新工科背景下工程图学混合式教学创新实践

谈莉斌， 汪永明， 张海娟

(安徽工业大学 机械工程学院， 安徽 马鞍山 243002)

“智能制造”、“互联网+”等新发展战略，正推动着社会经济高速发展和产业不断升级[1]，给制造行业带来了翻天覆地的变化，也对从业人才的综合素质和创新能力提出了新的要求。作为人才培育的基地，高等学校必须持续进行课程的综合改革，以适应行业的发展，培养所需的高素质人才。

工程图学课程作为机械类工科专业的专业基础课,以机械图样的绘制、读取为主要教学内容，是近机械类行业技术人员必须掌握的基本技能[2]。随着装备制造行业技术的进步，如三维软件应用的普及、MBD(Model Based Definition)等技术在高端制造业的示范性应用[3]，企业对工程图学相关知识的需求已发生较大变化。然而，目前国内大部分学校的工程图学教学内容多年未变，仍以原有的二维表达为主，与企业需求的应用技术存在偏差[4]。同时，面对信息化时代的00后大学生，教学方式、考核方式单一，以教为主的传统教学方法无法充分调动学生学习的积极性。

针对以上问题，本文基于新工科建设要求和企业实际用人需求，探讨目前工程图学课程教学知识点的合理优化，寻求创新的教学模式以提高学习效率。针对课程的内容、授课方式、考核方式进行了探讨与实践。

1 工程图学教学知识点优化

工程图学课程体系主要包含投影理论、绘图基础、机件表达方式、制图标准、零件图与装配图、CAD绘图等主要知识点。目前，教学知识点设计时，绘图基础与机件表达方式是教学内容的重点与难点，要求较高的空间构型能力。然而，近机械类专业不同于机械工程类专业，不需要具备较强的独立绘制复杂图纸能力。又由于三维绘图软件的日益普及，三维构型设计模式逐渐取代二维平面图纸构型设计。鉴于以上情况，工程图学教学重点应由绘图优化为读图能力的培养，以适应新工科发展要求及企业实际需求。此外，在绘图及读图时，轴测草图可以帮助学生更直观地对零件构型，适当增加轴测图知识点的课时。

在CAD相关知识点教学时，目前的重点是平面图的绘制与相应功能，三维模型的构建只占用很少的课时。然而，目前大多数企业的典型机械图纸制作流程是，先构建零件与装配体的三维模型；再用三维模型生成二维工程图，当三维模型工程变更后，二维工程图自动随之更改，二维工程图与三维模一直保持同步。因此，从当前工程实际出发，应增加三维模型构建与二维工程图映射生成知识点的课时。

工程图学原教学流程如图1所示，按照教学大纲内容，依次讲授投影理论、绘图基础、表达方式、制图标准、零件图与装配图、CAD平面图、三维构型等知识点。顺序式教学流程导致学生在学习绘图基础、表达方式时，根据平面图形构型空间结构难度较大，不能很好地掌握相关知识点。此外，在零件图与装配图知识点中，零件的复杂结构及装配图中各零件的复杂装配关系导致学生很难直接绘制出符合要求的工程图纸。从历年期末考试结果统计来看，上述难点的学生得分率明显低于其他知识点。

教学团队优化了课程教学流程，工程图学优化教学流程如图2所示，从绘图基础教学内容开始就引入三维造型的理念，并讲授相关三维软件操作知识。学生在三维构型的过程中，提高了空间构型能力，更易于理解平面图纸绘制的相关知识点。在图纸绘制与CAD平面图知识点讲授时，将原来的直接绘制工程图纸方法，改为更符合企业工程实际的三维构型映射生成平面图纸。通过上述课程优化，降低了学习难度，提高了知识点熟练程度，适应了企业对近机械类专业毕业生的实际需求。

图1 工程图学原教学流程

图2 工程图学优化教学流程

2 工程图学教学方法改革

信息化时代的00后大学生，获取信息能力更强，渠道更广，思维更活跃。工程图学课程传统的教学，受限于条件，主要以教师黑板、PPT讲解，学生被动接受为主，不能激发新时代大学生学习的主观能动性。而当前的信息时代，线上资源极大丰富，信息手段飞速发展，为有效、有趣的课堂教学带来了巨大的发展机遇。

