思政浸润的工程图学课程教学探索

张英杰　宋立琴　张新春　刘华新　朱晓光

［摘 要］文章紧紧围绕工程图学课程教学目标，深度挖掘思政元素，对课程内容进行系统性重构，提炼出“爱国情怀、辩证思维、工匠精神、优良品格”思政目标，并以四个思政目标为导向，将教学内容划分为五个模块，创新教学设计，改革考核方法，力争实现全景多维考核。

［关键词］思政；工程图学；教学改革

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）21-0108-05

工程图学是工科专业学生必修的一门专业技术基础课。这门课的主要目标是让学生在了解国家制图标准的前提下掌握绘图技巧，培养学生的画图和识图能力，同时培养学生工程技术人员应具备的职业操守、创新能力、爱国情怀与工匠精神。本课程理论和实践并重，可为学生动手实践能力、创新能力的培养奠定坚实的基础。同时，它也是后续专业课程的基础，是学生今后顺利开展课程设计、毕业设计乃至无缝衔接工作岗位的决定性科目[1]。在课程思政新形势下，工程图学教学工作者需要不断在实践中对教学体系、教学内容、教学方法及教育观念进行深入改革，进行系统性重构。

一、教学难点与教学改革目标

（一）教学难点

第一，部分任课教师在教学过程中只注重培养学生的画图和读图能力，缺乏针对工程设计能力的系统培养，不够重视实践，导致课程内容与工程应用及社会需求脱节，影响学生的毕业设计及毕业后的工作。其实工程图样也是工程师设计思想的表现形式之一，所以需将图学思维提升到机械设计的层面，表现其原理、方法和图形设计思想[2]。第二，部分任课教师对课程思政的认识较片面，且思政能力有待提高，思政内容融入度不高，认为课程思政可有可无，正常的教学时间都很紧张，哪有时间讲思政，更缺乏有效的课程思政方法，所以就笼统地只将“爱国主义”和“工匠精神”加入课堂内容中，未进行课程教学内容与辩证唯物主义等思政内容的有效融合，让学生觉得是生搬硬套，索然无味。

（二）教学改革目标

依据新工科建设及课程思政建设目标对本课程的要求，提炼基于课程思政的教学目标，对教学体系、教学内容、教学方法及教育观念进行深入改革，紧扣应用型人才培养目标，适应工程认证的需要，挖掘隐含于课程中的思政元素，重构教学知识点，摈弃陈旧内容，整合现代设计内容与方法，将机械设计、典型工程案例融入课程教学，以强化学生工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，探索出基于问题式学习、项目式学习的课程教学模式，以期在专业课程教学过程中培养学生的工程素养、家国情怀、正确价值观念，使学生成为既具有较强的专业能力和创新能力，又具有较高的政治素养的人才。

二、确立课程思政目标

要做到让工程图学课程内容与思政元素同频共振，就要将本课程内容、后续专业课特点和思政内容密切结合起来。笔者通过对本课程内容进行系统性重构，挖掘出以下四个思政目标。

（一）弘扬民族精神，厚植爱国情怀

在介绍图学的发展史时，重点列举中国古代有关工程图样的书籍，如宋代的《营造法式》和明代宋應星的《天工开物》，同时介绍国产航母“山东号”、国产大飞机、中国高铁等，展现机械大国的风采，并要求学生搜索中国制造业的先进代表作品，增强学生民族自豪感。基于《中国制造2025》的战略方针，鼓励学生制订适合自己的目标和计划，激发学生的责任感。在讲授投影法时，指出最早有记载的投影技术是《汉书》中提及的皮影戏，元代时皮影戏传到各个国家，为后来外国人发明幻灯机和投影仪提供了基础。同时，列举现代投影技术的应用，如3D全息投影可让我们有身临其境的感觉。这样，既能弘扬我国的传统文化，又能让学生了解科技创新的重要性。在介绍机械制图国家标准时，引入“得标准者得天下”，这句话揭示了标准举足轻重的影响力。目前“高铁中国标准”已经成为全球标准，而且我国在卫星导航、核电、5G等高科技领域主导制定了多项国际标准，这说明我国科学技术的飞速发展及国力的不断强大。

