新工科背景下機(jī)械制圖課程改革模式分析

吉利學(xué)院 劉全興

四川警察學(xué)院 劉 蘊(yùn)

機(jī)械制圖屬于學(xué)科基礎(chǔ)課程，在新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展和新科技運(yùn)用的背景下，機(jī)械制圖課程建設(shè)視角應(yīng)該體現(xiàn)出創(chuàng)新性和前瞻性的特征，專注于培養(yǎng)具有空間分析能力、“工程語言”應(yīng)用能力、讀圖與制圖的能力等新型工科人才，滿足當(dāng)前社會(huì)的人才需求。傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程教學(xué)模式無法滿足新形勢下行業(yè)企業(yè)的人才引進(jìn)需求，對此需要加強(qiáng)機(jī)械制圖課程改革，盡快適應(yīng)新工科環(huán)境，為工科人才培養(yǎng)提供有利條件。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械制圖課程是理論和實(shí)踐一體化的基礎(chǔ)課程，反思傳統(tǒng)課程教學(xué)情況，發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題。

其一，課時(shí)設(shè)置不合理，理論課程占比大，課后任務(wù)重，而新工科教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生均衡全面發(fā)展，要求學(xué)生理論、技能“兩條腿走路”，理論課程占比過大導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐技能掌握略有不足。其二，工程案例在數(shù)量和質(zhì)量上都有缺陷，教師基本都是按照教材安排的內(nèi)容展開基礎(chǔ)理論教學(xué)，盡管在促進(jìn)學(xué)生形象思維和抽象思維發(fā)展方面起到一定作用，但是學(xué)生出現(xiàn)思維疲勞、興趣降低的可能性也較大，且教學(xué)方法陳舊單一，學(xué)生易對固化課堂教學(xué)喪失學(xué)習(xí)主動(dòng)性。其三，當(dāng)代科技發(fā)展較快，部分學(xué)校機(jī)械制圖課程仍沿用傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，并未積極引進(jìn)當(dāng)代先進(jìn)科技，導(dǎo)致學(xué)生技能得不到更新，影響了機(jī)械制圖課程教學(xué)質(zhì)量，且與新工科教育形勢相悖。其四，課程思政建設(shè)水平低，教師思政意識薄弱，在課程教學(xué)中對思政教育元素的挖掘和利用不足，不利于學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)精神和職業(yè)道德發(fā)展。其五，學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)空間狹窄，受學(xué)時(shí)限制和課程體系設(shè)置影響，實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間整體來說還是比較短，因此學(xué)生制圖實(shí)踐能力沒有達(dá)到理想水平。

二、基于新工科背景的機(jī)械制圖課程改革措施

（一）調(diào)整教學(xué)大綱

機(jī)械制圖課程包括理論和實(shí)訓(xùn)兩部分，課程教學(xué)的主要目的就是幫助學(xué)生理解圖樣的投影原理和方法，形成空間想象力和空間邏輯思維，養(yǎng)成讀圖、繪圖能力。新工科背景下，在課程建設(shè)、改革與實(shí)施中要充分考慮新時(shí)期的工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，有針對性地調(diào)整教學(xué)大綱，突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，推動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)精細(xì)化，順利實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。尤其是理論課的課時(shí)和實(shí)訓(xùn)課的課時(shí)應(yīng)該合理調(diào)整，例如，某校機(jī)電一體化和汽車服務(wù)工程專業(yè)64個(gè)課時(shí)，把原本的18個(gè)理論課課時(shí)壓縮至12個(gè)課時(shí)，剩余課時(shí)安排案例教學(xué)、課堂討論、翻轉(zhuǎn)教學(xué)、課外專題交流、思政融合等教學(xué)活動(dòng)。通過這種方式促進(jìn)學(xué)生的工程思維發(fā)展，提高學(xué)生的思政素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作、人際交往、觀察總結(jié)等與職業(yè)素養(yǎng)相關(guān)的關(guān)鍵能力。

（二）豐富教學(xué)方法

1.深化產(chǎn)教結(jié)合

機(jī)械制圖不僅是機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)課程，土木工程、交通運(yùn)輸、電氣工程等非機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中也涉及機(jī)械制圖課程內(nèi)容，因此在課程改革中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容和不同專業(yè)的融合。具體教學(xué)中可嘗試基于相應(yīng)專業(yè)的課程內(nèi)容以及崗位工作需求創(chuàng)設(shè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教結(jié)合，例如，車輛工程專業(yè)的機(jī)械制圖課程教學(xué)中可引入與車輛結(jié)構(gòu)模型相關(guān)的項(xiàng)目，如結(jié)合車架、車橋、懸架等車輛結(jié)構(gòu)的零件圖繪制任務(wù)。通過機(jī)械制圖課程的專業(yè)化建設(shè)，能體現(xiàn)課程的實(shí)踐導(dǎo)向，利于專業(yè)學(xué)生的崗位思維和職業(yè)技能發(fā)展、職業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累。

