基于“新工科”建设的画法几何与机械制图课程教学改革探讨

路玲，龚智强，邢刚，董慧芳，胡健

（巢湖学院 机械工程学院，安徽 巢湖）

为适应科技革命与产业变革，推动创新驱动发展，实施“互联网+”等国家战略，教育部高等教育司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》。新工科研究与实践围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展[1]，旨在建设工程教育强国，培养综合素质强的高水平新工科人才，为国家经济转型提供支撑与服务。

画法几何与机械制图是针对机械类本科学生开设的一门必修课程[2,3]，课程内容包括运用投影理论在平面上表达空间几何、机件的常用表达方法、零件图与装配图、计算机绘图，主要培养学生的空间思维能力、绘图与读图能力和工程思维能力。“新工科”强调学科的实用性、交叉性与综合性[4,5]，企业越来越看中人才的创新性，这对画法几何与机械制图课程的教学提出了更高的要求。基于此，本文对画法几何与机械制图课程的教学改革进行探讨。

一 画法几何与机械制图课程理论教学改革

（一） 理论教学内容改革

画法几何与机械制图课程知识点较多，且随着课程体系的改革，理论课时不断压缩，课上很难将每个知识点都讲透讲好。所以要想提高理论教学质量，教师必须以人才培养方案的培养目标和企业需求为依据，把握上课重点，将不常使用的知识点筛掉。

该门课程的开课时间为第一和第二学期，此时学生还未进入专业课的学习，且无工程实践基础，当学习到零件图、装配图这些与工程实际关联度较大的章节时就会比较吃力。教师在备课时，就要选取适当的工程实例，以工程实例为研究对象展开要传授的知识点。比如在讲解零件尺寸标注的方法和步骤时，以叶片泵中的轴为例，播放泵的工作视频，讲解泵的工作原理及零件的装配关系，将抽象的知识点与具体的工程实例建立联系。这不仅提高了学生学习的兴趣，还为学生参与课堂讨论提供理论前提。课堂关系也由原先的以教师为主体转变为以学生为主体、以教师为引导，极大地提高了学生的积极性与主观能动性。

“新工科”建设要求工程教育课要适应市场和产业的需求，培养多元化的人才[4]，所以制图课的教学内容，除了理论知识点，还应当增加三维建模软件的教学。通过三维建模软件的学习不仅能让学生更好地理解投影理论，而且能提高学生应用先进计算机软件的能力。

（二） 理论教学辅助手段改革

画法几何与机械制图课程要求学生具有一定的空间分析与处理几何问题的基础，而相当一部分学生的空间思维能力较差，这也是阻碍学生学习积极性的一个主要因素。为解决这一问题，教师可通过使用适当的教学模具和计算机辅助教学CAI课件，使抽象的问题变得生动、具体，浅入深地进行教学，可显著提高学生分析、处理空间几何问题的能力。

形体分析法是绘制组合体视图的基本方法，即将组合体分解成若干几何形体，根据各形体间的相对位置分别画出各自的三视图，然后处理好两形体邻接面间的投影，即可完成组合体的视图。在学习这部分内容时经常需要学生根据两个视图绘制第三个视图，这对于空间想象能力较差的学生来说难度较大。针对这个问题，教师可基于形体分析法，根据书本教学内容，将基本的几何形体制作成积木，让学生自由组装，然后绘制三视图，经过反复组装投影训练，学生可更好地理解形体分析法，掌握组合体三视图投影的基本规律，提高空间思维能力、创新意识和实践能力。

剖视图是学习机件形状常用表达方法的重点学习内容，剖视图是用一个假想的平面将物体剖开，并将处于观察者和剖切面之间的部分移去，然后将剩余部分向投影面投影所得到的图形。在学习这一部分内容时，学生经常想象不到剖切面与物体相交的截面形状或者对剖视图的形成规律理解不够。针对这一问题，教师可将一些机械零件的模型制作出来，然后从剖切平面切开，并将截面上色，在课堂上用制作出的模型展示剖视图的形成过程以及截面形状。一方面通过模型可以吸引学生的注意力，另一方面可以加深学生对知识点的理解，将知识点与工程零件建立关联，引导学生将理论知识应用到工程实际。

当学到装配图时，常常需要讲解装配体的装配关系，这种情况就不适合运用模型进行讲解，一是制作模型成本高；二是课上拆解装配体耗时；三是由于教室较大，人数较多，很多学生观察不到，达不到预期的效果。这时使用计算机辅助教学CAI课件是更好的选择，通过CAI课件中的图、文、声、色、形、动画可以将机械装配体更加生动形象地展示出来，在一定程度上增加了课堂的趣味性，且提高了教师的教学效率。