（二）坚定唯物主义，提升辩证思维

在讲解组合体时，通过讲解组合体的形成方式，让学生了解一个组合体既可以看作是由基本体叠加而成，也可以看作是将基本体挖切而成，因此要多角度、多方向分析事物。形体分析法是读、画及尺寸标注的基本方法，其基本思路就是化繁为简，层层递进，辩证地看问题。在介绍组合体画图方法时，还要谈到物体表达方案的“多样性”与“唯一性”的关系。虽然不同的人表达物体的方案不一定相同，但表达物体的视图必须清晰易懂、形状结构“唯一”，不能模棱两可。在讲解组合体视图的阅读时，强调分析问题时不能孤立片面，要用联系的观点看问题，不能只看一个或两个视图，因为每个视图只能反映组合体两个方向的形位特征，具有一定的信息局限性，一定要将几个视图综合起来看，这样才能最终确定物体的空间形状。在标注组合体的尺寸时，涉及许多充满矛盾的要求，如“圆孔的尺寸尽量标注在非圆视图中”，并且“尽量不要在虚线上标注”。这些充满矛盾的要求容易让学生感到困惑。要让学生充分认识到世界本身就是矛盾的统一体，因此要从组合体整体结构来看标注在哪个视图上较合理。

（三）推动科技创新，传承工匠精神

在讲授平面图形绘制时，以“不以规矩，不能成方圆”，强调尺规作图的正确方法及其规范性，通过绘制不同难度的平面图形，培养学生求真务实、坚持真理的科研精神。在介绍机件的常用表达法时，通过列举传动件、压紧杆、管接头、减速箱等常用机械零件，分析其结构的多样性，强调物体表达方法的多样性，以及视图表达的严谨性和规范性，培养学生一丝不苟、精益求精的工匠精神。在讲解标准件时，介绍我国唐宗才数十年用工匠精神铸就的“唐氏螺纹”。此种螺纹可有效解决螺纹紧固件的松动问题，在某种意义上改写了螺纹的历史，可与日本偏心螺母匹敌，由此教导学生每个人都要忠于职守、爱岗敬业，在平凡的岗位上铸就自己的“螺纹”。在介绍极限与配合时，引导学生认识到表面质量与成本的关系，加深对成本的认识，了解成本控制对企业的重要性。

（四）培养乐观信念，锤炼优良品格

在讲授画法几何时，通过讲解点、直线及平面的投影特性及其位置关系，层层递进，使学生懂得对基础元素的了解与掌握会直接影响到对整个形体的理解，由此引导学生培养做事从基础开始、脚踏实地的良好习惯。在讲授轴测图时，引导学生认识到三视图与轴测图是抽象与具体的关系，分析自己与他人的优缺点，发现事物的两面性，能够欣赏同学的优点、包容同学的缺点，与同学团结友爱。学生在求解立体的截交线和相贯线时，需要做的特殊点和一般点很多，学生经常感到烦琐，需培养学生知难而进的精神，帮助学生消除畏难情绪，引导学生学会正确对待人生中的顺境和逆境，明白“天下难事，必作于易；天下大事，必作于细”。在讲解零部件测绘时，通过分组测绘及确定表达方案，培养学生的合作意识、沟通能力及表达能力，同时引导学生通过讨论发现零件表达方案并不唯一，充分锻炼学生的开放性和综合性思维，使学生善于思考、增强自信心。在讲解装配图时，通过介绍各种机器的工作原理，让学生意识到只有每个零件各司其职且精准配合，整个机器或部件才能正常运转，因此每个人都要站好自己的岗，将自己融入集体，配合他人完成各项工作，只有大家精诚团结、目标一致、协同共进，才能真正实现人生价值，由此培养学生良好的职业道德。

三、聚焦思政目标，改革教学内容

传统的工程图学课程教学内容分为画法几何和机械制图两个模块。笔者以上述四个思政目标为导向，将案例教学、任务驱动、讲授启发等方式相结合，对教学内容及过程进行重新组织安排，将教学内容划分为五个模块——平面图形绘图实训、基本体实训、机件表达方案综合实训、零件测绘实训、拆画装配图实训，在润物无声中实现思想政治教育与知识技能教育的有机统一。

