具备航空特色的“画法几何及机械制图”课程教学改革

范佳艺 孙 岩 马 宁 李明昊

（1.沈阳航空航天大学 机电工程学院，沈阳 110159；2.沈阳理工大学 机械工程学院，沈阳 110159）

近年来，随着我国科学技术的发展，对人才的需求发生了改变，学校定位向着高素质应用型方向转变。高素质应用型学校更注重学生的工程应用能力，以具备行业特色的创新性人才为培养目标。“画法几何及机械制图”课程具备理论知识深、实践性强的特点，课程知识衔接高中数学几何部分，课程理论背景较复杂，是理论知识联系实际应用的重要课程[1]。本课程为学生讲解制图的基本知识和工程应用。课程学习结束，学生需要掌握国家制图标准以及典型机械零部件的读图和绘图，能够利用课程知识绘制航空机械设备典型零部件的二维工程图。

1 课程建设及应用情况

1.1 梳理课程内容

“画法几何及机械制图”是机械相关专业开设的核心课程和必修课程。随着学校向应用型高校转型，学校的定位转变为向航空工业培养应用型人才。结合学校的定位和培养方向，需要重新梳理课程内容，设计课程大纲，突出航空特色，融合实践内容，建立新的课程知识体系[2-3]。

1.2 构建新的课程内容体系

按照重基础、突出航空特色、培养工程能力的方案，在夯实画法几何理论的基础上，在课程教学中融入航空工业领域典型案例，以各种类型飞机的典型零部件作为授课对象，培养学生绘制二维工程图的能力。例如，在零件图环节，以某型直升机螺旋桨中的关键零件为例，讲解零件的视图表达和技术要求等内容；对于表面结构讲解，以航空典型零件加工工艺为例强调表面粗糙度对机械连接加工工艺设计的重要性；对于装配体的绘制，以航空起动机二级传动机构为案例，采用项目式教学方法，进行讲授和绘图实践。从案例库中精选出与授课内容相关的实例，做到知识点的有机融合，创设合理直观的教学情境，提高学生的学习兴趣，激发学生的专业认知和专业自信，以学生为中心，强化学生的自学和创新能力，形成“基础-素质-能力培养”的课程内容体系。

1.3 融合现代化课程教学手段

目前，学校开展线上线下结合的教学模式，融合现代化课程教学手段。课程组基于慕课资源，自建电子课件及动画演示，积极采取翻转课堂的方式，以学生为中心，使其成为课堂的主角，提高他们的学习主动性和积极性。课前教师通过在线平台推送本周课程学习资料，布置学习任务。通过预学测试和讨论留言，了解学生对本节内容的掌握程度，根据学情有针对性的调整课堂教学任务。课中通过网络学习平台布置作业，学生完成后在系统提交，建立课程群、论坛等平台便于随时交流和答疑解惑。课后教师结合网络平台采集的基础数据，对学生的课前预习、课中表现、课后任务完成情况进行梳理、纠正、记录和教学反思，形成教学闭环。学生也可以借助学习平台完成课后作业互评，以此复习巩固课堂知识，同时提醒自己在绘图时不要出现此类错误。本门课程重点在于培养学生空间思维能力，在课堂教学中通过三维建模软件快速生产空间物体的功能，建立三维模型帮助学生直观感受、理解二维投影，缩短平面到空间的距离，并根据立体的结构特点展示经过截切、相贯、剖切等处理后的三维结构，帮助学生建立三维模型和二维平面投影之间的联系，逐步培养、提高他们的空间思维能力。将虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）引入教学，在立体截切、回转体相贯、组合体等章节精选教学案例，建立相应形体的虚拟模型，形成虚拟模型资源库，使学生通过手机扫码即可观看并操作，实现虚拟模型的移动、缩放、旋转等动态操作，通过这样全方位、多角度、直观地接触立体，实现空间-平面-空间的教学模式，在实践中潜移默化地强化学生的空间思维能力和构型设计能力。

1.4 基于科研反哺教学

目前，课程组引进了大量青年博士，教授面临退休，因此需要及时开展老带新的教研活动，将经验传授给青年教师，避免教师断层。青年教师读博期间参与了大量科研课题，可以充分利用科研课题实现项目式、案例式教学。目前，课程组有省级教学名师1 名、校级教学名师3 名，多次获得教学大赛奖项。学院定期组织课程组教师参与生产实习，并注重将实践环节应用到下一轮的课堂教学中，循序渐进，构建可持续的教学内容体系[4-5]。