（三） 理论教学模式改革

为适应“卓越工程师教育培养计划”（2.0版）人才培养的需要，传统的授课方式已经满足不了时代的需求，教学模式的改革势在必行。采用混合式教学模式，根据课程内容及教学目标将传统的课堂教学与在线教学有机结合，为教师和学生提供一种高效的“教”与“学”模式。

通过发布教学视频、学习任务点与资料，帮助学生进行数字化预习与复习，对课堂教学起到辅助和巩固的作用；通过创建讨论，增加学生的参与性，教师也可以通过讨论情况了解学生对知识点的掌握程度，然后有针对地讲解知识点，提高教学效率；通过群组“聊天”功能，可以给学生提供一个自主交流的平台，并且可以实现在线答疑。

二 画法几何与机械制图课程实践教学改革

实践教学是对理论教学的检验，是巩固理论知识和加深学习的有效手段，是培养具有创新意识和动手能力的综合性人才的重要方式。根据“新工科”建设的需求，该课程实践教学改革主要从以下几方面进行：产学研合作；与学院工程实训中心的金工实习同步开展；鼓励学生参加大学生制图类比赛。

（一） 产学研合作

为培养适应社会企业需求的人才，要深入开展学院与地方企业的合作，组建教学实习基地。

安排教师去企业挂职锻炼，培养“双师”教师，优化师资队伍，从而更好地指导实践教学。通过教师承接企业项目，让学生参与到产品的设计中，通过产品三维建模与工程图纸的创建，极大地锻炼学生的实践能力与工程设计意识。

组织学生去企业参观实习，首先将企业某一产品的零件图、装配图分发给学生，让学生通过理论知识和查阅文件读懂零件图和装配图中的信息，包括零件图视图的表达方式、尺寸标注、极限与配合、形状和位置公差及热处理等，装配图中零件的相对位置、连接方式及装配关系。然后安排学生去零件加工车间参观实习，通过观察加工过程及工人师傅的讲解，深刻理解机械制图中视图表达方式选取、尺寸和技术要求的标注步骤和方法。通过建立理论知识与一线产品的联系，可以显著提高学生的学习积极性，激发学生探索新知识的欲望。

（二） 实践教学与金工实习同步开展

画法几何与机械制图课程的实践内容一般是测绘零件及装配体，测绘模型大都精度较低，不利于学生分析装配关系和零件的工艺性。金工实习是机械专业的一门专业实践课，包括车、铣、刨、磨、钳、砂型铸造和焊接，并且要求学生加工一些简单的产品，例如锤子、哑铃等。如果将金工实习与制图课程的实践内容相结合，使学生利用制图课的理论知识设计加工出机械产品，可以达到更好的实践效果。

实践流程如下：首先将学生分组，3-5人一组，每组选一人作为小组长；经小组讨论，进行概念设计，构思拟制造的产品；利用三维造型软件进行建模，导出二维工程图纸，包括装配图与零件图；以小组为单位汇报PPT，讨论方案的可行性；在工程实训中心进行金工实习的学习后，加工各零件；检验零件质量，装配各零件，完成机械产品的制造。

该门课的实践教学与金工实习同步开展的好处是：学生在加工零件时可以检验自己的零件图视图表达是否恰当，尺寸标注是否正确、齐全、清晰、合理，在装配时可以检验选取的配合与公差是否合适等。这不仅可以更好地理解和巩固理论知识，还可以让学生意识到该门课程在机械产品设计、制造、装配过程中的重要性，培养学生的工程设计意识、合作意识、创新思维、严谨的工作态度和实践能力。

（三） 鼓励学生参加大学生制图类比赛

教师是土壤，竞赛是培育优秀学生的营养液[6]。竞赛的奖励机制和在学校评奖评优中的作用激励学生积极报名。通过竞赛，学生综合应用画法几何与机械制图知识去分析和处理问题，提高创新意识和团队协作意识，也是提高教学效果的有效措施。

三 总结

在“新工科”建设背景下，探讨了画法几何与机械制图课程理论教学和实践教学的改革措施，推进画法几何与机械制图课程建设发展。通过改革理论教学内容、理论教学辅助手段、理论教学模式，深入开展产学研合作，将实践教学与金工实习同步开展，鼓励学生参加大学生制图类比赛这一系列措施，可显著提高学生的空间思维能力、绘图读图能力、创新能力、工程设计能力和团队合作意识，培养出适合社会企业需要的高素质新工科人才。