農(nóng)業(yè)工程專業(yè)工程制圖課程教學(xué)思考與改革

王峰 喬廣萍

摘?要：農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的工程制圖課程具有課程內(nèi)容跨度大、工程實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)科交叉特色顯著的特點(diǎn)?，F(xiàn)階段工程制圖課程教學(xué)中仍存在學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)不強(qiáng)、空間思維能力薄弱、知識(shí)遷移能力欠缺的問題。為此，提出并實(shí)施了將課程思政和作業(yè)點(diǎn)評(píng)融入教學(xué)、將數(shù)字化建模和實(shí)體展示融入教學(xué)、將項(xiàng)目案例和翻轉(zhuǎn)課堂融入教學(xué)、將強(qiáng)化過程評(píng)價(jià)融入教學(xué)的改革舉措。通過上述課程改革，顯著提升了學(xué)生的課程成績(jī)，并且學(xué)生的繪圖、識(shí)圖能力和標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)顯著提高。

關(guān)鍵詞：工程制圖；農(nóng)業(yè)工程；教學(xué)改革；標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)

Reflections?and?Reforms?on?Teaching?Engineering?Drawing?Course

for?Agricultural?Engineering?Majors

Wang?Feng1?Qiao?Guangping2

1.College?of?Engineering，Nanjing?Agricultural?University?JiangsuNanjing?210031；

2.Shenggaofa?New?Energy?Development（Jiangsu）Co.，Ltd?JiangsuYancheng?224400

Abstract：The?engineering?drawing?course?of?agricultural?engineering?majors?is?characterized?by?a?large?span?of?course?content，strong?engineering?practice，and?significant?crossdisciplinary?features.At?the?present?stage，the?teaching?of?engineering?drawing?courses?still?has?the?problems?of?students'?weak?awareness?of?standards，weak?spatial?thinking?ability，and?lack?of?knowledge?transfer?ability.For?this?reason，the?reform?initiatives?of?integrating?course?politics?and?homework?review?into?teaching，digital modeling?and?physical?display?into?teaching，project?cases?and?flipped?classrooms?into?teaching，and?strengthening?process?evaluation?into?teaching?have?been?proposed?and?implemented.Through?the?above?curriculum?reforms，students'?course?grades?have?been?significantly?improved，and?their?drafting?and?drawing?skills?and?awareness?of?standards?have?been?significantly?enhanced.

Keywords：engineering?drawing；agricultural?engineering；teaching?reform；standard?awareness

近年來教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，逐步形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，為工程教育的改革開拓了新路徑［13］。農(nóng)林類高校的農(nóng)業(yè)工程專業(yè)主要培養(yǎng)具有科學(xué)知識(shí)和工程實(shí)踐能力，能夠從事農(nóng)業(yè)機(jī)具和裝備研發(fā)、農(nóng)情信息采集和處理、農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏和加工等方面工作的高層次、復(fù)合型工程技術(shù)人才。工程制圖是工程界相互交流的一門技術(shù)語言，也是農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要培養(yǎng)學(xué)生繪圖、識(shí)圖能力，形象思維能力，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)［4］，同時(shí)為后續(xù)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程的學(xué)習(xí)奠定專業(yè)基礎(chǔ)。但值得注意的是，由于工程制圖課程具有課程內(nèi)容跨度大；理論性、實(shí)踐性和工程性都較強(qiáng)［5］；課程性質(zhì)不僅是專業(yè)基礎(chǔ)課，更是工程素養(yǎng)培育課［6］；課程培養(yǎng)目標(biāo)面向智能農(nóng)機(jī)裝備，具有鮮明的學(xué)科交叉特色等特點(diǎn)，現(xiàn)階段該課程教學(xué)中仍然存在學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)不強(qiáng)、空間思維能力薄弱、知識(shí)遷移能力欠缺等問題。因此，新工科建設(shè)背景下，開展農(nóng)業(yè)工程專業(yè)工程制圖課程的教學(xué)反思與改革顯得尤為迫切。

