工程制圖“四維一體”的教學改革

劉 垚 張曉蕾 牛 煜

1.山西大學電力與建筑學院，山西 太原 030006；2.山西工程科技職業大學外國語學院，山西 晉中 030600

近年來，我國高等工程教育迅速發展，國家在高等教育戰略上提出了要瞄準國際科技發展前沿，推進高等教育事業蓬勃發展，加強新工科等學科建設，對高等工程教育質量提出了更高的要求。新工科建設是高等工程教育對中華民族偉大復興戰略全局的應答，也是對第四次工業革命和信息化產業變革的戰略行動。高等工程專業教育的質量對我國的工程技術人才在國際上的競爭力和認可度有著重要影響，也對我國的工程教育在全世界范圍內的地位有著重要影響。隨著國家、企業之間競爭加劇，工業技術迅速發展，產業升級改造不斷加速，工程技術人才的培養質量也需要進一步提高。面對即將到來的新一輪工業革命，我國對工程技術人才培養提出了更為全新的要求［1-3］。

國家在高速發展過程中始終堅持教育發展為第一位，科技創新要自立更生，人才培養要高質量發展，加快建設教育事業、發展科技、產業升級，堅持為黨培育好人才、為國家培養出人才，還要獨立自主的培養出高質量人才，因材施教造就出創新創業人才，吸引高層次人才而用之。在國家各項事業高速發展的過程中，如何培養出適應產業升級、具有創新意識能力的學生，是高等教育人才培養面對的一個重大課題［4-6］。

一、工程制圖課程存在的主要問題

國家需求、產業轉型對工程類新工科人才提出了新的更高要求，面對工程教育專業認證，傳統的工程制圖課程以理論講授為主，對企業需要的人才素質和能力重視不夠，同時由于與工程教育認證要求的人才培養脫節，課程目標設定不全面、課程體系設置不規范、授課內容陳舊以及對學生的考核不夠全面［7］。

由于本課程授課對象是大一新生，在從高中身份轉變為大學身份過程中，入學新生出現了學習主動性變差，學習效率變低等情況。手機游戲、網頁游戲等電子產品對學生的學習影響頗深，使得學生上課注意力不集中，經常開小差。

隨著專業計劃的調整，在授課學時減少的情況下，培養學生的制圖基本技能和空間思維能力變得較為困難，在知識講解和課堂學習的過程中，課程思政育人效果也不理想。

二、工程制圖課程的改革設計

按照新工科建設要求和工程教育專業認證標準，通過充分調研，全面規劃，依據“設計—實施—反饋—改進”的模式，建立整體的教學改革思路如圖1 所示。

圖1 教學改革總體設計

（一）按工程教育專業認證要求制定新的教學內容

在新工科的背景下，課程秉承“以生為本，知行合一”的教學理念，積極拓展教學內容的廣度、深度和高度，提升課程的引領性、創新性、高階性［8-9］。以學生學習為中心開展課堂改革，對課程教學內容進行模塊化設計，如表1 所示。

表1 教學內容模塊劃分

（二）修訂符合工程教育專業認證的課程目標

以OBE 理念為導向，按照“市場需求—畢業要求—培養方案—課程目標”的映射關系，建立支持畢業要求的課程目標。課程堅持立德樹人，并依據2020 年5 月教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》開展思政教育，培養學生對待國家能源、電氣事業的正確價值觀，傳播中國聲音、彰顯中國精神、傳遞中國力量，使學生成為有時代擔當和社會責任感的能源類、電氣類專業人才。課程目標要充分體現知識、素質、價值觀培養為導向的全方位育人要求［10］，具體目標如下：

1.知識目標：系統掌握形體投影基本理論、方法和畫法，熟練掌握繪圖儀器的使用，能夠正確閱讀和繪制零件圖和裝配圖。

2.能力目標：使學生具有在能源動力、能源綜合利用、電氣設備等方面的技術研發、優化設計的能力。

3.思政目標：培養學生的愛國主義精神和創新創業精神，使學生具有科學嚴謹的學習態度和職業素養。

（三）建立新的教學方法和教學模式

2018 年中國高等教育首次提出“淘汰水課、打造金課”，信息技術和互聯網的結合為課堂教學改革提供了多種教學方式，各種教學平臺如智慧樹、學習通、雨課堂等都在學校課堂中得到了應用。本課程利用雨課堂平臺探索新的教學方式，將教學PPT 與學生的手機聯系起來，使學生手機變成學習工具，讓學生不再因玩手機而分散注意力，通過雨課堂發送測試題，在規定時間上傳答案，隨時可以掌握學生學習情況，實現針對不同層次的學生分層次教學［11-12］。在上課之前，利用教學平臺發布需要預習的知識點、視頻資料和思考題，從平臺數據反饋來掌握學生的預習情況。在課堂教學中，以問題為導向，引導學生分組討論，展示結果，通過雨課堂的投稿功能、彈幕功能等方式與學生進行充分互動，提高學生自主學習的能動性。課后，在平臺發布知識點總結、課后作業等任務，還可以利用平臺的討論區進行線上答疑，從而及時解決學生的學習困難。