（一）平面图形绘图实训模块

此模块主要内容为制图基本知识和技能，以如何绘制手柄平面图导入，讲解制图的国家标准、平面图形的绘制方法及尺规作图的技巧，强调尺规作图的正确方法和规范性。

（二）基本体实训模块

此模块主要内容包括几何元素和立体的投影。以生活中的行李箱、六角螺母、比萨斜塔、客家土屋为例，介绍立体的投影；以卯榫结构、球阀阀芯等为例介绍截交线的画法；以三通管、神舟号返回舱等为例介绍相贯线的画法。通过这些实例，可让学生充分意识到工程来源于实践，从而避免学习的盲目性，同时增强文化自信和使命担当。

（三）表达方案综合实训模块

此模块主要包括组合体和机件的常用表达方法两部分内容。以轴承座和导向块为例，分别介绍叠加型和切割型组合体三视图的画法及尺寸标注方法，培养学生的辩证思维。借助线上教学平台，进行组合体构型练习，通过平面与立体的反复想象、印证，培养学生的创新思维能力。以压紧杆、拨叉、减速箱等常用零件为例，介绍视图的种类及画法。以端盖为例，介绍剖视图的画图及标注方法。同时列举国家重器“蛟龙”号、C919飞机中重要零件的图样，分析结构的多样性，强调物体表达方法的多样性及视图表达的严谨性、规范性。在介绍断面图画法时，引入3D打印，引导学生放眼世界、勇做科技创新者。以轴承座和四通管等常用零件为例，引导学生分组讨论表达方案，培养发散思维，提高工程素养。

（四）零件测绘实训模块

此模块主要内容包括标准件及常用件和零件图两部分。齿轮油泵由多种标准件、常用件和典型零件装配而成，因此可以齿轮油泵为例，介绍机械产品的设计及制造过程、机械图的分类、装配图与零件图之间的关系，让学生对零部件有充分的了解。例如，以齿轮油泵中的标准件作为切入点，介绍螺纹紧固件、键、销、弹簧、齿轮的画法；以主动轴、从动轴、两侧泵盖、泵体为例讲解如何绘制轴套類、轮盘类、箱体类典型零件的工程图；以变速器上的拨叉为例，讲解叉架类零件工程图的绘制方法。在集中测绘实习环节，安排学生分组测绘中等及复杂程度零件各一个，每组确定表达方案并画出零件草图，由代表上台展示并说明，大家共同探讨表达方案是否完善，最终确定出合理表达方案。实践证明，在分组讨论表达方案时，学生的参与度和积极性很高，每组都充分、自信地表达了自己的想法，同时针对其他组的表达方案质疑。这种方式充分锻炼了学生的开放性和综合性思维，增强了学生的自信心。

（五）拆画装配图实训模块

此模块主要内容为绘制装配图及拆画零件图。在前述零件测绘实训模块，学生已经充分认识了齿轮油泵各零件结构和功用，因此本模块可直接以齿轮油泵为例讲解装配图的画法。在集中测绘实习时，安排学生测绘安全阀和一级减速器等部件，画装配示意图和零件草图，分组讨论确定表达方案，最终画出装配图。最后以平口钳和换向阀为例，讲解拆画零件方法。通过几次集中测绘，学生既锻炼了动手能力，又深刻理解了团队精神和各司其职的职业精神，培养了良好的职业道德[3]。

