基于典型思政元素的“工程制圖”課程思政改革與探索

李 哲，宋 劍，蔡暻煊，劉 杰，張 超

（中山大學 生物醫學工程學院，廣東 廣州 510006）

引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人。教育部在2020年印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》明確指出，全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措，是全面提高人才培養質量的重要任務，為一線教務工作者指明了課程思政建設的目標要求和內容重點。結合不同課程的教學內容及特色，針對性地融入思政元素，對課程思政的改革和探索具有重要意義。

一、將思想政治教育融入工程制圖課程的意義

“工程制圖”作為生物醫學工程專業的基礎課程，其授課對象為尚未接觸過相關內容的大一或大二年級學生；該課程的主要教學任務和目的包括學習工程制圖的基本理論知識，熟練掌握二維工程圖繪制和三維建模能力，培養學生的形象思維能力，提高學生的空間想象能力，加強圖形的綜合表達能力，最終激發學生的創新思維和工程意識。從課堂教學的角度，工程制圖的具體教學目標包括，掌握制圖相關的國家標準、繪圖的基本方法、正投影法的原理及基本元素（點、線、面）的投影、基本體以及組合體的投影、組合體的讀圖/繪圖方法及尺寸標注、標準件及常見機件的表達方法、零件圖和裝配圖的讀圖和繪制方法等。從以上分析可知，工程制圖具有信息量大和細節多等典型特點。從授課對象和教學內容的角度，生物醫學工程專業的工程制圖具有少學時授課的特征；在有限的授課時間內，使學生掌握工程制圖的基本原理和方法、讀圖、繪圖等相關內容和技能，具有極大的挑戰。同時，工程制圖豐富的教學內容和元素，也為課程思政實踐提供了豐富的載體。

二、生物醫學工程的課程思政改革探討

課程思政的建設應該貫穿整個培養方案（即全程育人），與其他課程相互協調、支撐，進行多維度的思想政治教育（即全方位育人）。在“貫穿培養方案、全方位、多維度”思想政治建設指導方針下，針對生物醫學工程專業的工程制圖課程思政改革，結合本課程性質和特點，進行針對性、專業性的課程思政建設。結合生物醫學工程專業的人才培養特色與需求、工程制圖課程的內容和特色，以及貫穿培養方案的全方位、多維度思想政治教學構架，面向生物醫學工程專業的工程制圖教學，設計了以代表性科技產品為案例和載體的授課體系。

在實際的工程實踐中，一個復雜的機器系統或醫療裝備往往由成千上萬的零件組成，由眾多科研人員或工程師，通過團隊合作的方式實現。結合工程制圖對細節和國家標準的重視，在課程思政的改革實踐中，凝練出以“合作精神”“責任感”和“工匠精神”為主題的課程思政建設。以代表性的醫療器械為載體進行授課，激發學生的對生物醫學工程專業的熱愛；以團隊合作項目為依托，鍛煉學生的團隊協作能力，并在團隊協作中，引起學生對“細節”的重視，激發學生的責任感和工匠精神。本文設計的針對生物醫學工程專業的工程制圖課程思政設計方案如圖1所示。

圖1 生物醫學工程專業工程制圖的特色課程思政設計方案

三、以“工匠精神、責任感、團隊精神”為特色的課程思政改革和實踐

（一）以“工匠精神”為切入點的課程思政實踐

自黨的十八大以來，習近平總書記關于工匠精神的重要論述“一切勞動者，只要肯學肯干肯鉆研，練就一身真本領，掌握一手好技術，就能立足崗位成長成才，就能在勞動中發現廣闊的天地，在勞動中體現價值、展現風采、感受快樂”，為課程思政的改革和實踐提供了重要指導。工匠精神的第一層內涵是勞動精神，通過勞動破解發展中的難題，通過勞動實現個人價值并鑄造成就；工匠精神的另一層內涵是精益求精、一絲不茍、不斷創新，并在學習或工作中重視細節、追求卓越。工程制圖的授課目的包括繪圖理論的傳授和繪圖技能的獲得。繪圖理論的學習可以通過課堂獲得；但是，繪圖技能的獲得及提升，需要系統與持續的練習才能獲得。

