新工科背景下工程制图课2-3D协同实践教学改革

张浬萍 杨军 赖佳欣

摘 要：随着新工科发展战略的推进，高等教育院校的人才培养的目标逐步向创新型和实用型复合人才转变。在新形势下，工程制图课程的教学方法依然沿用传统方法的现实普遍存在，无法满足新时代人才培养要求。本文以2-3D思维转换训练为途径，以工程案例为实训载体，以二三维工具学习为辅助，以思维能力和制图技能培养为目标的工程制图课程教学改革，着力于培养实践与创新型人才，以切合新工科背景下的工程人才培养需求。

关键词：新工科 工程制图 教学改革 思维转换 实践教学

随着智能制造等新技术的发展，新工科建设将是教育改革的必然趋势。在工程制图学领域，因数字化应用的普及，国内外均发布了《技术产品文件数字化产品定义数据通则》系列标准，基于数字化模型的技术语言正在成为新的技术规范，平面图纸将被三维图纸所取代的发展趋势正在萌生，但高校制图课程的“理论讲授+举例说明+课后练习”的教学方法仍在延续，课程内容变化甚微，对于学生工程能力和创新能力的培养不足，与当代图学数字化的大势不符，明显滞后于时代技术的发展。本文以切合实际、可落地实施为原则，提出以2-3D思维转换训练为途径，以工程案例为实训载体，以二三维工具学习为辅助，以思维能力培养为核心，构建工程制图课程教学方法改革，以使制图课教学符合新工科背景，切合图学数字化发展趋势。

一、现状简述

工程制图课作为高校工科类专业学生最早接触的技术基础课程，具有极广的授课学生群体。现对当前的教学现状存在的普遍现象略做说明。

（1）空间思维能力培训不足。

（2）工程案例实践训练不足。

（3）课堂内容滞后时代技术发展。

此外，毕业生在毕业设计中体现的制图水平低下、为了找工作而慌忙自学绘图软件、对复杂几何形体对象不能有效运用表达方法等现象在高校内也十分普遍。

二、制图课程2-3D协同教学方法改革

从宏观角度讲，工程制图课程包括二部分内容：一是以投影理论为主线的图形学基础;二是以基本制图标准以及技术制图标准等标准体系所规定的制图规范。投影理論强调的是2-3D思维转换方法，制图规范则是技术图纸的绘图规则，其中，2-3D思维转换使教师施教和学生学习的根本难点。因此，本文提出了一种以2-3D思维转换训练为核心，以工程案例为实训载体，以二三维工具学习为辅助，以思维能力和制图技能培养为目标的工程制图课程教学改革，切实提升教学质量，培养空间思维能力突出、制图技能扎实、初具实践经验和专业素养，且符合当代工程人才需求的实践性创新人才。

（1）重构制图课程内容体系。针对空间思维能力培训不足、工程案例脱节、绘图工具技能缺乏的问题，重构制图课程内容体。在传统教学内容和方法的基础上，重视基于立体本源经验的课堂应用，重视以2-3D思维转换为侧重点，将三维建模思想和投影表达方法相结合，生动地表达和表述投影规律和知识理论。针对不同学科专业需求分配培训案例和课时等。按此原则，将三维软件的应用引入工程制图课程的学习，对现有的教材，特别是案例对象进行整合，删除陈旧的、不适应时代的内容，增加制图课程相关的新内容，重新构建适应时代的制图课程的授课内容，以达到专项培训和训练的目的，加快学生思维方法的形成和转变。

另外，随着信息技术的不断发展，线上的课堂将是未来的主流，开设线上制图课程学习平台，实现线上线下共同教学，有利于教学质量提升。

（2）“实训为基，能力为重”的教学方法改革。制图课程本身是一门应用于工程践行的技术课程。因此，工程实践的案例绘制，即满足了课程教学本身的需要，也极大地提升了学生的专业热情、实践经验、工程素养等，并综合为学生的思维能力和技术制图能力。具体而言：其一，空间思维能力的培养必须依赖于基于立体的实训过程，采用三维实训的方法去构建学生的立体思维是直接而有效的方法，有利于引导学生建立自身对投影理论的理解和应用，快速实现思维能力的培养。其次，工程经验必须在实践与实训中才能建立。应用工程案例和当下普及的二三维制图工具进行制图实践，有助于实现目前以能力为导向的OBE现代教学理念。其三，使用基本示例进行实训，引导学生从“不乐意为之”到主动学习的转变，让学生学习课程基本技能的同时，获得一定的工程案例经验，帮助学生“为用而学、学以致用”，同时有效地提升学生的参与性、操作性和实践性，促进学生能力的高速提升。其四，以项目驱动为导向的工程案例实践教学促进教学互动和引发教学方法的丰富性，例如教师通过任务驱动法引导学生对工程对象进行充分的思考和分析，组织学生自行进行讨论，甚至课堂翻转促使学生为主进学习。其五，完成制图教学任务的同时，通过促进学生对工程应用的充分认知，有利于激发学生的创新思考和创造热情。

（3）培养与时俱进知识架构。技术制图标准和技术要求是工程技术制图中非常重要的内容，通过二、三维绘图工具的训练不但促使学生有效地快速具备2-3D思维转换方法，也普及了基于数字化模型技术的技术制图认识，构建学生与时俱进的技术制图知识系统。引导学生从规范的图纸中提前获取工艺知识，促进相关课程的学习。同时使得学生初步了解数字化制图和设计过程，同时对基于三维模型的技术制图标准进行必要的了解和学习。总之，在新工科建设的时代中，教师的教学内容也应与时代的发展相适应，以便拓展学生的知识面，全面提升学生的综合素质。

结语

在新工科建设的实践和探索中，工程制图课程的改革势在必行。在考虑时代背景和数字化技术制图发展趋势的时代背景下，以基于数字化模型的2-3D思维转换方法培训为内在动力，以工程案例应用进行能力培养为重点，重建工程制图课程的内容体系，并以内容促进教学方法的深度变革，从而实现“重能力”的、符合OBE教学理念的教学设计，才能培养出符合时代发展所需的优质人才。