面向工程意識培養(yǎng)的工程制圖課程實(shí)踐教學(xué)探索

文章編號：1671-489X（2025）14-0144-04DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.144

0 引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010一2020年）》提出，將“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”作為重大改革項(xiàng)目實(shí)施，其核心目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，工程教育與創(chuàng)新教育由此成為高等教育人才培養(yǎng)的重要組成部分。在此背景下，工程意識的培養(yǎng)已成為工科高等院校人才培養(yǎng)的重要任務(wù)，培養(yǎng)的人才是否具有良好的工程意識和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力已成為衡量一所工科院校教育質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[2]。然而，輕實(shí)踐、重理論是我國本科教育中普遍存在的問題，面對工程制圖課程理論多、實(shí)踐少，任務(wù)重、學(xué)時少等現(xiàn)實(shí)問題，如何讓學(xué)生能學(xué)以致用，建立起理論教學(xué)、工程實(shí)踐能力與工程意識培養(yǎng)之間的有效銜接，已成為高等教育改革的重要課題[3-4]。

工程制圖課程一線教師針對上述問題進(jìn)行了積極思考和探索。徐東濤等[5]對機(jī)械制圖課程的教學(xué)方法進(jìn)行探索，構(gòu)建“雙引擎式”“三融入式”教學(xué)方法和切入式考核評價(jià)體系，為機(jī)械制圖課程教學(xué)改革提供借鑒與參考。莫春柳[構(gòu)建了基于問題的工程制圖課程教學(xué)模式，建設(shè)包括教材、教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和教學(xué)模型等在內(nèi)的多平臺教學(xué)資源，打造了示范性課程。然而，這些教學(xué)改革和嘗試僅僅是小范圍的試驗(yàn)，尚不具有較全面的指導(dǎo)性。因此，開展更加廣泛的，包括教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段在內(nèi)的教學(xué)改革探索，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

針對工程制圖課程教學(xué)中普遍存在的問題，應(yīng)設(shè)置課內(nèi)外并重的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對工科學(xué)生的工程實(shí)踐理念教育。在學(xué)生低年級階段植入工程意識，既契合高等教育中全面提升工科學(xué)生工程實(shí)踐能力的理念，又能滿足學(xué)生工程意識培養(yǎng)的潛在需求，有助于開闊工科學(xué)生的工程視野，為培養(yǎng)工科類拔尖創(chuàng)新人才提供有效的基礎(chǔ)支撐。

1緒論導(dǎo)入，埋下工程意識的種子

工程制圖等圖學(xué)類課程是高校工科學(xué)生最早接觸的技術(shù)基礎(chǔ)課。高等教育人才培養(yǎng)具有長期性和連貫性，圖學(xué)類課程處于工科人才培養(yǎng)體系的“源頭”位置，具有極其重要的基礎(chǔ)作用。大一學(xué)生雖具備一定理論知識，但沒有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在圖學(xué)類課程學(xué)習(xí)上，表現(xiàn)為理論脫離實(shí)踐、缺乏聯(lián)想能力、難以將圖樣表達(dá)和工程實(shí)踐對象有效結(jié)合。尤其對于機(jī)械類和近機(jī)械類制圖課程而言，其學(xué)時多、難度大，畫法幾何基礎(chǔ)知識抽象生澀，而實(shí)際零部件和機(jī)器的繪圖表達(dá)又需要學(xué)生綜合運(yùn)用知識并結(jié)合工程實(shí)際，因此，緒論課恰當(dāng)導(dǎo)入相關(guān)內(nèi)容可以起到點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的作用。

緒論課是學(xué)生對一門課程的第一印象。打造精品緒論課，讓學(xué)生心中萌生工程意識，以期結(jié)出豐碩成果。緒論課可以從工程實(shí)際圖樣入手，選取當(dāng)前社會熱點(diǎn)事件的相關(guān)圖片是一種很好的選擇。從學(xué)生較熟悉和感興趣的事物切入，講解這些事件和工程制圖知識體系的關(guān)聯(lián)，能讓學(xué)生對本課程建立起感性認(rèn)識。

根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，緒論課還可以從學(xué)生的專業(yè)職業(yè)方向入手，介紹工程制圖知識在不同專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，向冶金專業(yè)的學(xué)生展示冶金行業(yè)的高爐、風(fēng)機(jī)、泵等設(shè)備；向機(jī)械專業(yè)的學(xué)生展示機(jī)械手臂、機(jī)器狗、智能汽車等實(shí)物和圖紙的對照圖（圖1），以此調(diào)動學(xué)生的興趣，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