為進(jìn)一步深化產(chǎn)教結(jié)合式教育，可采用室外教學(xué)的方式開展機(jī)械制圖課程教學(xué)。教師帶領(lǐng)學(xué)生走出校門，走進(jìn)合作企業(yè)參觀生產(chǎn)一線，切身感受生產(chǎn)現(xiàn)場。在新工科背景下，學(xué)校需積極與產(chǎn)業(yè)企業(yè)合作，基于校企合作搭建機(jī)械制圖實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。在條件允許情況下，還可使優(yōu)秀學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的方式參與到合作企業(yè)項(xiàng)目中，由學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求完成零件圖繪制作業(yè)，借助該方式強(qiáng)化學(xué)生鍛煉，深化校企合作程度，使學(xué)生能在實(shí)踐中做到學(xué)以致用，在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。在產(chǎn)教結(jié)合校企合作背景下，還可鼓勵(lì)專業(yè)教師前往合作企業(yè)掛職學(xué)習(xí)，培養(yǎng)機(jī)械制圖方面的“雙師型”教師，通過優(yōu)化師資隊(duì)伍而加快機(jī)械制圖課程改革步伐。

2.實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法尤為適用工科教學(xué)活動(dòng)，機(jī)械制圖課程按照教學(xué)計(jì)劃完成階段性教學(xué)后，教師可基于機(jī)械制圖近階段知識點(diǎn)設(shè)計(jì)工科項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識推進(jìn)項(xiàng)目，在項(xiàng)目探索實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。以組合體三視圖為例，完成該知識點(diǎn)教學(xué)工作后，學(xué)生基本已掌握組合體構(gòu)型原則及組合方法，此時(shí)可提出設(shè)計(jì)性項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生提前準(zhǔn)備蘿卜、橡皮泥等材料，根據(jù)一到兩個(gè)視圖制作組合體模型，使學(xué)生在組合體模型制作期間實(shí)現(xiàn)該部分知識的靈活運(yùn)用。項(xiàng)目教學(xué)法能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)活動(dòng)針對性，但在具體教學(xué)實(shí)踐期間，教師應(yīng)確保所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目貼合教學(xué)內(nèi)容，且難易適中。此外，為充分激發(fā)學(xué)生項(xiàng)目探索興趣，教師還可設(shè)計(jì)多種難易等級的項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生基于自身水平合理選擇，學(xué)生完成不同等級項(xiàng)目所獲得的成績不同，可進(jìn)一步分層教學(xué)、因材施教。

3.實(shí)施競賽教學(xué)法

以賽促學(xué)是現(xiàn)階段較為常用的教學(xué)方法，是借助學(xué)科競賽提升學(xué)生專業(yè)水平、創(chuàng)新思維的有效途徑，結(jié)合機(jī)械制圖課程來看，在實(shí)踐教學(xué)期間，可引導(dǎo)學(xué)生積極參加“全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”“全國先進(jìn)成圖大賽”等競賽活動(dòng)，使學(xué)生在競賽準(zhǔn)備過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)械制圖知識的靈活運(yùn)用。此外，該類學(xué)科競賽通常具備較強(qiáng)創(chuàng)新性，可在一定程度上提升學(xué)生創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，活用機(jī)械制圖課程知識點(diǎn)。從課程角度來看，大部分學(xué)生受到自身水平的局限可能無法參與全國性學(xué)科競賽，為切實(shí)發(fā)揮出競賽教學(xué)法的“以賽促學(xué)”效果，教師可在機(jī)械制圖課程教學(xué)時(shí)，將歷年全國性學(xué)科競賽試題及項(xiàng)目作為機(jī)械制圖課程教學(xué)素材，使學(xué)生能基于機(jī)械制圖課程接觸真實(shí)競賽項(xiàng)目，感受競賽標(biāo)準(zhǔn)，在豐富機(jī)械制圖課程教學(xué)素材的同時(shí)，還可提升課程教學(xué)實(shí)效。例如，按照機(jī)械制圖課程知識點(diǎn)選取競賽項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位完成競賽項(xiàng)目，使學(xué)生發(fā)揮想象力、創(chuàng)新力設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，在課堂內(nèi)營造知識共享氛圍，切實(shí)鍛煉學(xué)生專業(yè)水平。在信息化時(shí)代，教師還可整理學(xué)科競賽優(yōu)秀項(xiàng)目模型或方案，將其上傳至教育信息化平臺(tái)，以便學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)，使機(jī)械制圖課程教學(xué)更為靈活。