為了提高學生學習工程制圖的興趣，強化學生動手能力，利用教學用具在空間結構分析環節采用闖關游戲的教學模式。

1.基礎能力闖關。在規定時間內完成教師布置的圖形，沒有完成的無法進入下一關，根據錯誤的個數進行罰分。

2.能力提升闖關。完成教師布置的圖形，根據完成速度和正確率，進行打分排序，實行末位淘汰。

3.高階能力競速闖關。完成教師布置的圖形，只要有一隊完成且正確，比賽結束，根據完成度和正確率進行打分。

4.根據總分排名宣布獲勝小組。

（四）構建課程思政體系和挖掘課程中的思政元素

1.課程思政體系的建立

按照工程教育專業認證對新工科人才的思政要求，課程思政教育需要從傳統發散式的育人方式向建立完整的課程思政體系轉變。課程團隊深挖專業教學內容與思政育人內容的契合點，充分考慮自媒體時代的教學需求，全方位搭建打造點、線、面立體化的思政融合知識網絡。通過建立思政教學目標、思政案例庫、思政教學設計，把工匠精神、中國傳統優秀文化、家國情懷等思政元素無縫融入課程講授中，達到“潤物細無聲”的育人效果，實現思想政治教育與技術技能培養的有機統一，如圖2 所示。

圖2 課程思政體系設計

2.課程思政元素的挖掘

工程制圖不僅要學習國家標準相關的知識，還要繪制空間形體結構和熟練閱讀各種機器設備的圖紙。因此，可以從圖形學的發展歷史和古代建筑工程等多個方面出發，挖掘課本中知識點所蘊含的思政要素，在課堂教學中傳授給學生。

（1）從課程知識點挖掘蘊含的思政資源。學生通過課程第一章制圖基本知識和技能的學習，初步了解國家標準機械制圖的基本規定，認識到標準和圖樣標準化的重要意義，以及在國際競爭中的戰略地位，培養學生要具備嚴格遵守國標的品質，按標準繪圖、讀圖，養成嚴謹的工作作風。

（2）從專業圖中挖掘蘊含的中華文明思政資源。在講到第九章裝配圖的球閥與閥芯裝配結構時，它們采用的是中國傳統技術榫卯結構，在中國古代房屋建造中榫卯構造是經常用到的一種連接結構，是古代工匠們一代一代傳下來的智慧結晶，在中華民族文明的發展史上，如同漢字一樣源遠流長，讓同學們領會中國傳統文明的智慧與魅力，培養學生的文化自信和民族自豪感。

（3）從行業案例中挖掘思政資源。美國等西方國家利用自身的技術優勢，以所謂的國家安全為借口，對中國進行技術封鎖和在科技領域進行制裁，實則是怕我國的技術發展超越他們。比如我國華為企業通過多年的努力，在5G 通信行業中領先于世界水平，雖然遭到美國的全面打壓，但是依然不屈不撓向前行。通過華為被卡脖子的事件激發學生的勇攀科學高峰、不畏艱難的責任感，培養學生的愛國情懷。

（4）從中華優秀傳統文化挖掘思政資源。在第七章標準件和常用件中主要學習螺紋緊固件和齒輪，以學習雷鋒的螺絲釘精神為契機，讓學生明白在國家未來的發展過程中，自己所承擔的責任和使命，使他們具有社會責任擔當和報效祖國的情懷，讓學生知道螺絲釘精神是一種干一行，愛一行，鉆一行，釘在哪里都能發揮自己的才干，都能實現自己的人生價值。

（五）構建新的教學評價體系

按照新工科人才的評價要求，課程考核需要從傳統的試卷考試向OBE 理念下的多元化、全過程考核轉變。為了保證學生的學習效果，確保學生在線上線下等其他途徑的學習過程中得到認可，充分激發學生的學習興趣，課程團隊構建“一體化”的評價體系。通過對學生點評價、線評價、面評價到整體評價，學生在課堂學習過程中對知識點的掌握，對學習計劃和職業規劃，以及價值觀的形成都能夠得到及時的反饋，實現對學生更加全面、全過程的考核［13］，如圖3 所示。

圖3 教學評價體系

三、結語

工程制圖課程經過多年的教學創新和實踐，實現了教師從黑板手工畫圖向“互聯網+”智慧平臺教學方式的轉變，實現了課程以傳授知識為主向提升學生學習能力的轉變，實現了考核方式從傳統閉卷考試向以OBE 為理念的多方位、多層次、全過程考核的轉變。在未來教學過程中，課程團隊要充分利用“互聯網+”技術，引導學生積極參與到課堂教學當中，提高學生空間結構分析能力，激發學生學習自主性，以“四維一體”的教學理念促進學生全面發展。