圖1汽車實(shí)物圖和視圖的對照

2以多樣化的實(shí)踐教學(xué)手段助力工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

可以通過以下幾點(diǎn)措施對實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行有益探索，以培養(yǎng)學(xué)生的空間形象思維能力，借助課內(nèi)外雙重激勵激發(fā)他們對工程制圖課程的學(xué)習(xí)熱情，初步培養(yǎng)其工程意識。

2.1舉辦科普性知識講座

舉辦生動有趣的科普知識講座，內(nèi)容包括腦知識結(jié)構(gòu)介紹、工程制圖高階知識的融合運(yùn)用、思維導(dǎo)圖的應(yīng)用等。通過鼓勵學(xué)生參加這樣的科普知識講座，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，讓他們輕松愉快地完成制圖知識體系的導(dǎo)論學(xué)習(xí)。

2.2自主開發(fā)多媒體課件素材

通過自主開發(fā)和不斷更新多媒體課件素材，架設(shè)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用之間的橋梁。在傳授理論知識的同時，提供與理論知識相匹配的工程零部件應(yīng)用實(shí)例（圖2），使學(xué)生熟悉理論知識的應(yīng)用場景，在潛移默化中理解圖學(xué)理論的終極目標(biāo)是服務(wù)于工程實(shí)踐。

這不僅能顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能增強(qiáng)他們對工程實(shí)際零部件的熟悉度與感知力，有效促進(jìn)其工程意識的培養(yǎng)。

圖2工程零部件應(yīng)用實(shí)例

2.3建設(shè)“觸摸屏自助學(xué)習(xí)系統(tǒng) + 實(shí)物模型教具 + 零件測繪室”的復(fù)合助學(xué)體系

1）建設(shè)包括課程教學(xué)多媒體課件、習(xí)題解答、裝配演示動畫和關(guān)鍵機(jī)械加工工藝動畫等資源的觸摸屏自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在學(xué)生預(yù)/復(fù)習(xí)、自學(xué)和答疑等方面都能起到很好的幫助作用，可為學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)、探討提供優(yōu)質(zhì)平臺，顯著提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2）使用實(shí)物模型教具。通過使用多種零部件和裝配體實(shí)物教具，讓學(xué)生近距離接觸實(shí)際零件。同時，配合教師的講解，讓學(xué)生更好地了解實(shí)際工藝過程，更好地體會書本知識在工程實(shí)際中的應(yīng)用。

3）設(shè)置零件測繪室，讓學(xué)生真實(shí)接觸軸、齒輪、箱體、減速器等實(shí)際零部件，培養(yǎng)其測繪能力與零部件表達(dá)能力。以零件圖為例，通常其所呈現(xiàn)的零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此，在讀圖教學(xué)環(huán)節(jié)，通過展示和講解多種實(shí)物上的不同典型結(jié)構(gòu)（圖3，能幫助學(xué)生快速理解零件的導(dǎo)向、安裝、支撐等實(shí)際結(jié)構(gòu)。通過不斷積累典型結(jié)構(gòu)功能、實(shí)物形態(tài)及圖樣畫法，學(xué)生可逐漸形成“見圖如見物”的工程潛意識，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生敏銳的工程思維，提升工程素養(yǎng)。

圖3工程零部件的典型結(jié)構(gòu)

2.4構(gòu)建工程常用零部件庫助學(xué)系統(tǒng)

課程主要授課對象為大一大二的工科生，他們接觸工程制圖課前工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)幾近空白，但實(shí)際零件畫法常與工藝結(jié)構(gòu)相關(guān)，如螺紋退刀槽畫法等，因此，在知識點(diǎn)講解前讓學(xué)生提前熟悉零部件的加工過程十分必要。

從開闊學(xué)生工程視野、增強(qiáng)學(xué)生工程意識的角度，開發(fā)包含實(shí)物圖片或視頻、工作或加工視頻、三維模型和二維工程圖在內(nèi)的工程常用零部件庫（圖4）尤為必要。在開設(shè)工程制圖課的同時，向?qū)W生提供相應(yīng)的工程常用零部件庫助學(xué)系統(tǒng)，既可以為工程制圖課程的學(xué)習(xí)提供便利，也可以為學(xué)生在高年級進(jìn)行金工實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和企業(yè)實(shí)習(xí)提供必要的先驗(yàn)知識。

圖4工程常用零部件庫

2.5融入計(jì)算機(jī)二維/三維繪圖軟件學(xué)習(xí)

