基于“金課”標準的工程制圖課程建設實踐

［摘 要］文章基于“金課”標準探討上海理工大學工程制圖課程建設，充分利用現(xiàn)代科技手段建設新形態(tài)教材和線上教學資源，為學生構建沉浸式學習環(huán)境，培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)。其具體措施主要有以下幾方面：將三維模型與二維工程圖相匹配，提高學生空間想象力；增加零件加工工藝及裝配視頻，幫助學生理解圖紙信息；調(diào)整教學內(nèi)容的講解順序，從裝配圖入手過渡到零件圖，循序漸進培養(yǎng)學生閱讀和繪制工程圖的能力；以工程創(chuàng)新設計思維能力培養(yǎng)為主線，提高學生零件圖和裝配圖的表達能力，構建“改革引領、能力導向、問題驅(qū)動”的課程教學體系。教、學、練有機融合實現(xiàn)課程高階性，賽課結合增強課程創(chuàng)新性，全程式過程化考核體現(xiàn)課程挑戰(zhàn)度，以“兩性一度”為標準建設一流課程。

［關鍵詞］教育數(shù)字化；工程制圖；“兩性一度”；“金課”；課程建設

［中圖分類號］G642.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2025）02-0033-05

工程制圖課程是理工科院校相關專業(yè)的一門重要技術基礎課，近幾年進行了一系列教學改革與實踐。比如王妍等基于成果導向教育（OBE ）理念構建了“課內(nèi)與課外相結合、線上和線下相結合、理論與實踐相結合”的混合式制圖教學新體系[1]。唐靜靜等基于OBE理念，以“兩性一度”為標準，以河南工業(yè)大學過程裝備與控制工程專業(yè)為例進行了機械制圖課程設計探索[2]。湯曉燕等借鑒國內(nèi)外工程制圖教學模式，探索一種教學與競賽相互融合、教學相長的教學新體系[3]。劉家友等根據(jù)工程教育專業(yè)認證標準，通過優(yōu)化課程教學目標、重構課程教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學模式設計、改進課程考核方法、完善教學保障措施，創(chuàng)新工程圖學類課程教學模式[4]。針對工程制圖課程內(nèi)容多但學時少、部分學生空間想象力欠缺、大一新生因缺乏機械專業(yè)知識而影響學習質(zhì)量等問題，上海理工大學工程制圖課程（下文簡稱工程制圖課程）開展了一系列教學研究和改革[5-7]，已建成省部級一流課程。

一、打造沉浸式學習環(huán)境

工程制圖課程充分利用現(xiàn)代科技手段，融合數(shù)字教育技術，為學生打造沉浸式學習環(huán)境，為開展線上線下相結合的教學奠定基礎，實現(xiàn)新型的教與學的空間建設。

（一）開展新形態(tài)教材建設

教材是學習課程的必備工具之一。高等學校相關專業(yè)的教材需要及時跟蹤國內(nèi)外新進展，走在時代前沿。工程制圖必須嚴格遵守國家標準繪制，國家標準不斷細化，因此工程制圖教材需不斷修訂。上海理工大學自編的《機械制圖》[8]教材由高等教育出版社出版，目前已經(jīng)推出第四版。該教材是依據(jù)教育部高等學校工程圖學課程教學指導分委員會頒布的最新教學要求國家標準進行修訂的。同時，該教材按照新形態(tài)教材模式，配套制作了豐富的電子資源，包括教學課件，重難點內(nèi)容、典型例題等講解視頻，學生可通過掃描書中的二維碼來學習。該教材還以視頻的方式融入了立德樹人方面的教學內(nèi)容，主要目的在于培養(yǎng)學生遵守標準規(guī)范的意識、嚴謹細致的工作素養(yǎng)以及精益求精的工匠精神，培養(yǎng)學生“強國一代”的家國情懷。

上海理工大學自編的《機械制圖習題集》（第四版）[9]不僅給所有習題配備了答案，還針對部分重難點習題配備了詳細的講解視頻；不僅有采用三維模型和動畫演示等方式講解習題的視頻，還錄制了教師的實際繪圖過程來引導學生做題。學生隨時可以根據(jù)自己的需要掃描相應的二維碼來學習。

