線上線下混合式《畫法幾何及機械制圖》教學改革實踐研究

趙曉山，劉建波，祝士玲，李艷聰

（天津農學院機械工程系，天津 300384）

《畫法幾何與機械制圖》（以下簡稱機械制圖）課程是我校機械工程系農業機械化及其自動化專業必修的一門實踐性很強的主干技術基礎課，是一門研究繪制和識讀工程圖樣的學科，面向大學一年級本科學生開設，分為《機械制圖Ⅰ》和《機械制圖Ⅱ》及相應的實驗課，在第一、第二學期內完成。課程的主要目標包括學習機械制圖國家標準；掌握投影原理，培養繪制和閱讀機械工程圖樣的能力；培養學生的空間構形能力、工程實踐能力，培養學生學習使用CAD軟件繪制工程圖樣及三維造型的基本技能，具備產品設計表達能力、現代工程意識、創新設計能力和構形設計能力。

1 機械制圖課程教學改革的必要性

（1）《中國制造2025》是我國實施制造業強國戰略第一個十年行動綱領。為了更好地適應工業轉型升級的要求，滿足制造業轉型升級大背景下企業對技術技能人才的需求，本課程除講授尺規作圖、手繪草圖，還要增加CAXA2D作圖、CAXA3D實體設計和Solidworks數字建模等相關內容。但隨著學分制的改革和專業認證的開展，農機專業培養方案也隨之作了較大調整，機械制圖課程的理論教學課時數明顯減少，增加了實踐教學課時。課程內容增加和授課學時減少的矛盾，迫使機械制圖課程教學改革勢在必行。

（2）多年來，我們農機專業機械制圖所涵蓋內容，從大學第一學期開始一直延伸至大學三年級，中間涉及的實踐環節有機械設計課程實踐、農機具建模與仿真課程設計、專業綜合課程設計等。從專業綜合課程設計和畢業設計中發現，學生在學習三維數字化軟件作為制圖的輔助工具時，只注重軟件本身的操作，而已經淡忘了機械制圖最為注重的國家標準的相關要求，造成本末倒置的后果。

（3）機械制圖課程面向我校大一新生開設，學生專業認知少，無任何工程背景，機械零件加工常識、零件部件結構等幾乎一片空白，學生的空間想象能力普遍較弱，剛開始幾周學習雖很努力，但到第五周以后部分學生學習起來感覺到很吃力。如果按照傳統的“黑板+PPT+教材+模型或掛圖”模式講解，學生會感到枯燥乏味，學生難以提起學習制圖課的興趣，也激發不了學生的學習動力。

（4）目前大一新生自主學習意識普遍薄弱，大家已習慣了課堂被“灌”，缺乏自主探究知識的能力，學生的創新能力培養也得不到充分、有效地培養鍛煉。

（5）學生普遍沒有標準概念。圖紙的布圖不合理，圖面也不干凈整潔；尺寸標注時箭頭畫的不規范，書寫的尺寸數字位置和方向總出錯；同一種線型整圖不一致，尤其對稱中心線或軸線總有漏畫；字形和字號整張圖紙不統一等等。

（6）責任心、工程意識和服務意識缺乏。表現在畫圖讀圖時，隨意性、盲目性，構形表達能力弱，沒有全局觀。作圖過程缺乏耐心，不嚴謹認真，缺乏工匠精神。

2 機械制圖課程教學改革的思路

2020年農業機械化及其自動化專業獲批市級一流本科專業建設點，為支撐一流專業建設，學院開展了優勢特色核心課程群建設，加大了機械制圖課程建設力度。團隊教師以OBE理念為改革思路，融合二維CAD和三維建模等信息化技術手段，以手繪草圖作為二維制圖重要手段，設計以學生為中心的教、學、賽，開展了融入數字化技術的機械制圖課程改革與實踐，為后續幾大核心課程打下堅實基礎。

針對目前我校機械制圖教學中的問題，團隊教師整合教學內容，重新梳理教學思路。構建了基于“實踐認知―畫法幾何―投影作圖―機械圖―計算機繪圖―機械制圖測繪實踐―農機具建模仿真課程設計”的延伸性教學體系，采用線上線下混合式教學模式，課程將先進成圖技術、信息化技術與制圖的基本知識相融合，在大學第一學期開展，充分利“互聯網+”教育帶來的直觀性和便捷性提升教學效果，培養工程實踐能力和空間想象能力，提高學生的學習興趣。

本課程以投影法制圖理論為基礎，學習三維建模、手繪草圖、尺規繪圖。引導學生學習使用三維建模軟件，自己構建模型幫助讀圖構思，而且在學習利用建模軟件轉化為二維工程圖的同時，更注重機械制圖國家標準的相關要求。手繪草圖是設計者溝通交流實際過程中最經常采用的一種方式，也最能夠反映制圖者的工程素養，所以從課程開始就加大手繪草圖訓練。課程教學的第一學期要求學生采用尺規繪圖，夯實制圖的基本功底，第二學期采用手繪草圖+計算機繪圖，力求做到真正甩圖板，更多關注制圖能力以及遵守國家制圖標準的自覺性。課程學習期間鼓勵和引導學生參加各類制圖競賽，以賽促學，提高學生的工程實踐能力和自主學習能力，同時也錘煉了學生勇于挑戰、頑強拼搏的意志品質，有效貫徹全方位育人理念。