四、创新教学设计，改革考核方法

（一）充分利用线上教学平台，开展混合式教学，推动线上线下协同育人

教师可以充分利用雨课堂、课堂派、学习通等教学平台开展线上线下混合式教学，拓展学习渠道，构建学习社区，实现学习过程的协作共融，提高学生学习积极性，建立和谐的师生关系，推动课程线上线下协同育人。第一，将每节课的基础性知识点做成微课上传至教学平台，并要求学生在课前完成限时练，让学生对本节课要“学什么”做到心中有数。通过课前预习，增强课堂互动的时效性和合理性。在课堂上，教师不再详细讲授基础性知识点，只针对限时练中出现的问题进行答疑，并导入这节课的重难点知识案例，引导学生开展小组讨论，教师实时参与。通过教师引领及头脑风暴，让学生自行发现问题、分析问题及解决问题，培养学生的自主学习能力和终身学习习惯。第二，按照知识板块在教学平台上开展主题式研讨，鼓励学生在课后开展自主探究式学习，提高学生学习兴趣和效率。如在教学平面图形绘图实训模块及零件测绘实训模块时，可以在教学平台上布置学生观看《大国工匠》《大国重器》等视频，还可以展示大学生科技创新比赛获奖作品，帮助学生拓宽学科视野、积累工程素材、培养工程意识，将思想理论教育和价值引领贯穿课程线上线下教学过程。在教学机件表达方案综合实训模块时，利用电子题库和电子模型库培养学生的构型能力。针对学困生，通过反复训练不断提高他们的空间想象能力，这样他们学后续内容会比较轻松。针对其他学生，通过训练提高他们的工程思维能力，为他们后续课程学习及参加全国成图、机械创新比赛奠定坚实的基础。根据学生的差异化需求，实现课内同步循环、课外异步循环，对学生的长短期发展产生深远影响。第三，做好线上答疑和情感交流[4]。心灵沟通和情感交流是良好教育的基础。“感人心者，莫先乎情。”笔者在近几年的教学中发现，现在的年轻人更喜欢线上交流，因此笔者建立课堂QQ群，方便学生及时反馈问题。通过线上答疑，可及时、快捷地解决学生在学习中遇到的问题，也可及时发现“学困生”，对其多加鼓励和指导。此外，笔者经常在QQ群通过网络用语鼓励学生，拉近彼此的距离，做他们坚强的后盾。同时，笔者不断以乐观向上的精神、爱岗敬业的工作态度潜移默化地影响和引导学生成长，促进学生职业道德素养的提升，让学生对教师的喜爱“始于才学、终于人品”。

（二）巧用思维导图，梳理知识脉络

思维导图又叫心智导图，是一种表达发散性思维的有效图形思维工具。它以一个中央主题为起点，以辐射线连接各级主题，并且表达各级主题的相互关系，通过图文并重的技巧，建立起记忆链接，简单而高效。传统的机械制图教学是线性的，在教学中学时有限，部分教师只注重机械式的单向思维灌输方式，导致学生在学习过程中对本课程的内容没有一个系统性、关联性的整体认识[5]，学习效率低下，事倍功半。而思维导图可将零散的知识点系统化和结构化，帮助学生构建立体化的知识脉络，更加直观地、全面地消化理解知识。笔者在每讲完一章后，都会让学生自行构建思维导图（如图1）。在讲完每个模块后，笔者也会带领学生通过头脑风暴构建这个模块的思维导图。运用思维导图逐级、逐层梳理各部分及整体课程内容，可帮助学生建立起清晰的思维脉络、绘制出完整的知识框架，既便于学生快速把握知识脉络、提升学习能力、拓展思维，又便于学生找到学习的薄弱点，进行有效复习。教师还可针对每个知识点进行教学反思和优化。

（三）灵活运用建模软件，强化学生三维构型能力

课堂是开展教学的“主战场”。教师除了对教学内容进行系统性重构，还可引入计算机辅助技术，提升教学效果。笔者探索采用三维模型结合实物模型的方式进行生动形象的讲授。利用Creo三维建模软件制作模型库，主要演示立体截切、相贯，以及组合体、零件、部件装配关系。长期以来，空间想象能力缺乏一直制约着学生对实际机械产品投影图形的理解[6]。Creo三维建模软件可以很好地解决这方面的问题。例如，在教学基本体实训模块的“立体截切”时，可展现出不同位置截面、不同数量截面截切立体时得到的截交线形状，引导学生自行总结截交线求取规律和方法。在讲授立体相贯时，可以利用此软件模型显示的线框功能，动态展现空间高次曲线之美。在教学机件表达方案综合实训模块时，通过展示建模过程，不仅能使学生更深层次地理解形体构造，而且能让学生深刻体会到建模过程中巧妙的绘图思路及技巧能帮助简化建模过程，将图学思维提升到机械设计层面。在教学拆画装配图实训模块时，此软件可以更直观地展示出装配体的各零件结构、连接关系、工作原理，使学生更深层次地理解装配关系，为后续课程学习奠定工程分析能力基础。同时，在讲解相关内容时，笔者也会演示部分作图过程和步骤，充分激发学生的学习兴趣，鼓励学生在课下利用线上资源自学三维建模软件，通过“动手”刺激“动脑”，不断提高学生的思维能力和工程能力，提升创新型人才培养质量。此外，笔者努力将本门课程与现代制造技术相结合，开展试点教学。笔者选择优秀设计作品组建试点小组，让学生通过3D打印机自己动手操作完成实物的加工。通过强化物—图—物实践环节，实现“学思用贯通”“知信行统一”，有助于学生掌握工程制图的精髓，也为后续学生就业和科研深造打下了坚实的基础。