（二）開展線上教學資源建設

線上教學資源主要包括三部分：第一部分是三維模型庫，第二部分是微課教學視頻，第三部分是教學輔助視頻。

工程制圖課程的首要學習內(nèi)容為三視圖，需要根據(jù)二維的三視圖構思空間立體形狀，因此學習制圖需要一定的空間想象力。然而部分學生從二維到三維的空間想象力缺乏，跟不上教學進度，這使其對課程學習興趣不足，甚至放棄制圖的學習。工程制圖課程構建三維模型庫，將三維模型與二維工程圖相匹配，補足部分學生空間想象力不足的短板，提升學生的空間想象力，為學生后續(xù)學習零件圖和裝配圖打下基礎。

為了有效開展線上線下混合式教學，同時便于學生利用碎片化的時間復習鞏固所學知識，授課團隊制作了全部課程內(nèi)容的微課教學視頻，每個視頻長度基本上不超過15分鐘。

對于那些無法用語言進行描述或在課堂上無法真實展示的內(nèi)容，例如各種零件的加工，授課團隊錄制了相關的教學輔助視頻。利用視頻幫助學生了解機械零部件的加工方法、工藝結構以及典型零件在機器中的實際應用等，有利于學生理解有一定工藝結構的零部件在圖紙中的表達和繪制。

二、構建“改革引領、能力導向、問題驅(qū)動”的課程教學體系

以學生的學習效果和學生發(fā)展為中心，構建“改革引領、能力導向、問題驅(qū)動”的課程教學體系，其目的在于提高學生零件圖和裝配圖的表達能力，進而提高學生的工程設計能力，為培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力夯實基礎。該課程的教學體系如圖1所示。

（一）改革引領，優(yōu)化教學環(huán)境

工程制圖課程始終秉承以改促教的理念，融合數(shù)字化教育技術，充分利用教學平臺，有效優(yōu)化教學環(huán)境。優(yōu)化后的教學環(huán)境包括模型庫（三維模型與二維圖形一一匹配）、教學平臺（教學微課視頻、新形態(tài)教材與習題集）和教學輔助平臺（零部件模型及圖片、零件加工視頻、裝配視頻）。構建模型庫有利于提高學生空間想象力；所建設的教學平臺使得學生可以根據(jù)自己的需要隨時隨地地進行碎片化學習，且教師與學生利用網(wǎng)絡聊天工具可以及時進行交流，突破時空阻隔局限；教學輔助平臺可以幫助學生理解圖紙信息，閱讀和繪制零部件圖紙。

（二）能力導向，優(yōu)化教學安排

零件圖和裝配圖具有較強的工程實踐性，零件是依附于裝配體而存在的。大一新生對機械零部件的認識往往極少，缺乏機械專業(yè)知識，在不了解零件（包含標準件與非標件）功用的前提下盲目識圖畫圖很容易出錯。目前大多數(shù)學校的教學安排是先學習標準件和常用件，如螺紋、鍵連接、齒輪等，隨后學習零件圖，最后學習裝配圖，這樣的授課順序使得零件孤立于裝配體，脫離它的使用場景。假如學生死記硬背一些規(guī)定畫法就很容易畫錯，因此有必要調(diào)整教學內(nèi)容的講解順序，提升學生閱讀和繪制工程圖的能力。

首先簡介裝配圖，以一個較為簡單的裝配圖（例如齒輪泵）為例，介紹裝配圖的概念、作用、內(nèi)容、規(guī)定畫法，并逐個分析該裝配圖中的每一個零件及其裝配方式，引出螺紋連接、鍵連接、齒輪嚙合，從而過渡到標準件和常用件的教學。這樣的教學安排使得學生不僅可以理解螺紋、鍵、齒輪的作用，而且容易掌握標準件和常用件的連接/嚙合畫法。其次講解由裝配圖拆畫其中的非標件，并將非標件劃分為四大類零件即軸套類、輪盤蓋類、叉架類和箱體類，從而過渡到零件圖的講解。學生在了解零件功能作用的前提下閱讀并繪制零件圖，有利于他們理解并掌握教師講授的知識。最后再講解由零件圖拼畫較復雜裝配圖，以及由裝配圖拆畫零件圖。調(diào)整教學內(nèi)容的講解順序，從裝配圖入手過渡到零件圖，從整體到局部，符合認識事物的規(guī)律，有助于循序漸進地培養(yǎng)學生閱讀和繪制零件圖和裝配圖的能力。

