調枯燥的空間思維問題變得形象生動直觀，提高了學習的興趣，為學生自主學習創建了良好的互動平臺。項目教學及討論式教學的引入改變了以教師講授為主，學生聽記為輔的被動式教學模式，調動的是學生觀察實物與處理視圖表達的主觀能動性。學生上課積極，對自己的作品頗有成就感，實現了學生被動接受式學習向主動實踐學習的轉變，提高了學生獨立分析與解決問題的能力，達到了課程預期的目標，有效支撐了培養目標的達成。課內外的制圖教學體系，使學生的工程素養和動手能力逐步提高，近三屆我校機類學生在全國機械創新設計競賽中，獲得國家級一等獎5 項、二等獎9 項，在參賽的638 所院校中排在前10 位。

三、課程特色與創新

（一）建立“基于基礎技能、動手實踐與競賽磨練同步”的分層次課內外相融合的教學體系

基于工程教育的理念，契合本校的培養定位、學生層次和教學特點，課內授課和實踐環節注重基礎理論、基本技能的學習和訓練，課外通過創新學分引領學生參加國家、省、校各層面的機械制圖應用能力競賽、先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等活動，極大地提高了學生對所學制圖理論、二維三維計算機繪圖軟件的綜合應用能力，強化學生創新思維和實踐能力的培養。

（二）建立優質的立體化教學資源

采用先進的CAD 技術開發了三維虛擬模型實驗包，克服了傳統的三維虛擬模型只能觀看不能操作的弊端，其設計手段先進，可操作性強，在國內具有創新性。十余年來由機械工業出版社等五家出版社出版了制圖多媒體課件與學習指導光盤九套，已在國內呈現出廣泛的示范作用。

（三）建立學生主動實踐的課堂模式

教學過程在教學的組織形式上開展以項目為導向、以討論為導向等多種課堂教學模式，實施生問生答、以練代講、項目探求、案例點評等教學方法。實施考試方式的改革，強調學生在學習過程中的投入和表現，有效地促進了學生在課堂上的投入。改變了以教師講授為主，學生聽記為輔的填鴨式教學模式，實現了學生由被動接受式學習向主動實踐學習的轉變。

四、改革的方向與措施

（一）強化情感目標的達成，推進課程思政

強化“課程思政”協同育人理念，系統提升教師課程思政教學的設計能力。以培養學生“工匠精神”為主線，通過國家突飛猛進的發展、重大科技突破案例與優秀校友的事跡，通過日常學習實踐中嚴謹、細致和認真的行為規范要求，激發學生愛國、愛校、愛專業的情懷，培養嚴謹的科學態度和良好的職業道德。

（二）加大線上教學的比例，提高線上線下混合式教學的實效

依托學校MOOC 平臺和新形態教材，拓展改進授課等教學資源，完善在線答疑系統、試題庫和學生自考評等系統，發揮線上教學在深度、廣度、時間、效率等方面反哺實體課堂的作用，用多元的教育手段提高育人能力。

（三）綜合運用多種教學模式和方法，深化探究式的學習模式

推進以練代講、案例點評、項目探究等多種教學方法，逐步增加項目教學和討論式教學的教學內容。細化過程考核方案，平時成績評定多元化，增加考核項目，完善學生能力評價體系，提高學生探究式、主動式學習的意識和能力。