“雙一流”背景下“機械制圖”第二課堂改革與實踐

摘"要：針對當前“機械制圖”第二課堂現狀及面臨的問題，本文結合中國地質大學（武漢）實際情況，提出了行之有效的改革與實踐措施，構建了“雙一流”建設背景下第二課堂的教學實踐模式。通過建立智慧繪圖中心，引入學科競賽，定期培訓與交流，聯合學校社團，提供線上線下混合資源，展示實物模型等多種有效措施，建立教師—社團—學生雙向聯通模型，一方面提高了任課教師的教學質量與效率；另一方面，也有效調動了學生主觀能動性，大幅提升學生三維空間想象能力，著力提高學生實踐能力，為我校“雙一流”建設添磚加瓦。

關鍵詞：機械制圖；第二課堂；學科競賽

“機械制圖”是一門以幾何學和投影理論為基礎和方法，研究零部件幾何形體的構成、表達及圖樣繪制和閱讀的工科基礎課。它作為機械類專業或者工科大類的學科基礎課，理論性和實踐性較強，不僅擔負著培養學生空間想象能力、空間思維能力和繪圖技能的任務，還承擔著將學生引入工程領域大門、培養學生良好工程素質的任務［12］。當前“機械制圖”第一課堂不論是授課內容，還是講課方式都較為傳統，此外該課程學時存在大幅減少的情況，相應的計算機繪圖課時也不多。隨著數字多媒體以及三維數字建模技術快速興起，第一課堂的教學內容與授課方式，都已經很難滿足當代大學生的學習需求［3］。

第二課堂作為第一課堂的有益補充與重要延續，是以提升學生素質教育為目的，開展認知與實踐活動［45］。傳統“機械制圖”第二課堂主要以完成習題冊、零件圖和裝配圖尺規繪畫為主，存在次數多、課時少、難度大、效率低、與學生交流偏少等實際問題，導致第二課堂在實際學習中發揮作用微弱。如何在“雙一流”建設背景下，積極深化第二課堂改革與實踐，有效彌補傳統第一課堂的不足，進而提升大學生三維空間重構能力與實踐動手能力，是目前“機械制圖”第二課堂建設所面臨的重要難題。

針對上述現狀，本文將著力開展“機械制圖”課程第二課堂研究與實踐，旨在通過開展一系列卓有成效的改革與實踐，提升學生學習興趣與效率，提高學生綜合素質能力，助力我校“雙一流”建設。

1"“機械制圖”第二課堂現狀及問題

“機械制圖”第二課堂作為第一課堂的重要補充，主要以提升學生三維空間想象能力以及實踐繪圖能力為目標，開展學習、認知、實踐等活動。當前第二課堂主要形式包括實踐繪圖、認知交流、線上學習等，結合中國地質大學（武漢）的實際現狀，通過大量調研，總結了當前“機械制圖”第二課堂的情況。

（1）了解第二課堂的重要性。為更好地了解當前第二課堂現狀，通過在線調查問卷的方式，在課程結束后調研2022級的75名大一新生，大約九成學生，有明確意愿參加第二課程，絕大部分同學也是認同第二課堂的重要性（如表1所示）。此外，46%的同學希望通過第二課堂提升制圖學習方法與技巧；其他同學則是希望借助第二課堂提高讀圖、識圖能力以及掌握投影作圖的基本技能（如表2所示）。

（2）模式單一。當前第二課堂主要以完成習題冊為主、實踐課為輔的模式，模式過于單一，此外，存在習題次數過多、時間過短等問題。通過調研發現，大約52%的學生認為當前習題集中習題數量偏多，很難短時間完成（如表3所示）。總體而言，學生學習積極性較低，缺乏學習興趣，學習效果不佳。

（3）實踐過少。“機械制圖”課程主要培養學生獨立繪畫零件圖以及裝配圖的能力，著重強調實踐動手能力。結合中國地質大學（武漢）現狀，目前第一課堂（講課學時）68學時，實踐環節只有20學時，學生實踐時間過少，綜合實踐能力難以得到保證。

（4）缺乏機繪。傳統的尺規繪圖效率已經難以滿足當前社會需求，對于計算機繪圖要求越來越急迫。通過調研發現，大約八成以上學生希望增加一定課時的計算機繪圖（如表4所示）。結合我校實際情況，計算機繪圖的課程較少，學生計算機繪圖實踐能力難以得到有效的保證。

（5）電子資源匱乏。伴隨著新媒體快速崛起與知識爆炸時代的到來，現有的教材已經難以滿足當代大學生的需求。當前可用的電子資源主要還是以慕課為主，缺乏其他不同類型的電子資源，如三維零件庫或裝配圖，不能很好地滿足學生學習資源的多樣性。

（6）溝通較少。當前第二課堂依然以線下講學為主，與學生之間溝通較少，不夠清晰了解學生在學習中存在的具體問題，導致針對性輔導不夠。通過調研發現，大部分同學希望采用線上線下結合的方式進行答疑交流。

（7）輔助教材偏少。目前針對第二課堂的教材十分稀少，已有的教材大多以習題冊為主，針對性與實踐性普遍不足，難以有效提升學生空間三維重構能力。當前我校的輔助教材主要以2009年出版的《機械制圖習題集》為主，題庫內容陳舊、數量偏少，學生練習效果難以得到較好的保證。

（8）參賽熱情不高。當前有很多面向工程圖學的比賽，但同學們普遍參賽熱情不高。根據表5調查問卷結果，依然有41.33%的同學，會因為競賽的“高門檻”而退縮。此外，根據調研發現，大約一半的同學希望每學期參加一次（如表6所示）。因此如何有效地調動學生參賽熱情則是一個關鍵問題。