（三）問題驅(qū)動，優(yōu)化教學流程

工程制圖課程充分利用各種教學資源來開展線上線下混合式教學，線下教學（課堂教學）講解難點和重點，相對簡單的知識點放在線上教學（課堂外），這樣有利于優(yōu)化以工程創(chuàng)新設計思維能力培養(yǎng)為主線的教學設計。從零部件的功能作用入手去理解零部件的圖紙信息，加強零部件表達方法的實踐教學。鼓勵學生帶著問題去學習，如一題多解、對表達方案優(yōu)劣的分析與評價、如何提高繪圖速度以及對繪圖流程合理性和尺寸與技術要求標注規(guī)范性的分析與評價等問題，通過全程式過程化考核、制圖競賽和創(chuàng)新項目等環(huán)節(jié)，讓學生在教師的引導下解決問題，從而提高學生的工程設計能力，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。

三、打造基于“金課”標準的一流課程

“兩性一度”是我國教育行政管理部門賦予高校課程教學質(zhì)量規(guī)范的抽象屬性，意指課程教學要具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[10]。工程制圖課程通過數(shù)字化資源的建設，構建“創(chuàng)新引領、能力導向、問題驅(qū)動”的教學體系，有利于學生學習掌握制圖知識，夯實專業(yè)基礎。工程制圖課程團隊教師始終以學生為中心，以“兩性一度”為標準打造“金課”，不斷進行教學研究與實踐，努力實現(xiàn)課程高階性、增強課程創(chuàng)新性、體現(xiàn)課程挑戰(zhàn)度，如圖2所示。

（一）教、學、練有機融合，實現(xiàn)課程高階性

工程制圖課程內(nèi)容多、學時少，經(jīng)過一段時間的學習后，學生制圖水平會表現(xiàn)出明顯的差異化，采用“一刀切”的傳統(tǒng)課堂教學方式會使學生難以發(fā)揮多方面素質(zhì)和能力的作用，而豐富的、開放的線上教學資源可以滿足學生的不同需求。線上教學資源可分為基礎和拓展兩部分，學生可隨時隨地進行選擇性學習。制圖基礎薄弱的學生可以反復觀看基礎部分的教學微課和習題講解視頻；制圖水平比較高的學生可以選擇有挑戰(zhàn)性、競賽性的拓展部分以提升能力。課內(nèi)教師講解以工程設計為主線，將零部件的功能作用、設計制作與零部件圖紙表達進行有機結合，適當提高工程制圖課程的難度和拓展其廣度。通過課內(nèi)輔導、課外練習，讓學生增加識讀相關零部件圖紙的數(shù)量，學習體會零部件表達、尺寸標注等制圖規(guī)范，加強手工繪制A2/A3圖紙的能力。同時要求學生嚴格按照制圖流程繪制零部件圖，強調(diào)圖紙的規(guī)范性、科學性和嚴肅性。在課堂講授制圖知識的同時加入立德樹人元素，以圖片和視頻的方式介紹與制圖相關的典型人物、典型事件，傳遞正能量，培養(yǎng)學生嚴謹細致、認真負責的工作素養(yǎng)以及一絲不茍、踏實敬業(yè)的工匠精神。這樣教、學、練有機融合有助于提高教學質(zhì)量，達到良好的教學效果，有效實現(xiàn)課程高階性。

（二）賽課結合，增強課程創(chuàng)新性

評價課程創(chuàng)新性應重點觀測教師是否根據(jù)學生個性特點組織教學，在教學的組織和管理中有沒有運用適切的技術和方法，教學內(nèi)容是否具有前沿性和時代性[10]。教師有目的地設計拓展環(huán)節(jié)，將互動從課堂上延伸到課外，為第二課堂制圖競賽的有效開展奠定了良好的基礎。增加學生對零部件圖紙的閱讀量，加強零部件表達方法的實踐教學，使學生零部件繪圖能力得到顯著提升，助力學生在制圖競賽中展示風采。

