高校農(nóng)業(yè)工程學科“機械制圖”課程教學改革與實踐

摘 要：鑒于新時代教育對應用型技術人才培養(yǎng)的新要求，針對農(nóng)業(yè)工程學科在“機械制圖”課程教學過程中存在的倫理觀構建不健全；教學內(nèi)容和農(nóng)機專業(yè)實踐脫節(jié)較大；課程教學模式滯后及學生自主學習能力不強，難以保持長期系統(tǒng)性學習等問題，本文通過分析“機械制圖”課程教學現(xiàn)狀，基于教育本質(zhì)，對標復合應用型高級農(nóng)業(yè)工程技術人才培養(yǎng)目標，在農(nóng)業(yè)工程倫理觀、學生內(nèi)動力驅(qū)動、教學模式和農(nóng)機實踐教學等方面提出了一系列針對性的教學改革思路，期望激活學生的學習動機，達到“教師教學自主”和“學生學習自主”的平衡課堂，促進農(nóng)業(yè)工程學科“機械制圖”課程教學質(zhì)量的提升。

關鍵詞：機械制圖；教學改革；工程倫理觀；農(nóng)機實踐

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A

農(nóng)業(yè)院?！皺C械制圖”課程是農(nóng)業(yè)工程類本科專業(yè)開設的一門理論與實踐結合非常密切的技術基礎課，它旨在為現(xiàn)代機械裝備、農(nóng)業(yè)機械工程及相關領域培養(yǎng)具有從事研究、設計、制造等工作能力的技術人才。習近平總書記關于教育的重要論述中提出新時代教育要緊緊圍繞全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)新時代應用型人才。教育部實施的國家級一流課程旨在用課程改革促進高?！皩W習革命”，用“學習革命”推動高等教育“質(zhì)量革命”。教育部副部長吳巖曾指出：“只有把課程建好建強，才能真正使提升人才培養(yǎng)質(zhì)量得到最根本、最堅實的保障。無論你再先進的教育理念、再前沿的教學內(nèi)容，都必須通過好的課程，才能真正作用在學生身上，才能真正體現(xiàn)在學生的學習效果上?！笨梢?，農(nóng)業(yè)工程學科下的“機械制圖”課程應同時培養(yǎng)具有工程意識、標準化意識、創(chuàng)新意識和嚴謹工作態(tài)度的，具有厚實理論基礎、創(chuàng)新精神和實踐能力的復合應用型高級農(nóng)業(yè)工程技術人才。但是，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程類“機械制圖”教學中一直面臨以下教學難點和痛點［1］：農(nóng)業(yè)工程倫理觀構建不健全；教學內(nèi)容和農(nóng)機專業(yè)實踐脫節(jié)較大；課程教學模式滯后；學生難以保持長期系統(tǒng)性學習；教學效果評價模式不完善。

以上突出的教學問題造成該課程一直達不到理想教學效果，未實現(xiàn)“工學結合”，制約著提高應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的實現(xiàn)。因此，應探索農(nóng)業(yè)工程學科下的“機械制圖”課程教學改革方向，激發(fā)學生的自主學習能力和知農(nóng)愛農(nóng)熱情，尋求特色農(nóng)機實踐和理論一體化訓練，有效融合“教師教學自主”與“學生學習自主”并充分展現(xiàn)師生主體精神的“平衡課堂”，為建設一流農(nóng)業(yè)大學、培養(yǎng)一流農(nóng)業(yè)人才提供強有力支撐。