2"第二課堂改革與實踐

2.1"智慧繪圖中心

智慧繪圖中心是中國地質大學（武漢）機械與電子信息學院為人才培養而設置的教學與實踐平臺，包括2間錄播智慧教室、1間競賽培訓中心和2間繪圖室。為更好地提升第二課堂教學效果，以智慧繪圖中心為依托平臺，開展課后實物測繪以及競賽培訓等實踐活動，成功舉辦了湖北省第三屆大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽暨第十六屆全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽省級預選賽、中國地質大學（武漢）大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等類比賽。智慧繪圖中心的成立無疑為“機械制圖”第二課堂的建設提供了良好的硬件平臺，極大助力了學生培養。

2.2"課程群建立

“工程圖學”是工科大類專業的基礎課程，涉及“機械制圖”“工程制圖”“建筑制圖”等課程，相關課程的教師人數也較多。基于現有的數字化平臺，建立了相應的課程群，極大方便了教師之間的教學交流與溝通，對于第二課堂教學效果起到良好的橋梁作用。

2.3"定期培訓

依托智慧繪圖中心，針對學生定期開展培訓，三維建模軟件專場培訓，以及裝配圖實繪培訓等；針對課程教師，開展新興教學軟件授課培訓。通過定期培訓，提升了教師教學質量，提高了學生綜合能力，有效增進了第二課堂教學效果。

2.4"以賽促學

以“全國先進成圖技術與產品信息創新大賽”和“全國三維數字化創新設計大賽”兩項國家級圖形大賽為契機，為本科生提供良好的培訓和參賽指導，將以賽促學作為第二課堂核心內容，不斷提升學生實踐創新能力與三維建模能力，為大學生綜合素質培養提供一種新路徑與新思路。據統計，自2022年以來參加“全國先進成圖技術與產品信息創新大賽及其省預選賽、選拔賽”的同學中大概七成同學是正在選修制圖課程的大一新生。通過以賽促練，有效提升學生學習興趣，極大地提高了學生學習效率。

2.5"借助協會，以老帶新

通過與中國地質大學圖學協會等校團體交流協作，借助已有的團體協會，建立教師—社團—學生雙向聯通模型，充分吸引本科生參與到競賽之中，激發學生主觀能力性。自2022年以來，到目前已有超過200名圖學協會會員參加“全國先進成圖技術與產品信息創新大賽及其省預選賽、選拔賽”，此外，通過舉辦交流會等形式，以老帶新，邀請具有參賽經驗或者比賽獲獎的同學，分享賽前賽中的心得與經驗，讓新成員能夠更為快速地了解比賽，掌握更多的繪圖知識，有效提升學生的學習效率與能力。

2.6"線上資源

充分利用線上視頻資源，為第二課堂提供多樣性電子資源，構建多位一體的知識庫，有效輔助學生學習圖學相關知識，提升學習效率。利用B站等新型門戶視頻網站，為學生提供Solidworks或者AutoCAD等三維建模軟件訓練視頻，快速助力學生的三維繪圖軟件能力的培養。

2.7"實物模型

依托智慧繪圖中心，購買大量實物模型，包括減速器、千斤頂、球閥等常用裝備，讓學生在第二課堂上可以直接進行實物測繪，擺脫傳統純粹空間三維想象，通過虛—實結合，確實有效地提升了學生三維重構能力。

結語

針對傳統“機械制圖”第二課堂教學與實踐中存在的問題，自2022年開展上述一系列改革與實踐，一方面讓學生對機械零部件直觀感受更為深刻，空間三維想象能力得到極大的提升；另一方面以賽促練，通過大量改革與實踐，大學生實踐能力也得到較為明顯的提高。近三年，本校學生參加“全國先進成圖技術與產品創新設計大賽”共獲得國家二等獎4項、國家三等獎5項、湖北省一等獎3項、湖北省二等獎11項、湖北省三等獎16項，對比改革前效果明顯。接下來，將繼續積極探索“雙一流”建設背景下第二課堂改革與實踐，著力提升教學質量，提高學生綜合能力。

參考文獻：

［1］曹曉暢，鄭東海，郭建文，等.融合第二課堂的“機械制圖”課程改革探索與實踐［J］.模具技術，2022（03）：5457.

［2］劉文蓮，謝麗華.基于工程教育認證理念的機械制圖混合式教學改革思考與實踐［J］.造紙裝備及材料，2020，49（2）：166167.

［3］甘金強，宋潮龍.新興技術下機械制圖課程教學改革與探索［J］.智庫時代，2019，33：171172.

［4］佟亮亮，胡文強，王澤恒，等.以第二課堂為依托的安全工程專業CAD實踐教學研究與探索［J］.吉林化工學院學報，2020，37（4）：3538.

［5］王偉.基于第二課堂的民辦高校機械專業應用型人才培養研究［J］.科教導刊，2016（33）：5657.

基金項目：中國地質大學（武漢）教學研究項目（2022120）：“雙一流”建設背景下“機械制圖”課程第二課堂建設研究與實踐（2022年7月1日—2024年6月30日）

作者簡介：甘金強（1988—"），男，漢族，湖北黃岡人，博士研究生，副教授，研究方向：微納操作機器人、智能驅動材料、精密定位系統以及智能控制方法等；周曄（1972—"），男，漢族，湖北武漢人，博士研究生，副教授，研究方向：地質裝備數字化設計，磁電有限元模擬、流體有限元模擬、機電一體化PLC控制等。

*通信作者：葛明峰（1986—"），男，漢族，湖北仙桃人，博士研究生，教授，研究方向：機器人、自動控制、深度學習等人工智能領域。