線上線下混合式《畫法幾何及機(jī)械制圖》教學(xué)改革實踐研究

趙曉山，劉建波，祝士玲，李艷聰

（天津農(nóng)學(xué)院機(jī)械工程系，天津 300384）

《畫法幾何與機(jī)械制圖》（以下簡稱機(jī)械制圖）課程是我校機(jī)械工程系農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)必修的一門實踐性很強(qiáng)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門研究繪制和識讀工程圖樣的學(xué)科，面向大學(xué)一年級本科學(xué)生開設(shè)，分為《機(jī)械制圖Ⅰ》和《機(jī)械制圖Ⅱ》及相應(yīng)的實驗課，在第一、第二學(xué)期內(nèi)完成。課程的主要目標(biāo)包括學(xué)習(xí)機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)；掌握投影原理，培養(yǎng)繪制和閱讀機(jī)械工程圖樣的能力；培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)形能力、工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)使用CAD軟件繪制工程圖樣及三維造型的基本技能，具備產(chǎn)品設(shè)計表達(dá)能力、現(xiàn)代工程意識、創(chuàng)新設(shè)計能力和構(gòu)形設(shè)計能力。

1 機(jī)械制圖課程教學(xué)改革的必要性

（1）《中國制造2025》是我國實施制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)。為了更好地適應(yīng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的要求，滿足制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級大背景下企業(yè)對技術(shù)技能人才的需求，本課程除講授尺規(guī)作圖、手繪草圖，還要增加CAXA2D作圖、CAXA3D實體設(shè)計和Solidworks數(shù)字建模等相關(guān)內(nèi)容。但隨著學(xué)分制的改革和專業(yè)認(rèn)證的開展，農(nóng)機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案也隨之作了較大調(diào)整，機(jī)械制圖課程的理論教學(xué)課時數(shù)明顯減少，增加了實踐教學(xué)課時。課程內(nèi)容增加和授課學(xué)時減少的矛盾，迫使機(jī)械制圖課程教學(xué)改革勢在必行。

（2）多年來，我們農(nóng)機(jī)專業(yè)機(jī)械制圖所涵蓋內(nèi)容，從大學(xué)第一學(xué)期開始一直延伸至大學(xué)三年級，中間涉及的實踐環(huán)節(jié)有機(jī)械設(shè)計課程實踐、農(nóng)機(jī)具建模與仿真課程設(shè)計、專業(yè)綜合課程設(shè)計等。從專業(yè)綜合課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)三維數(shù)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(jīng)淡忘了機(jī)械制圖最為注重的國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，造成本末倒置的后果。

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

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

（5）學(xué)生普遍沒有標(biāo)準(zhǔn)概念。圖紙的布圖不合理，圖面也不干凈整潔；尺寸標(biāo)注時箭頭畫的不規(guī)范，書寫的尺寸數(shù)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(tǒng)一等等。

（6）責(zé)任心、工程意識和服務(wù)意識缺乏。表現(xiàn)在畫圖讀圖時，隨意性、盲目性，構(gòu)形表達(dá)能力弱，沒有全局觀。作圖過程缺乏耐心，不嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，缺乏工匠精神。

2 機(jī)械制圖課程教學(xué)改革的思路

2020年農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)獲批市級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，為支撐一流專業(yè)建設(shè)，學(xué)院開展了優(yōu)勢特色核心課程群建設(shè)，加大了機(jī)械制圖課程建設(shè)力度。團(tuán)隊教師以O(shè)BE理念為改革思路，融合二維CAD和三維建模等信息化技術(shù)手段，以手繪草圖作為二維制圖重要手段，設(shè)計以學(xué)生為中心的教、學(xué)、賽，開展了融入數(shù)字化技術(shù)的機(jī)械制圖課程改革與實踐，為后續(xù)幾大核心課程打下堅實基礎(chǔ)。

針對目前我校機(jī)械制圖教學(xué)中的問題，團(tuán)隊教師整合教學(xué)內(nèi)容，重新梳理教學(xué)思路。構(gòu)建了基于“實踐認(rèn)知―畫法幾何―投影作圖―機(jī)械圖―計算機(jī)繪圖―機(jī)械制圖測繪實踐―農(nóng)機(jī)具建模仿真課程設(shè)計”的延伸性教學(xué)體系，采用線上線下混合式教學(xué)模式，課程將先進(jìn)成圖技術(shù)、信息化技術(shù)與制圖的基本知識相融合，在大學(xué)第一學(xué)期開展，充分利“互聯(lián)網(wǎng)+”教育帶來的直觀性和便捷性提升教學(xué)效果，培養(yǎng)工程實踐能力和空間想象能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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

3 機(jī)械制圖課程教學(xué)改革的嘗試

（1）基于互聯(lián)網(wǎng)搭建線上教學(xué)平臺，構(gòu)建“智慧樹+騰訊課堂+QQ群”的教學(xué)環(huán)境。把課程資源上傳到線上教學(xué)平臺，學(xué)生可以利用“碎片化”的時間學(xué)習(xí)鞏固，借助QQ群與老師溝通交流和答疑，利用訓(xùn)練題庫刷題檢驗知識點(diǎn)的掌握情況，在平臺上提交作業(yè)和完成考試。我們還把一些課程思政話題發(fā)布到平臺上，鼓勵學(xué)生積極交流討論。智慧樹平臺可以自動記錄學(xué)生考勤、學(xué)習(xí)時長、資源下載情況、作業(yè)考試完成情況、課程討論參與度等，能夠?qū)崿F(xiàn)客觀的過程考核評價。