為提升學生的繪圖理論和繪圖技能，設計了基于習題、個人繪圖作品以及團隊繪圖作品等系統化的技能提升模式。學生可通過習題的訓練掌握基礎的繪圖理論和技能。個人繪圖作品要求學生觀察生活，選擇生活中常見的器械或工具的整體或關鍵部件/組件，進行測量并繪制零件圖，使學生掌握基本的測繪技能。團隊繪圖作品要求學生以團隊的形式自主在生物醫學工程領域內選題，通過團隊的力量設計具有挑戰性和高復雜度的作品，旨在提升學生的創新能力、團隊合作能力以及自主繪圖能力。經過系統、專注以及精益求精的訓練，學生獲得了嫻熟的工程制圖能力，將有助于生物醫學工程專業的學生，在以后的學習和科研工作中，不斷創新，攻克難關，實現高端醫療器械和技術的突破。

（二）以“責任感”為抓手的課程思政教學

對細節極度重視是工程制圖教學的一大特色。“表達完整、表達準確”是零件圖及裝配圖繪制的基本要求，也是最高要求。學生在繪圖的起步階段，會出現線型隨意選擇、尺寸重復標注、尺寸標注不完整、視圖不完整等錯誤。在繪圖的技能訓練中，結合“手術器械對安全性的極端重視”“醫療器械的配合公差對產品性能長期穩定性的影響”等行業相關案例，以及“深圳賽格大廈晃動案例”“廣州虎門大橋共振”等發生在同學身邊的工程案例，培養學生作為設計工程師的責任感。

責任感是一個人對自己、他人、集體及社會等主動施以積極有益作用的精神。針對工程制圖，責任感的形成有幾個層面的內涵和模式。在最基本的層面上，確保繪制的工程圖紙完整、準確、無錯誤或遺漏；進一步，在確保圖紙表達完整準確的基礎上，圖紙表達應當清晰、簡潔，確保圖紙信息在設計和制造部門之間的高效傳遞。此外，在掌握繪圖技能的基礎上，應當同步培養學生對不同加工原理和方法的理解。3D打印等技術的流行和普及，導致學生對傳統加工方法和原理的忽視，甚至認為只要繪制一個三維模型，就可以加工，因而導致繪制圖紙的某些技術要素無法加工，或者難以經濟的加工。在基本繪圖技能掌握的基礎上，應考慮加工要素，使學生繪制的圖紙能夠滿足經濟的被加工出來。因此，從完整準確、清晰簡潔，到最后可加工性，系統地培養學生的繪圖能力；并且從責任感的角度，引起學生對這些要素的重視，警示學生在工程繪圖以及工程實踐中不能有絲毫疏忽和遺漏，培養學生認真、嚴謹、細致的工作態度，逐漸成長為敢負責、能負責的研發人員。

（三）以“團隊合作”項目為依托的課程思政教學

許多當代的重大工程技術難題都是通過團隊合作而攻克的。為激發并培養學生的團隊協作精神，在工程制圖課程教學中，針對性設計了團隊合作項目：要求班級的大一學生自由組隊，選擇感興趣的醫療器械或科技產品，以團隊合作的形式實現大規模復雜器械或機器的計算機三維建模及二維圖紙繪制。班級18個小組的學生選擇了輪椅、綜合驗光儀、工業機器人、醫用超聲儀、機械義肢、發動機、手術機器人遠程控制臺、康復機器人、機械外骨骼、手術機器人、現代化治療牙椅、無人機、平衡車等醫療器械或科技產品進行三維建模、運動仿真以及關鍵零件圖和裝配圖的繪制，并在學期末進行海報路演和答辯展示。