2.1 采用线上线下混合式教学方式

在中国大学MOOC、智慧树、超星等教学平台建立混合式课程，线上学习+线下讨论，把课堂的时间还给学生，以学为主。具体教学设计如图3所示。

图3 混合式教学设计

2.1.1 课前预习环节

上课之前，会提前在慕课堂上给学生推送带有预习目的的PPT，并同时推送优质MOOC资源，让学生花10 min左右的时间，大致了解将要学习内容，掌握最基础、相对简单的知识点。不是预习下节课所有内容，而是有目标的预习。预习所有内容会让学生没有预习目标，对预习产生疲劳，从而导致预习环节变成摆设。

2.1.2 课堂环节

上课时首先提出一个简单的问题，检查学生预习的情况，然后根据预习情况讲解重点内容，并及时发散讨论。采用翻转课堂、课堂讨论、课堂演练等方式丰富课堂内容，激发学习热情，能让学生主动参与思考，达到以学生为中心的目标。

课堂上，教学平台对应的APP如学习通、慕课堂等作为有力的工具，极大地方便了师生间的互动。在课堂上可以开启在线点名、课堂弹幕、课堂投稿、课堂讨论等功能，活跃课堂气氛，激发学生参与到课堂的积极性。如图4所示关于相贯线的形状问题，同学们可以发弹幕发表自己的看法，课堂气氛轻松活跃，也可以用拍照投稿的形式提交，非常直观。同时，由于学生在课堂上就可以看到其他同学提交的答案，从而产生同学间比较的压力，促进学习。

图4 学生课堂讨论

2.1.3 课后环节

除了传统的课堂提问、课堂练习，以及课后配套习题之外，教师可以利用线上平台的APP快速便捷地进行考勤、讨论、小测验、视频观看等等功能，并且能及时、有效地记录学生学习的数据。大量的数据可以帮助教师对学生的学习状况进行更深入地分析，及时了解学生学习效果并针对薄弱点做出相应的教学调整，同时这些数据也是形成性评价的有效支撑。

2.2 建立以考促学的考核方式

高等教育的考核核心目标不是为了分出学生的优良中差，而是为了引领、督促学生学习必要的知识点，掌握必要的专业技能，提升专业能力。因此，考核应分布在整个教学过程中，通过考核来促进学习。本课程采用形成性评价方式进行考核，从学习过程(平时成绩)与结果(期末成绩)2个维度上设置考核指标。在学习过程的考核中，除了传统考核标准外，还增加了问题讨论、随堂测验、团队项目等考核内容，目的是为了从各个角度引导学生掌握基础知识、优化专业素养、提升个人能力。比如，在随堂小测验中，考核基础知识点，帮助教师及时根据学生完成情况，发现易错点，以便重点攻克；在A3图大作业中，将国家先进成图大赛题目引入课堂，作为大作业形式完成，培养其画图能力，提升学生的创新思维；在布置团队合作项目作业中，培养同学的团队合作意识。比如在零件图的绘制章节，给定零件的三维模型，4～5个同学一组，从合理选择表达方案开始，布局、绘制图形，然后在课堂上用PPT演示讲解，同学们讨论，各小组互相打分，在学生讨论的过程中培养其应用已有知识解决问题的能力、团队合作的能力、创新的能力等。未来将在以下几个方面继续深入完善：提高教学过程的互动，可以增加机房讲授、然后实时上机练习的方式，以学为主，提高教学效果；增加课程大作业在考核中的比重，提高学生解决问题的能力；根据教学效果，持续完善线上线下混合式教学过程。

3 结 语

通过教学知识点优化、强化三维、轴测图等知识点，弱化二维手工绘图相关知识点，提高了专业学生的工程能力。三维构型知识点贯穿整个工程图学教学过程，降低了学习难度，提高了学生空间构型能力。通过线上线下课程结合，提高了教学形式的灵活性与学生学习的自主性，可以更好地覆盖所有学习进度的学生。通过综合多因素的形成性考核模式，以考促学，避免了卷面笔试单一形式对学生工程能力检验不够全面的问题。