（三）引入先進(jìn)技術(shù)

1.融入CAD技術(shù)

CAD技術(shù)以計(jì)算機(jī)為媒介，在機(jī)械制圖中可以輔助工程師完成設(shè)計(jì)，屬于綜合性的實(shí)用技術(shù)。AutoCAD、SolidWorks、UG等都是常用的CAD繪圖軟件，學(xué)生要掌握熟練利用這些軟件完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)的能力，形成獨(dú)立設(shè)計(jì)、讀圖、繪圖的能力。以AutoCAD軟件在機(jī)械制圖課程中的融合應(yīng)用為例，軟件輔助下學(xué)生可以更好地理解抽象的課程內(nèi)容，帶給學(xué)生更豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。CAD技術(shù)具體用于理論課和機(jī)械測繪兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。以理論課為例，如“由組合體繪制三視圖及由三視圖繪制組合體”教學(xué)中，CAD技術(shù)建立三維模型，幫助學(xué)生理解各要素的空間關(guān)系，學(xué)生還可以在軟件上進(jìn)行繪圖練習(xí)，促進(jìn)其空間思維和繪圖能力發(fā)展；機(jī)械測繪環(huán)節(jié)利用CAD技術(shù)可以幫助學(xué)生觀察和分析模型結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生在實(shí)操中處理零件圖、裝配圖中主視圖的擺放位置、投射方向以及視圖數(shù)量、種類等一系列問題。

2.融入3D打印技術(shù)

隨著教育信息化2.0的深化，機(jī)械制圖課程已逐步實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)，使機(jī)械制圖知識與技能可采用表格、圖片、文字、視頻、三維立體的形式呈現(xiàn)出來，改變了機(jī)械制圖課程的枯燥之感，同時(shí)多媒體課件能承載諸多信息，便于教學(xué)工作的開展。因此，應(yīng)在多媒體教學(xué)基礎(chǔ)上積極引進(jìn)其他先進(jìn)技術(shù)，如3D打印技術(shù)，使學(xué)生可通過3D立體模型了解線條走向，降低學(xué)生知識理解難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。除此之外，將3D打印技術(shù)融入機(jī)械制圖課程，可借助SolidWorks、Pro/E等軟件搭建機(jī)械動(dòng)畫仿真視頻庫、計(jì)算機(jī)立體模型庫，在直觀性模型與視頻引導(dǎo)下，使學(xué)生能直接形成立體化認(rèn)知，更加透徹地理解機(jī)械制圖課程知識。

3D打印技術(shù)融入機(jī)械制圖課程中可拓寬學(xué)生視野，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)階段即可接觸到當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)，并可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)3D打印實(shí)物的方式檢驗(yàn)機(jī)械制圖設(shè)計(jì)的合理性。在實(shí)踐教學(xué)期間，教師可直接提供3D實(shí)物模型展開教學(xué)，還可鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識自主設(shè)計(jì)模型，并依托于3D打印設(shè)備制作三維模型，以此綜合性提高學(xué)生機(jī)械制圖能力。機(jī)械制圖課程引入3D打印技術(shù)可彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，學(xué)生為準(zhǔn)確得出3D實(shí)物，會(huì)更加深入全面地分析二維圖紙，并可借助3D實(shí)物檢驗(yàn)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與識圖的準(zhǔn)確性，便于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正二維圖紙的薄弱點(diǎn)，在此過程中實(shí)現(xiàn)專業(yè)水平的提升。3D打印技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)生提供了動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，且可增加機(jī)械制圖學(xué)習(xí)趣味性，并能使學(xué)生在校階段接觸與學(xué)習(xí)當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)，一舉多得，可有效促進(jìn)新工科教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（四）實(shí)施混合式教學(xué)