一、工程制圖課程教學(xué)存在的問題

農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的工程制圖課程覆蓋大一的兩個(gè)學(xué)期，其中，第一學(xué)期為32學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)工程圖學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，包括制圖基礎(chǔ)知識(shí)、投影基礎(chǔ)、立體投影、組合體投影、軸測(cè)圖，以及機(jī)件常用表達(dá)方法；第二學(xué)期為24學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)機(jī)械制圖與CAD基礎(chǔ)內(nèi)容，包括標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖、裝配圖、CAD基礎(chǔ)［7］。需要指出的是，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的工程制圖課程教學(xué)仍然存在以下問題，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)效果受到很大制約。

（一）學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范意識(shí)不強(qiáng)，存在繪圖主觀化的傾向

工程制圖課程的圖樣繪制受到很多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的限制，熟練掌握制圖標(biāo)準(zhǔn)、樹立標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范意識(shí)對(duì)于工程圖學(xué)課程的學(xué)習(xí)具有重要作用。工程制圖課程涉及的投影方位、投影關(guān)系的描述，圖樣規(guī)格的選取，視圖線型、線寬、線條樣式的選擇，線性、角度尺寸的標(biāo)注，以及幾何公差、表面粗糙度、表面處理方法等技術(shù)要求的撰寫，都有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)約束。很多農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行繪圖練習(xí)時(shí)，由于先前沒有接受過工程啟蒙教育，對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)的灌輸式教育方式敏感度也較低［8］，常常忽略制圖標(biāo)準(zhǔn)的要求，按照自己的主觀臆斷進(jìn)行繪圖，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的工程意識(shí)變得較為困難。

（二）形體表達(dá)較為抽象，對(duì)學(xué)生的空間思維能力要求較高

工程制圖課程中形體表達(dá)的復(fù)雜性是逐步提高的，對(duì)學(xué)生的空間思維能力要求也越來越高。以三投影面體系為基礎(chǔ)，逐步擴(kuò)展至點(diǎn)的投影、線的投影、面的投影、平面立體和曲面立體的投影、組合體的投影，以及機(jī)件的表達(dá)［9］。由于形體變得越來越復(fù)雜，而形體表現(xiàn)的手段仍然較為受限，很多農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生難以想象出復(fù)雜形體的截交線、相貫線等輪廓特征，難以想象出全剖、半剖、局部剖、階梯剖和旋轉(zhuǎn)剖后的形體結(jié)構(gòu)，很難在三投影面上繪制出正確的形體投影，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生良好的空間思維能力變得較為困難。

（三）學(xué)生的知識(shí)遷移能力薄弱，獨(dú)立繪圖和識(shí)圖較為困難

工程制圖課程教學(xué)中，學(xué)生對(duì)零件圖、裝配圖知識(shí)的掌握程度能夠較為準(zhǔn)確地反映出其獨(dú)立繪圖、識(shí)圖的能力，以及運(yùn)用工程圖學(xué)理論解釋工程問題的知識(shí)遷移能力。但需要指出的是，由于學(xué)生的工程經(jīng)驗(yàn)較為缺乏、主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性不高，其往往更加習(xí)慣于運(yùn)用機(jī)械記憶和機(jī)械練習(xí)方式來學(xué)習(xí)零件圖和裝配圖的知識(shí)，并且很難根據(jù)零部件、裝配體的變化進(jìn)行工程圖學(xué)理論和方法的有效遷移，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生良好的繪圖和識(shí)圖能力變得較為困難。

二、工程制圖課程教學(xué)改革的措施

針對(duì)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)工程制圖課程教學(xué)存在的上述問題，教研組提出并實(shí)施了將課程思政和作業(yè)點(diǎn)評(píng)融入課程教學(xué)、將數(shù)字化建模和實(shí)體展示引入課程教學(xué)、將項(xiàng)目化教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂引入課程教學(xué)以及強(qiáng)化教學(xué)過程評(píng)價(jià)的改革舉措，以期為提升農(nóng)林類高校農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)、空間思維能力、知識(shí)遷移能力提供有效路徑。

（一）將課程思政和作業(yè)點(diǎn)評(píng)融入課程教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范意識(shí)