1 農(nóng)業(yè)工程學科“機械制圖”課程教學存在的主要問題

1.1 農(nóng)業(yè)工程倫理觀構建不健全

依據(jù)農(nóng)業(yè)工程學科課程培養(yǎng)體系要求，“機械制圖”是大一新生接觸的第一門專業(yè)技術基礎課，任課教師注重于講述繪制和閱讀工程圖樣的原理和方法，介紹工程圖學的科技成果，培養(yǎng)學生用圖形表達實物的能力和由平面圖形想象空間物體的能力。然而，當前高校普遍實施大類招生，新生在專業(yè)分流前，對課程與農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的聯(lián)系度缺乏正確的認識，未能認識到“機械制圖”課程在推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中所起的重要作用。因此，課程首先需要結合教學內(nèi)容，激發(fā)學生奮起補全我國農(nóng)業(yè)機械領域科技短板、勇?lián)l(xiāng)村振興使命的責任意識，使學生樹立正確的農(nóng)業(yè)工程倫理觀［2］。

1.2 學生學習內(nèi)動力匱乏，難以保持長期系統(tǒng)性學習

近年來，“機械制圖”課程的教學學時在壓縮，授課內(nèi)容無法囊括國家制圖標準中規(guī)定的所有知識點?！皺C械制圖”課程分為畫法幾何、制圖基礎、機械制圖和計算機繪圖四大部分，各部分的性質(zhì)和任務有所不同，對學生提出要求。部分學生在讀圖、繪圖和空間邏輯思維等方面很難形成獨特的解決問題能力，造成學生的學習內(nèi)動力不足。同時，學生為“應付”理論考試，將“機械制圖”的學習限于固化的考試知識點上，未能結合農(nóng)業(yè)工程培養(yǎng)目標，及早規(guī)劃其未來的職業(yè)發(fā)展。“機械制圖”的應用性屬性決定了學生應認識到“工學結合”才符合其未來職業(yè)需求。學生應將制圖知識遷移應用到符合未來職業(yè)所需的案例中去，加強實踐訓練，“量體裁衣”式提升自身長期系統(tǒng)性學習的熱情，努力成為應用型高級農(nóng)業(yè)工程技術人才。

1.3 課程教學模式滯后

“機械制圖”教學模式較單一，多采用傳統(tǒng)式教學。教師通常借助掛圖、多媒體和實物模型等方式，依據(jù)教學大綱進行授課，容易出現(xiàn)教學質(zhì)量下滑的現(xiàn)象［3］。隨著課程知識的難度逐漸提升，學生對課程的新鮮感逐漸消失，教與學兩方面都變得困難。近年來，教育者對教學模式踐行了許多改革，尤其以創(chuàng)新驅(qū)動、工程認證、新工科、金課建設背景為契機，互動反饋式、線上線下混合式等教學方式也先后應用在“機械制圖”課程中［47］。但農(nóng)業(yè)工程應用型技術人才的培養(yǎng)目標仍未能以傳統(tǒng)或創(chuàng)新的教學方式來實現(xiàn)，究其原因是課程過于注重教學方法的創(chuàng)新，未能真正提升學生的自主學習能力。新生未能快速適應本科教育所需，不能及時學會歸納總結、查找標準規(guī)范和學術文獻，進而造成自主學習能力下降。應對復雜多變的農(nóng)業(yè)工程問題，“機械制圖”教學模式的改革應錨定學生舉一反三的自主學習能力提升方面。

1.4 課程教學內(nèi)容與農(nóng)機實踐脫節(jié)

隨著技術發(fā)展與產(chǎn)業(yè)變革，企業(yè)對人才能力的要求已發(fā)生重大變化，工作中更加注重實踐應用能力。國際工程圖學教學也強調(diào)實踐能力的專業(yè)化培養(yǎng)［8］。目前，“機械制圖”課程多以安排大量習題和典型模型拆畫零件圖（如齒輪油泵、虎鉗和安全閥）作為實踐性教學環(huán)節(jié)來提升學生知識應用的能力。事實上，實踐教學內(nèi)容無法貼近農(nóng)業(yè)工程專業(yè)需求，學生無法靈活運用所學知識解決農(nóng)業(yè)機械方面問題，而且學生未能獲得體驗式的知識深度應用感受。