教育信息化改革成效顯著，信息化教育環(huán)境已經(jīng)初步形成，教育教學(xué)與信息技術(shù)開始深度融合，線上和線下課堂可以形成互補(bǔ)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)資源整合、教法創(chuàng)新，最終達(dá)到提升教學(xué)成效的目的。當(dāng)前慕課、智慧樹、雨課堂、騰訊課堂等眾多線上教學(xué)平臺(tái)可以提供線上教學(xué)服務(wù)，海量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源和完善的課堂管理系統(tǒng)使得線上教學(xué)模式的優(yōu)勢得以體現(xiàn)，形成了線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。學(xué)生課前可以通過線上平臺(tái)獲得教師提供的線上學(xué)習(xí)資源，自主完成預(yù)習(xí)任務(wù)，參與測評，教師依據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的情況把握學(xué)情，針對性地調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，線下課堂針對課前收集的問題進(jìn)行集中教學(xué)，課后學(xué)生可以再次利用線上資源回顧復(fù)習(xí)。在機(jī)械制圖課程的混合式教學(xué)中，教師和學(xué)生都可以通過線上平臺(tái)獲得高質(zhì)量的案例以及其他課程資源，突破教材局限，拓展教與學(xué)的空間。課堂管理方面，平臺(tái)具備簽到、點(diǎn)名、問題討論、測試等多元功能，方便教師把握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展以及實(shí)現(xiàn)課堂調(diào)控。以“裝配圖繪制”內(nèi)容為例，課前預(yù)習(xí)階段布置線下和線上預(yù)習(xí)任務(wù)，分別針對教材進(jìn)行常規(guī)預(yù)習(xí)和借助網(wǎng)絡(luò)資源補(bǔ)充預(yù)習(xí)內(nèi)容，如提供“裝配示意圖畫法”的微視頻以及結(jié)合實(shí)例動(dòng)態(tài)示范運(yùn)用“單線+符號”或者“輪廓+符號”展示裝配示意圖的方法等，給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，課后要求學(xué)生利用CAD軟件完成繪圖作業(yè)并上傳繪圖過程，或者組織線上繪圖比賽等。

（五）挖掘課程思政元素

基于“立德樹人”視角的課程思政建設(shè)是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要舉措，教育者要充分挖掘課程中思政教育資源，推動(dòng)思政教育和課程教育的深度融合。機(jī)械制圖課程思政建設(shè)可以具體從以下三個(gè)方面展開。

其一，中國制造與機(jī)械制圖的關(guān)聯(lián)性。結(jié)合中國制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，引導(dǎo)學(xué)生了解不同時(shí)期中國制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中工程圖樣的重要地位，增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)責(zé)任感和榮譽(yù)感，使學(xué)生形成為民族工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量的職業(yè)理想。

其二，基于國家標(biāo)準(zhǔn)的制圖規(guī)范。結(jié)合各類工程圖例引導(dǎo)學(xué)生理解蘊(yùn)含在圖形設(shè)計(jì)、圖形表達(dá)、問題分析等環(huán)節(jié)的工匠精神?；趫D樣畫法、文字及技術(shù)要求書寫、圖線應(yīng)用、尺寸標(biāo)注等課程教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)化專業(yè)技能培養(yǎng)，在學(xué)習(xí)和遵循制圖規(guī)范的過程中形成良好的職業(yè)道德素養(yǎng)和較強(qiáng)的專業(yè)能力。在手繪實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，具體指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)圖幅選擇、布局設(shè)計(jì)、表達(dá)方案等知識要點(diǎn)，為學(xué)生布置繪制組合體三視圖、軸類零件圖齒輪零件圖、法蘭盤零件圖等實(shí)訓(xùn)任務(wù)，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，在培養(yǎng)“大國工匠”的目標(biāo)引領(lǐng)下積極弘揚(yáng)工匠精神。

其三，基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的世界觀和價(jià)值觀培育。動(dòng)態(tài)跟進(jìn)制造業(yè)最新科技成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在日常教學(xué)中多結(jié)合前沿技術(shù)和案例、新聞，擴(kuò)展學(xué)生的行業(yè)視野，強(qiáng)調(diào)馬克思主義唯物辯證法、社會(huì)主義核心價(jià)值觀的滲透教育。

三、結(jié)語

綜上所述，從新工科背景出發(fā)對傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程教學(xué)中存在的突出問題進(jìn)行反思，對當(dāng)前學(xué)情的思考和對未來行業(yè)發(fā)展形勢的預(yù)測提出課程改革建議。機(jī)械制圖課程改革旨在滿足全新的工科人才培養(yǎng)需求，突出課程實(shí)施價(jià)值。