針對(duì)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)灌輸式教育方式敏感度不高的問題，將課程思政與制圖標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)相結(jié)合。首先，以長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭研制等工程案例為例，通過工匠精神和艱苦奮斗精神的指引，讓學(xué)生在潛移默化中認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范在重大項(xiàng)目開發(fā)、重大工程建設(shè)中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的工程思維［10］。其次，以學(xué)院自主研制的智能農(nóng)機(jī)裝備為例，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)查閱、使用制圖標(biāo)準(zhǔn)資料，并完成農(nóng)機(jī)裝備零件圖、裝配圖圖樣的繪制，從而進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生制圖標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)的責(zé)任感、緊迫感。針對(duì)很多學(xué)生忽略制圖標(biāo)準(zhǔn)要求、繪圖主觀化的問題，在強(qiáng)化課堂和課后作業(yè)練習(xí)的基礎(chǔ)上，借助線下課堂教學(xué)和線上學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)學(xué)生的制圖標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)進(jìn)行針對(duì)性點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)作業(yè)問題進(jìn)行互動(dòng)，并對(duì)作業(yè)錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行梳理和歸納，從而進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范意識(shí)。

（二）將數(shù)字化建模和實(shí)體展示引入課程教學(xué)，鍛煉學(xué)生的空間思維能力

針對(duì)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生想象復(fù)雜形體的輪廓特征較為困難的問題，將NX、Croe、SolidWorks、Catia等三維數(shù)字化建模軟件引入工程制圖課程教學(xué)，借助三維建模方法給學(xué)生詳細(xì)展示復(fù)雜形體的疊加、切割和組合過程，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜形體輪廓特征變化的感性認(rèn)識(shí)。針對(duì)很多學(xué)生難以準(zhǔn)確繪制復(fù)雜形體三面投影的問題，在三維建模演示的基礎(chǔ)上，運(yùn)用AutoCAD軟件的圖形界面，并結(jié)合形體分析、線面分析方法給學(xué)生詳細(xì)展示三面投影的繪制過程，強(qiáng)化學(xué)生二維和三維空間投影的轉(zhuǎn)換思維。此外，對(duì)于復(fù)雜裝配體的教學(xué)，在零部件三維模型裝配過程演示的基礎(chǔ)上，還將部分工程實(shí)物模型引入課堂教學(xué)，通過現(xiàn)場(chǎng)拆裝、剖析裝配體各部分的功能結(jié)構(gòu)，并結(jié)合裝配圖繪圖和識(shí)圖作業(yè)的講解，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的空間思維能力。

（三）將項(xiàng)目化教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂引入課程教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力

以往工程制圖課程的裝配圖教學(xué)中，通常側(cè)重于對(duì)球閥、安全閥、齒輪泵、減速器等經(jīng)典裝配體案例的簡(jiǎn)要介紹，導(dǎo)致工程制圖課程教學(xué)與農(nóng)業(yè)工程學(xué)科前沿發(fā)展趨勢(shì)脫節(jié)十分嚴(yán)重。為了增強(qiáng)學(xué)生的工程圖學(xué)知識(shí)遷移能力，一方面將流體動(dòng)力學(xué)仿真、接觸力學(xué)仿真、熱力學(xué)仿真等仿真分析方法引入經(jīng)典裝配體案例的解析中，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于裝配體工作原理、工作性能優(yōu)劣的科學(xué)認(rèn)知。另一方面將農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域最新研制的氣吸式排種器、激光智能除草機(jī)、精旋火焰土壤消毒機(jī)等項(xiàng)目案例引入課程教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考新型農(nóng)機(jī)裝備的工作原理、組成結(jié)構(gòu)以及裝配體和零部件的畫法。同時(shí)，通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，在學(xué)習(xí)通平臺(tái)給學(xué)生提前布置項(xiàng)目任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生在課前自主查閱新型農(nóng)機(jī)裝備的研制資料，并結(jié)合所學(xué)工程圖學(xué)知識(shí)，在課堂進(jìn)行農(nóng)機(jī)裝備研制的小組匯報(bào)與分享，從而增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力、拓展其對(duì)于農(nóng)業(yè)工程學(xué)科認(rèn)知的廣度和深度。

（四）強(qiáng)化對(duì)教學(xué)過程的考核評(píng)價(jià)，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性