3 機械制圖課程教學改革的嘗試

（1）基于互聯網搭建線上教學平臺，構建“智慧樹+騰訊課堂+QQ群”的教學環境。把課程資源上傳到線上教學平臺，學生可以利用“碎片化”的時間學習鞏固，借助QQ群與老師溝通交流和答疑，利用訓練題庫刷題檢驗知識點的掌握情況，在平臺上提交作業和完成考試。我們還把一些課程思政話題發布到平臺上，鼓勵學生積極交流討論。智慧樹平臺可以自動記錄學生考勤、學習時長、資源下載情況、作業考試完成情況、課程討論參與度等，能夠實現客觀的過程考核評價。

（2）增加實踐認知環節。每個學期第一周均安排一周（6學時）的線下實踐認知，尤其是第一學期，通過觀察、拆裝讓大家對模型、零件有直觀的認知，為接下來的投影作圖打下基礎。第二學期的實踐認知，主要通過拆裝典型機械零件與典型裝置，了解標準件、常用件及其作用，認識典型零件上的功能結構等。線上我們在智慧樹平臺上傳模型圖片、拆裝和機加工視頻、農機具的仿真動畫及農業機械現場生產影像等，目的就是讓同學們多方位了解機械零件，認識本專業，激發學生學習制圖的積極性，培養工程意識、創新能力。

（3）采用線上線下混合式教學設計方案，做好“課前引導與準備、課中講精與解析、課后鞏固與延伸”。線下教學安排在專用機械制圖室授課和實驗，直觀教學是我們的特色，在教學過程中采用“模型―示范―模仿”式直觀教學方式，教師在課堂上有意識增加手繪草圖板書的強度，希望以潛移默化的形式引領學生養成自覺遵守國家標準制圖的習慣。在制圖室還能靈活實施項目任務的探究，以典型零件為例，讓學生根據實物模型特征，選擇不同的表達方法，并進行討論和深化。對于某些中等難度的部分，會以線上翻轉課堂的形式開展，希望以這種方式加深對知識點的掌握，同時也從側面加強學生們的溝通和協作能力，達到全方位育人的目的。

（4）規范嚴謹、一絲不茍是一名工程師必須具備的工程素養，機械制圖的學習中，無論畫圖、標尺寸、標注技術要求都必須規范嚴謹，團隊教師充分認識到了這一點，這并非一朝一夕的功夫，需從平時一點一滴做起。為此，我們精心設計編寫了學生制圖學習筆記活頁，每次課前在智慧樹平臺隨預習視頻資源發布給學生，要求學生打印出來聽課備用，內容涵蓋了本次教學難點、重點、學習任務目標、教學內容導引圖等，甚至嵌入拓展資源和課程思政二維碼等，需記筆記的地方留有空擋便于學生記錄課堂筆記和隨記學習體會，培養學生養成良好的記錄筆記的習慣。

（5）加強測繪實踐環節。機械制圖測繪是我院農機專業的學生完成理論課程學習后，檢驗機械制圖學習效果的手段之一。我們分成小組進行，每組4～5人為宜，各組分配不同的機械裝置的測繪，要求學生先測繪零件，徒手繪制零件草圖，再用CAXA 2D軟件繪制相應的零件工作圖和裝配圖。從幾屆學生反饋的信息表明，引入CAXA繪圖后的測繪圖面質量有了明顯提高，抄襲作業、替畫作業現象明顯改善。經過機械制圖綜合測繪實踐，學生普遍認為綜合能力得到了提高，責任意識得到了增強。同時也培養了創新能力和團隊合作精神和集體主義價值觀。

（6）加強課程育人，融入課程思政元素。機械制圖課程安排在大學一年級開設，是大學生最先接觸的一門專業技術基礎課程，在課程思政育人方面具有先導性。介紹圖學史、圖學名人的勵志人生、我國國家標準的發展歷程，引導學生樹立為中華民族偉大復興的人生志向，培養新時代青年學生的責任感、使命感，增強文化自信，遵守職業道德，培養科學及團隊精神。引入案例教學，巧妙地將“無規矩，不成方圓”“細節決定成敗”等勵志名句和哲理古詩嵌入課程知識點中，培養學生工程意識、服務意識、全局觀、遵紀守法意識和保密意識，培養學生自學能力、創新能力、團隊協作和溝通交流能力，激發愛國情懷和民族責任感。

以上是我們團隊教師制圖教學改革的實踐嘗試。基于課程思政的制圖教學改革，今后我們會持續跟進改革措施，加大課程思政改革力度，注重學生能力和素質培養，為社會輸送更多高技能創新型人才。