伴隨著工程制圖課程建設的深入開展，上海理工大學學生對這門課程的肯定和熱愛程度日益提高，學生制圖水平普遍提升，對制圖競賽的參賽熱情高漲。每年3月初舉辦校賽，報名人數(shù)近300人。通過校賽初步篩選出市賽候選學生名單。接著開始線上培訓，讓學生自由練習，既培養(yǎng)學生開展專業(yè)學習與探索的自覺性，又給予他們自主選擇的權利。4月初進行第一輪選拔，入選學生在指導教師的培訓下，通過多次模擬練習取得進步。5月初進行第二輪選拔，最終確定市賽參賽選手。通過兩輪選拔的學生都具備了較好的制圖能力。5月底的市賽成績斐然，上海理工大學的成績在本市高校中幾乎年年排名第一。6月中旬，在市賽獲獎的學生進行制圖頂級賽事即“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽（簡稱國賽）的選拔，7月底參加制圖國賽。團隊教師分工協(xié)作、各司其職、默契配合，全力指導每一位參賽隊員，力求使學生盡可能掌握知識點。一分耕耘一分收獲，經(jīng)過團隊教師和參賽隊員的努力，無論省部級比賽還是國賽，上海理工大學學生獲獎等級都有了顯著提升，助力實現(xiàn)以賽促學、以賽促創(chuàng)、以賽促教、以賽促改，引導學生利用各種學習資源探究和解決問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，增強課程創(chuàng)新性。

（三）實行全程式過程化考核，體現(xiàn)課程挑戰(zhàn)度

將平時的習題集作業(yè)、線上小測試、綜合性大作業(yè)、A2/A3零件圖和裝配圖繪制，以及每學期3次隨堂小測驗等作為平時成績評定依據(jù)，實現(xiàn)全程式過程化考核[7]。上海理工大學各類制圖課程期末閉卷考試成績占比，2018年及以前為70%，2019年到2022年為60%，自2023年起下降到50%。綜合采用形成性評價與終結性評價對學生成績進行評定，提升學生學習挑戰(zhàn)度，涵蓋工程圖的圖幅選擇、表達方法、尺寸標注、圖紙繪制等多方面內(nèi)容，有效解決了“2小時期末考試”難以準確評定學生制圖水平的問題。

四、結語

本研究以教育數(shù)字化為抓手，開展新形態(tài)教材建設和線上教學資源建設，優(yōu)化工程制圖課程教學環(huán)境，線上線下相結合，推動教學改革創(chuàng)新；優(yōu)化工程制圖課程教學安排，從裝配圖入手過渡到零件圖，提高學生閱讀和繪制工程圖的能力；優(yōu)化工程制圖課程教學流程，以工程創(chuàng)新設計思維能力培養(yǎng)為主線，提高學生的工程設計能力，為培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力夯實基礎；以學生為中心，以“兩性一度”為標準打造“金課”，不斷進行教學研究與實踐，將工程制圖課程打造成一流課程。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 王妍，杜秀華，楊蕊，等.基于OBE的工程圖學混合式教學新體系[J].圖學學報，2021，42（4）：696-702.

[2] 唐靜靜，吳偉中，尚拴軍.基于“OBE+兩性一度”的“機械制圖”課程設計研究[J].工業(yè)和信息化教育，2022（11）：48-53.

[3] 湯曉燕，云忠.課賽合一的工程制圖系列課程創(chuàng)新教學模式探索[J].大學教育，2020（12）：50-52.

[4] 劉家友，陳玉婷，杜燦鵬.工程教育認證背景下工程制圖類課程教學模式探索[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2024，7（12）：114-117.

[5] 朱文博，紀?；?，李海淵.理實結合的機械制圖教學改革與實踐[J].上海理工大學學報（社會科學版），2021，43（2）：185-192.

[6] 朱文博，李海淵，紀海慧.工程制圖一流本科課程建設探討[J].教育現(xiàn)代化，2021，8（77）：110-113.

[7] 朱文博，李海淵，徐鑫莉.工程制圖課程全程式過程化考核實踐[J].科教導刊，2022（4）：23-25.

[8] 朱文博，李海淵，瞿元賞.機械制圖[M].4版.北京：高等教育出版社，2024.

[9] 朱文博，李海淵，瞿元賞.機械制圖習題集[M].4版.北京：高等教育出版社，2024.

[10] 宋專茂，劉榮華.課程教學“兩性一度”的操作性分析[J].教育理論與實踐，2021，41（12）：48-51.

［責任編輯：龐丹丹］