以往工程制圖課程教學(xué)中，采用平時(shí)成績(jī)占比40%、期末成績(jī)占比60%的考核方式，并且過程考核只評(píng)價(jià)學(xué)生的平時(shí)作業(yè)和課堂出勤情況，造成學(xué)生對(duì)課程過程學(xué)習(xí)的重視程度不高，更加習(xí)慣于在期末考試前進(jìn)行高強(qiáng)度的機(jī)械記憶和練習(xí)。為了增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，首先，重新制定了如下表所示的工程制圖課程的考核方式，對(duì)課程平時(shí)成績(jī)的構(gòu)成進(jìn)行了細(xì)分，形成了課前預(yù)習(xí)得分、課堂問答得分、平時(shí)作業(yè)得分、小組作業(yè)得分、小組答辯得分相結(jié)合的多元化過程評(píng)價(jià)方式。同時(shí)，將期末考核作為課程過程評(píng)價(jià)的延伸，提升了期末考核命題與平時(shí)作業(yè)、小組作業(yè)、課堂問答的關(guān)聯(lián)度，促使學(xué)生更加關(guān)注工程圖學(xué)課程的過程性學(xué)習(xí)，摒棄考前機(jī)械性記憶的學(xué)習(xí)方式。其次，對(duì)工程制圖課程評(píng)價(jià)的主體進(jìn)行了革新，形成了多主體相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。其中，課前預(yù)習(xí)得分由學(xué)習(xí)通平臺(tái)根據(jù)視頻的播放和觀看情況直接給出，課堂問答得分、小組答辯得分由同學(xué)相互打分給出，而平時(shí)作業(yè)得分、小組作業(yè)得分和期末考核成績(jī)則由任課教師給出。

三、工程制圖課程教學(xué)改革的成效

通過教研組近四年的教學(xué)改革與實(shí)踐探索，農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的工程制圖課程成績(jī)得到穩(wěn)步提升，課程綜合考核的平均得分由2020年的71.2分上升至2023年的84.1分，課程考核的不合格人數(shù)由2020年的42人縮減為2023年的10人，而課程考核的優(yōu)秀率由2020年的15.2%上升至2023年的23.8%，課程各個(gè)目標(biāo)的分項(xiàng)達(dá)成度計(jì)算結(jié)果也顯示學(xué)生的繪圖、識(shí)圖能力，空間思維能力以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)明顯增強(qiáng)。同時(shí)，學(xué)生和督導(dǎo)對(duì)工程制圖課程評(píng)價(jià)的結(jié)果也表明，評(píng)價(jià)主體對(duì)于工程制圖課程的低階性要求顯著減少，而高階性需求逐漸增多，課程教學(xué)的反饋意見由原先的放慢授課節(jié)奏、增加課堂的師生互動(dòng)、加強(qiáng)習(xí)題練習(xí)和講解等轉(zhuǎn)變?yōu)橐敫嗟墓こ贪咐?、增加更多的?shí)物模型、布置更多課后自主學(xué)習(xí)任務(wù)。

結(jié)語

工程制圖課程是農(nóng)業(yè)工程專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于該專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果具有十分重要的影響。針對(duì)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)工程制圖課程教學(xué)存在學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)不強(qiáng)、空間思維能力薄弱、知識(shí)遷移能力不足的問題，實(shí)施了將課程思政和作業(yè)點(diǎn)評(píng)融入課程教學(xué)、將數(shù)字化建模和實(shí)體展示引入課程教學(xué)、將項(xiàng)目化教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂引入課程教學(xué)、將強(qiáng)化教學(xué)過程評(píng)價(jià)引入課程教學(xué)的改革舉措，顯著提升了農(nóng)業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的繪圖、識(shí)圖、空間思維能力和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)，為農(nóng)林類高校工程制圖課程的教學(xué)改革提供了有益借鑒。

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基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“基于Simdroid自主仿真軟件的機(jī)械類課程教學(xué)實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：220406517254824）

作者簡(jiǎn)介：王峰（1987—?），男，漢族，江蘇興化人，博士，講師，研究方向：工程圖學(xué)、智能農(nóng)機(jī)裝備、先進(jìn)制造技術(shù)。