2 機械制圖教學改革的建議

2.1 明確歷史使命和責任擔當，塑造學生正確的農(nóng)業(yè)工程倫理觀

“機械制圖”課程倡導培養(yǎng)學生嚴謹?shù)牧晳T、一絲不茍的工匠精神、耐心細致的堅韌精神、精益求精的卓越精神和不斷進取的創(chuàng)新精神［9］。農(nóng)業(yè)工程學科的“機械制圖”課程更應讓學生領悟“農(nóng)業(yè)的根本出路在于機械化”偉大論斷的深刻含義，理解“機械制圖”課程對先進農(nóng)業(yè)機械裝備發(fā)展的促進作用。在教學過程中，教師不僅要介紹工程圖學知識體系，更應培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)，喚醒、激勵學生為農(nóng)業(yè)工程領域做出貢獻的決心。當教師講授到零件圖和裝配圖時，課程可以結合第三套人民幣一元紙幣上梁軍駕駛國產(chǎn)首批東方紅54拖拉機的場景講解我國拖拉機的誕生以及發(fā)展歷史，并通過分析拖拉機構造，分析拖拉機零部件的圖樣表達方案。課程還可以引入院士團隊對農(nóng)業(yè)機械的研究案例，如東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)工程學家蔣亦元院士創(chuàng)造性地進行谷物割前脫粒收獲機研究的先進事跡等內(nèi)容，使學生了解我國農(nóng)業(yè)工程發(fā)展現(xiàn)狀以及相關領域科研學者突破技術難關所付出的艱辛。因此，“機械制圖”課程的教學改革應調(diào)動學生的內(nèi)在動力，塑造學生正確的農(nóng)業(yè)工程倫理觀，使課程教育貼近專業(yè)，增強學生在家國情懷、“三農(nóng)”情懷、工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)四個維度［2］的歷史使命和責任擔當。

2.2 提升學生學習內(nèi)動力，激發(fā)學生長期系統(tǒng)性學習熱情

在多年教學中，通過與學生的溝通發(fā)現(xiàn)學生學習內(nèi)動力不足的實質(zhì)是學生僅將“機械制圖”看作一門必修課程，不了解課程與后續(xù)職業(yè)發(fā)展的密切聯(lián)系。因此，“機械制圖”的教學改革還應重視以行業(yè)需求為導向，課程中培育學生的職業(yè)能力，重視學生形成獨特解決實踐問題的能力。

具體在教學過程中，應倡導學生深刻認識企業(yè)實際人才需求標準，特別是讓學生認識到“工學結合”才能符合企業(yè)需求，在課程平時考核中融入行業(yè)能力測評經(jīng)驗值。教師在“機械制圖”教學中應幫助學生深刻理解知識本質(zhì)，在教學活動中應嘗試與涉農(nóng)企業(yè)資深員工進行溝通，結合他們對“機械制圖”課程在行業(yè)應用的需求點，對課程知識體系進行梳理，使教學與“工作現(xiàn)場”緊密聯(lián)系，符合工程發(fā)展要求，符合涉農(nóng)行業(yè)發(fā)展趨勢。

對學生而言，為獲取行業(yè)能力經(jīng)驗值，倡導在“思、學、問”三方面，從企業(yè)宣傳頁、多媒體資源、相關軟件、熟識員工等途徑體會企業(yè)工程師如何將腦海中的設計轉化為成品零件和機器。這種體驗可以使學生更加理解工程師的職業(yè)，更能充分了解機械制圖的用途，進而激發(fā)保持長期學習的熱情。

2.3 實時師生互動的項目式教學模式探索

針對傳統(tǒng)教學模式引起學生的自主學習能力下降的現(xiàn)象，“機械制圖”課程應以符合課程知識體系的項目式問題為牽引，實現(xiàn)實時師生互動的教學模式探索。