（四）以赛促学，增强学生实践能力和创新精神

高等学校是培养创新人才的主阵地，参加各类学科竞赛能促进学生实践和创新能力的提升。笔者所在教研室教师牵头组织学生成立CAD协会，由教研室教师轮流指导，高年级学生参与管理，有兴趣的学生均可报名参加。协会每学期都会举办关于三维建模和成图比赛的培训活动，由协会中高年级的核心骨干成员或者参加过成图比赛的获奖者来讲解，并在培训中适度加入机械设计的相关内容。通过系列培训，不仅能提高学生的实践创新能力和综合设计能力，还能为省级及国家级比赛培养优秀选手。笔者所在教研室从2017 年开始组织学生参加“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛，具体步骤为赛前动员—校赛选拔—集训—参加省赛—参加国赛，多年来取得了多项省级和国家级奖励。通过比赛，学生既获得了更大的舞台展示自己的能力，又培养了积极进取的自信心和团队合作能力。

（五）采用多元化、动态化考核方法

科学合理的评价标准能够引导学生、激发学生学习的积极性，并客观反映教师教学成效。因此，教师需要以思政目标为导向，丰富课程考核评价指标，建立全景多维评价体系。一是建立多元化的评价机制。以课程思政为导向的考核涉及多方面，评价内容除了课程理论和绘图技能，还包含学生在学习过程中的思想、情感、价值观变化，以及学习严谨态度、团队合作意识、创新实践能力等方面的客观评价。二是采用动态化的评价方法。除采用期末考试和平时作业等定量评价外，还应注重过程性考核。在过程性考核中，依托网络教学平台，将学生观看视频进行微课学习的时长、限时练成绩、主题研讨参与度、课上师生互动、小组作业等纳入评价体系。动态考核机制能更加客观公正地反映学生的学习状态、促使学生积极主动地投入学习、培养学生深度学习和终身学习能力，也能提高学生的课堂参与度和活跃度，真正体现以学生为中心的教育教学模式。因此，将考核评价机制改革为过程性考核和期末考试各占50%。其中，过程性考核内容包括线上预习限时练（10%）、课堂小测（10%）、课后作业 （20%）、小组作业（5%）、课堂讨论及互动（5%）。

五、结语

工程图学是一门理论性和实践性都很强的专业技术基础课，不仅要求学生掌握阅读和绘制工程图样的技能，还要求学生具备工程技术人员应具备的职业操守、创新能力、爱国情怀与工匠精神。因此笔者充分挖掘课程中的思政元素，以培养学生的爱国情怀、辩证思维、工匠精神、优良品格为导向，认真研究学情，优化教学观念，重构教学内容，创新教学设计，采用多元化、动态化考核方法，客观科学评价学生，用心理解学生，用爱心和智慧引领学生全面成长，打造有温度、有深度、有广度的课堂，以实现课程内容与思政元素的同频共振。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 王爱芳，杨晨升，苏丹，等.课程思政新形势下工程图学课程教学模式改革与实践[J]. 经济师，2023（2）：149-150.

[2］ 田劼，王红尧.基于思维及工程力培养的工程图学教改模式探究[J].教育现代化，2018，5（9）： 61-62.

[3］ 刘胜永，刘红运，吴立勋，等.机械制图课程思政内容的组织与实施[J].时代汽车，2022（18）：71-73.

[4］ 劉梅英，任奕林，王巧华，等.工程图学课程思政建设探索与实践[J].大学教育，2022（9）：98-100.

[5］ 李进韬.基于思维导图的机械制图教学应用探讨[J].现代制造技术与装备，2020（6）：204-207.

[6］ 张英杰.工程图学系列课程教学改革与初探[J] .求知导刊，2016（6）：149.

［责任编辑：周侯辰］

［收稿时间］2023-06-15

[基金项目]河北省专业学位教学案例（库）项目（KCJSZ2024125）。

［作者简介］张英杰（1977—），女，河北人，博士，讲师，研究方向为图学研究与教育。通信作者：张新春（1980—），男，河北人，博士，副教授，研究方向为冲击动力学和输电线路工程。