AutoCAD等主流計(jì)算機(jī)二維/三維繪圖軟件已經(jīng)深度參與并融入整個工業(yè)產(chǎn)品全流程設(shè)計(jì)，因此，讓學(xué)生盡早接觸、熟悉并熟練應(yīng)用相關(guān)軟件是保證課程學(xué)習(xí)對接工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的有效方式。在平面立體、回轉(zhuǎn)體等基本形體教學(xué)環(huán)節(jié)中，適時引入西北工業(yè)大學(xué)“Solidworks三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)與建模”、重慶大學(xué)“工程制圖”、大連工業(yè)大學(xué)“計(jì)算機(jī)繪圖與CAD”等多門線上課程中的Solidworks建模理論與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)繪圖CAD及CAXA等內(nèi)容，為學(xué)生提供豐富優(yōu)質(zhì)的課程學(xué)習(xí)資源。對于非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生而言，這些課程內(nèi)容加深了他們對課程的認(rèn)知，增強(qiáng)了對繪圖工具的應(yīng)用能力；對于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，課程在多個環(huán)節(jié)中為他們提供了有效的計(jì)算機(jī)成圖能力訓(xùn)練機(jī)會，通過大量引入工程實(shí)例，讓他們能夠熟練掌握典型工程零部件的實(shí)際設(shè)計(jì)過程、裝配過程、出圖過程，進(jìn)一步增強(qiáng)了課程內(nèi)容的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。若條件允許，還可引導(dǎo)學(xué)生對零部件的簡化受力、質(zhì)量計(jì)算、干涉計(jì)算等進(jìn)行分析，為其參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。

2.6組織學(xué)生參加各類競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目

依托教師承擔(dān)的國家項(xiàng)目或橫向課題，引導(dǎo)學(xué)生參加項(xiàng)目研究，并帶領(lǐng)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和全國大學(xué)生智能汽車競賽等賽事，取得了顯著成效。多年來，團(tuán)隊(duì)教師先后獲“國家大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃”優(yōu)秀項(xiàng)目、第三屆全國大學(xué)生智能汽車競賽總決賽光電組特等獎；指導(dǎo)本科生獲全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽二等獎，第四屆全國大學(xué)生智能汽車競賽全國總決賽光電組一等獎。2010一2023年，工程圖學(xué)教研中心教師指導(dǎo)并帶領(lǐng)學(xué)生參加全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽，斬獲機(jī)械類包括尺規(guī)一等獎、個人全能一等獎在內(nèi)的近百項(xiàng)大獎。通過指導(dǎo)學(xué)生參加國家級競賽和項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用中完成制圖知識和創(chuàng)新能力的鞏固與提升，對高校工程制圖課程教學(xué)改革與研究起到了很好的引領(lǐng)和示范作用。

3 結(jié)束語

通過建設(shè)“觸摸屏自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)+實(shí)物模型教具 + 零件測繪室”的復(fù)合助學(xué)體系等舉措，在工程制圖課程理論教學(xué)運(yùn)用、課外助學(xué)系統(tǒng)搭建、復(fù)合學(xué)習(xí)體系建設(shè)，以及引導(dǎo)學(xué)生參與高級別競賽和實(shí)際項(xiàng)目等方面開展一系列探索。這些探索有效增加了學(xué)生接觸工程實(shí)際的機(jī)會，幫助學(xué)生將所學(xué)知識和技能應(yīng)用于實(shí)際，滿足了學(xué)生工程意識培養(yǎng)的潛在需求，開闊了學(xué)生的工程視野，為培養(yǎng)工科類拔尖創(chuàng)新人才提供了有效支撐。

4參考文獻(xiàn)

[1]余香梅.面向?qū)W生工程能力培養(yǎng)的《機(jī)械制圖》教學(xué)改革探討［J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，8（10）：124-125.

[2] 張海鵬.論提高工科大學(xué)生的工程意識[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2016，32（3）：103-107.

[3] 梁艷書，朱英杰，郭桂梅，等.工程圖學(xué)教學(xué)中工程素質(zhì)培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2013（8）：63-64.

[4] 李會鵬，馬駿，王海彥．高等工程教育中學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)的探討[J].大學(xué)教育，2016（6）：90-91，98.

[5] 徐東濤，張國際.機(jī)械制圖課程教學(xué)方法改革［J].中國冶金教育，2018（3）：43-44，47.

[6] 莫春柳.以培養(yǎng)工程意識為核心，深化工程制圖精品課程建設(shè)[C]//機(jī)械類課程報(bào)告論壇.北京：高等教育出版社，2010.