教師采用項目式教學法，課前提前在云平臺預留問題，激發(fā)學生思維訓練。如圖1所示，教師結合回轉體截交線知識點，提前向?qū)W生提出圓錐截切后有多少種截交線形狀的問題。課中結合學情，圍繞預留問題，靈活應用學校虛擬實驗室平臺，通過虛實結合，指導學生建立圓錐各類截切數(shù)字模型，并基于此進行3D打印實體制作。課中采用翻轉課堂形式，每組選出一名學生代表展示實體打印作品，然后進行組間互評互學及教師點評。課后以解決和應用預留問題為抓手，學生總結當堂課程知識點。教師采用多平臺與學生構建全過程聯(lián)系，打造實時互動環(huán)境。教師綜合學生各環(huán)節(jié)中表現(xiàn)，制作學生課程經(jīng)驗值，課堂經(jīng)驗值用于評價學生的互動情況。

根據(jù)上述教學活動，將圓錐截交線的求解過程不斷抽絲剝繭，分離出最基本的步驟，通過不斷地與學生互動，吸引學生的注意力，激發(fā)學生的自主學習能力，從而實現(xiàn)了互動—講授—討論的翻轉式教學現(xiàn)場。學生最終總結出回轉體截交線求解的“通用步驟”，達到舉一反三的效果。

（1）空間分析：分析回轉體的形狀以及截平面與回轉體軸線的相對位置——確定截交線形狀。

（2）投影分析：分析截平面及回轉體與投影面的相對位置——確定截交線的投影特性。

（3）畫截交線投影：當截交線的投影為非圓曲線時，先找特殊點，再找一般點，然后光滑連接。

2.4 以農(nóng)業(yè)機械為對象優(yōu)化實踐教學內(nèi)容

在“機械制圖”課程的實踐教學環(huán)節(jié)中，應以拖拉機或聯(lián)合收割機等典型農(nóng)業(yè)機械為增強型實踐任務，實現(xiàn)農(nóng)科機械制圖教學內(nèi)容和專業(yè)結合的延伸課堂。

結合典型農(nóng)業(yè)機械，分別在畫法幾何、制圖基礎、機械制圖和計算機繪圖方面，安排四次理論知識與農(nóng)機實踐能力相結合的實踐教學任務。

教育部曾在新時代全國高等學校本科教育工作會議上提倡，對大學生要合理“增負”，提升大學生的學業(yè)挑戰(zhàn)度，拓寬課程深度，擴大課程的可選擇性，激發(fā)學生的學習動力和專業(yè)志趣，推進本科教育回歸常識。因此，四次課程實踐任務要求學生分組完成任務，生生互評，重點評價各組任務涉及解決的農(nóng)機制圖問題。教師應結合專業(yè)及相關領域?qū)W科團隊對學生提供幫助，使學生獲取體驗式的知識深度應用。在任務實施期間，鼓勵各組涉獵第二課堂和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等賽事，鼓勵以新工科建設思路開發(fā)機械專業(yè)新技術，如虛擬現(xiàn)實課堂。每次任務結束后，教師設置實踐經(jīng)驗值，鼓勵學生在比賽、標準、文獻檢索、設計軟件、新技術應用、整理和匯報方面評價，提高學生運用所學制圖知識解決農(nóng)機實踐問題的能力。

結語

本文探討農(nóng)業(yè)工程學科下的“機械制圖”課程改革措施，基于教育本質(zhì)，從構建倫理觀、激發(fā)內(nèi)動力、探索項目式教學模式和增強農(nóng)機實踐教學等方面激活學生的學習動機，喚醒學生學習的主體意識，倡導學生將制圖理論與未來職業(yè)需求緊密聯(lián)系，更好地適應職場競爭、社會發(fā)展和環(huán)境變化的需要，為成為具備厚實理論基礎、創(chuàng)新精神和實踐能力的復合應用型高級農(nóng)業(yè)工程技術人才奠定基礎。

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基金項目：2021年度黑龍江省高等教育教學改革研究項目“自主學習背景下農(nóng)業(yè)工程學科機械制圖課程互動式教學模式創(chuàng)新與實踐”（SJGY20210084）

作者簡介：韓燕龍（1988— ），男，漢族，山西太原人，工學博士，副教授，博士生導師，主要從事糧食加工機械研究。