團隊合作是調配資源，實現個體無法承擔的工作的重要手段。團隊合作是指有信念、有能力的個體，在特定的團隊中，為實現共同的目標，而相互支持奮斗。尤其是在生物醫學工程領域，很多問題的解決需要多領域的人員突破專業壁壘，共同合作才可以實現。針對剛進入大學的學生，進行團隊訓練，提升學生的溝通合作能力，將有助于其在后續的大學生活中快速地成長。團隊合作中，常遇到的問題有團隊分工不清晰、任務無計劃性、團隊隊員溝通有障礙、任務及人員之間的協調性差。在工程制圖的團隊大作業中，需要隊員緊密配合才可以完成。任務無計劃性、無時間節點，將導致設計任務無法按時推進；分工模糊或溝通障礙將導致不同模塊之間的設計沖突，無法完成設計任務。

在“團隊合作”的教學項目中，為培養學生的團隊合作能力，特設置了不同的時間節點；授課教師在不同的時間節點對項目的進展進行監督（包括選題討論、進展溝通等），確保團隊項目的穩步推進。在項目的執行中，以我國的重大科技及工程項目的實施為例，讓學生領悟重大項目中個人與團隊的關系，以及有效的項目管理和團隊合作對項目順利實施的重要性。通過周期性的溝通和交流，各團隊的同學在實踐項目中學會更為高效的溝通和合作。依托團隊合作項目的實踐教學最終使學生獲得了一定的團隊合作能力；在團隊目標的指引下，同學們學會了如何發揮各自的特長，通過交流溝通和協作，促進團隊目標的實現。

（四）全流程實踐性教學及綜合評價機制

知易行難，工程制圖課程具有很強的實踐特征，需要極大的訓練量，才可以獲取專業的讀圖和繪圖能力。傳統的授課中，經常給學生布置有參考答案的習題。但是，實際的工程實踐中，醫療器械或手術裝置的設計很難有統一的標準答案。為了培養具有高素質的新工科人才，在針對生物醫學工程專業學生的工程制圖教學實踐中，探索了全流程的思想政治教學設計方案。通過貫穿整個課程的全程考核形式，避免了學生在期末考試前的突擊應試，使學生能夠在平時的訓練中，扎實掌握工程制圖的基礎理論和技能。通過體系化的訓練考核（習題、個人設計作品以及團隊設計作品等），學生在掌握基本技能的同時，能夠掌握自主設計和測繪技能，為以后從事復雜醫療器械/系統的設計和開發工作奠定堅實的基礎。此外，通過全流程的思想政治教學建設，同學們將能夠在不同層次上領會工程制圖課程所承載及傳遞的嚴謹的工程思維、精益求精的工匠精神以及團隊合作意識。

圖2 全流程思想政治教學設計方案

全流程考核體系涵蓋平時出勤和課后作業考核、個人設計作品考核（設計報告以及三維建模和二維工程圖紙）、團隊作品項目的考核（設計報告、海報路演、團隊答辯等）以及期末的上機考核（有限時間內的讀圖、計算機三維建模、工程圖的計算機繪制及尺寸標注）等方面，從基礎環節入手，抓常規，抓過程，抓重點，拉長評價時間尺度，突出課程實踐特征，融入課程思政元素，意在讓學生在系統的課程實踐和學習中，扎實掌握工程制圖的理論知識，具備優秀的計算機建模及繪圖能力，成長為具有高度責任感、團隊合作精神和工匠精神的卓越人才。

結語

課程思政具有豐富的呈現載體，在“全程育人”和“全方位育人”的指導方針下，課程思政教育的實施應當結合具體課程的教學內容，以典型的思政元素為載體，進行特色鮮明的課程思政實踐。結合生物醫學工程專業的人才培養目標和工程制圖的教學特點，在授課過程中，以代表性的醫療器械為案例講授工程制圖知識，提升學生主動學習的內驅力；以“工匠精神”為切入點，以培養“責任感”為抓手，以“團隊合作項目”為依托，培養學生的工匠精神、責任意識和團隊精神，最終培育出思想品德優良、專業基礎扎實、家國情懷深厚，能夠在生物醫學工程領域從事基礎研究和高端醫療器械及先進診療技術開發，服務國家重大戰略需求的高素質拔尖創新人才。