1.5 融入课程思政

课程思政是教学改革的必要环节，目前尚未实现思政全方位、立体式融入课程大纲的目标，因此需要积极进行课程思政建设，全方位立体化培养应用型人才。课程组教师基于“画法几何及机械制图”课程，设置了多项思政融入点，并获批多项课程思政专项课题立项。结合学校航空特色，课程思政融入点主要体现在家国情怀、工匠精神、自强不息、科技创新、工程素养、团队协作以及科学思维等方面，引导学生树立正确的价值观。

1.6 以赛促教

以赛促教，积极鼓励学生参加“大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛”，既提高了课程的实践能力，又能为学生带来第二课堂的竞赛学分。实践是“画法几何及机械制图”课程的重要环节，但是在课程学时内，实践环节受限。为了增强学生的工程实践能力，学院积极开拓第二课堂，组织学生参加多届建模创新大赛，教师组利用课后时间和节假日对学生展开培训。比赛取得了丰富的成果，参与竞赛的学生对“画法几何及机械制图”课程的知识点掌握更加全面和灵活。通过近几年的考试和课后作业统计发现，学生参加比赛后，其机械制图的实践能力明显增强，工程图绘制题目的平均分数得到显著提升[6-7]。

1.7 建立持续可循环的课程管理机制和考核机制

课程管理机制和评价机制不仅针对学生，同时对课程组教师提出更高的要求。经过多轮次的教学研讨会，建立“画法几何及机械制图”课程的持续可循环课程管理机制和考核机制。课程的考核方式为考试（80%）与平时成绩构成（20%），其中平时成绩的构成采用多元化考核方式，包括出勤率、课堂测试、课堂表现、课后作业和机械制图案例实训，使学生在各个阶段都能掌握自己的学习情况。通过多元化的考核方式，学生在各个环节都能了解学习效果。同时，课程组建立了线上沟通群，学生可以在课程以外的时间与教师进行沟通，实现课程知识的及时预习和复习。

1.8 产教融合

产教融合可以将教师课程组的科研产出融入教学，即将产业与教育相融合。产教融合注重案例式教学，综合增强学生的工程实践能力。基于产教融合，课程组申请并立项教育部产学合作协同育人项目和教育部供需对接就业育人项目，在课堂教学中融入企业的优势，建立了校企合作基地。部分应届毕业生已经成功签约行业知名企业，在一定程度上解决了毕业生的就业问题。在产教融合的新模式下，课程组积极应对新模式带来的变化与挑战，适应产教融合的需求与本专业的理论课程要求，全方位培养学生的理论与工程实践能力。

1.9 课程评价及改革成效

“画法几何及机械制图”课程通过线上+线下的方法对学生进行调研。调查结果显示，99%的学生认可该课程的创新教学模式。课程改革突出了航空特色，增强了学生的工程实践能力，对于学生参加机械设计比赛、学习专业课程等均有着重要的支撑作用。学生的制图实践能力明显提高，平均分数由改革前的87 分逐步提升至95 分，获奖级别和数量逐年递增，获奖总数量较改革前增加60%。

2 课程教学改革持续建设计划

基于学校和学院的专业特色和人才培养定位，对“画法几何及机械制图”课程进行一系列的教学改革，并提出课程持续建设计划。以专业人才培养方案、学校航空应用型定位、课程培养和“三全育人”（全员育人、全程育人、全方位育人）为目标，通过理论知识掌握能力、二维图纸绘制能力、三维建模能力和创新实践能力的改革效果评价体制，确定了教材建设、课程知识体系、教师教研水平、航空特色思政元素、以赛促教、产教融合和成绩评定方式7 大改革方向，以及时修改教学改革措施[8]。课程持续建设计划，如图1 所示。

图1 课程持续建设计划

3 结语

“画法几何及机械制图”课程的教学改革与实践过程以航空工业为背景，重点培养学生的工程实践能力。从教材建设、教师教研水平、构建新的课程内容体系、课程思政、以赛促教、产教融合和科研反哺教学等方面入手，对课程进行全方位改革，提出突出航空特色的“画法几何及机械制图”课程的教学改革措施，建立持续可循环的课程建设计划。教学改革与实践表明，通过案例式教学将课程组教师最新的科研项目融入课程，能够激发学生的学习热情，培养学生工程实践能力和创新思维意识。以学生为中心的全新教学模式，能够将课程的主角转换为学生，并在课程中融入思政教育，实现全方位立体式育人的目标。