（2）增加實踐認(rèn)知環(huán)節(jié)。每個學(xué)期第一周均安排一周（6學(xué)時）的線下實踐認(rèn)知，尤其是第一學(xué)期，通過觀察、拆裝讓大家對模型、零件有直觀的認(rèn)知，為接下來的投影作圖打下基礎(chǔ)。第二學(xué)期的實踐認(rèn)知，主要通過拆裝典型機(jī)械零件與典型裝置，了解標(biāo)準(zhǔn)件、常用件及其作用，認(rèn)識典型零件上的功能結(jié)構(gòu)等。線上我們在智慧樹平臺上傳模型圖片、拆裝和機(jī)加工視頻、農(nóng)機(jī)具的仿真動畫及農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)場生產(chǎn)影像等，目的就是讓同學(xué)們多方位了解機(jī)械零件，認(rèn)識本專業(yè)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的積極性，培養(yǎng)工程意識、創(chuàng)新能力。

（3）采用線上線下混合式教學(xué)設(shè)計方案，做好“課前引導(dǎo)與準(zhǔn)備、課中講精與解析、課后鞏固與延伸”。線下教學(xué)安排在專用機(jī)械制圖室授課和實驗，直觀教學(xué)是我們的特色，在教學(xué)過程中采用“模型―示范―模仿”式直觀教學(xué)方式，教師在課堂上有意識增加手繪草圖板書的強(qiáng)度，希望以潛移默化的形式引領(lǐng)學(xué)生養(yǎng)成自覺遵守國家標(biāo)準(zhǔn)制圖的習(xí)慣。在制圖室還能靈活實施項目任務(wù)的探究，以典型零件為例，讓學(xué)生根據(jù)實物模型特征，選擇不同的表達(dá)方法，并進(jìn)行討論和深化。對于某些中等難度的部分，會以線上翻轉(zhuǎn)課堂的形式開展，希望以這種方式加深對知識點(diǎn)的掌握，同時也從側(cè)面加強(qiáng)學(xué)生們的溝通和協(xié)作能力，達(dá)到全方位育人的目的。

（4）規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍是一名工程師必須具備的工程素養(yǎng)，機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)中，無論畫圖、標(biāo)尺寸、標(biāo)注技術(shù)要求都必須規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，團(tuán)隊教師充分認(rèn)識到了這一點(diǎn)，這并非一朝一夕的功夫，需從平時一點(diǎn)一滴做起。為此，我們精心設(shè)計編寫了學(xué)生制圖學(xué)習(xí)筆記活頁，每次課前在智慧樹平臺隨預(yù)習(xí)視頻資源發(fā)布給學(xué)生，要求學(xué)生打印出來聽課備用，內(nèi)容涵蓋了本次教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)、學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)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(xué)生記錄課堂筆記和隨記學(xué)習(xí)體會，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的記錄筆記的習(xí)慣。

（5）加強(qiáng)測繪實踐環(huán)節(jié)。機(jī)械制圖測繪是我院農(nóng)機(jī)專業(yè)的學(xué)生完成理論課程學(xué)習(xí)后，檢驗機(jī)械制圖學(xué)習(xí)效果的手段之一。我們分成小組進(jìn)行，每組4～5人為宜，各組分配不同的機(jī)械裝置的測繪，要求學(xué)生先測繪零件，徒手繪制零件草圖，再用CAXA 2D軟件繪制相應(yīng)的零件工作圖和裝配圖。從幾屆學(xué)生反饋的信息表明，引入CAXA繪圖后的測繪圖面質(zhì)量有了明顯提高，抄襲作業(yè)、替畫作業(yè)現(xiàn)象明顯改善。經(jīng)過機(jī)械制圖綜合測繪實踐，學(xué)生普遍認(rèn)為綜合能力得到了提高，責(zé)任意識得到了增強(qiáng)。同時也培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和團(tuán)隊合作精神和集體主義價值觀。

（6）加強(qiáng)課程育人，融入課程思政元素。機(jī)械制圖課程安排在大學(xué)一年級開設(shè)，是大學(xué)生最先接觸的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在課程思政育人方面具有先導(dǎo)性。介紹圖學(xué)史、圖學(xué)名人的勵志人生、我國國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程，引導(dǎo)學(xué)生樹立為中華民族偉大復(fù)興的人生志向，培養(yǎng)新時代青年學(xué)生的責(zé)任感、使命感，增強(qiáng)文化自信，遵守職業(yè)道德，培養(yǎng)科學(xué)及團(tuán)隊精神。引入案例教學(xué)，巧妙地將“無規(guī)矩，不成方圓”“細(xì)節(jié)決定成敗”等勵志名句和哲理古詩嵌入課程知識點(diǎn)中，培養(yǎng)學(xué)生工程意識、服務(wù)意識、全局觀、遵紀(jì)守法意識和保密意識，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作和溝通交流能力，激發(fā)愛國情懷和民族責(zé)任感。

以上是我們團(tuán)隊教師制圖教學(xué)改革的實踐嘗試?；谡n程思政的制圖教學(xué)改革，今后我們會持續(xù)跟進(jìn)改革措施，加大課程思政改革力度，注重學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)，為社會輸送更多高技能創(chuàng)新型人才。