农业工程专业工程制图课程教学思考与改革

王峰 乔广萍

摘 要：农业工程专业的工程制图课程具有课程内容跨度大、工程实践性强、学科交叉特色显著的特点。现阶段工程制图课程教学中仍存在学生标准意识不强、空间思维能力薄弱、知识迁移能力欠缺的问题。为此，提出并实施了将课程思政和作业点评融入教学、将数字化建模和实体展示融入教学、将项目案例和翻转课堂融入教学、将强化过程评价融入教学的改革举措。通过上述课程改革，显著提升了学生的课程成绩，并且学生的绘图、识图能力和标准意识显著提高。

关键词：工程制图；农业工程；教学改革；标准意识

Reflections and Reforms on Teaching Engineering Drawing Course

for Agricultural Engineering Majors

Wang Feng1 Qiao Guangping2

1.College of Engineering，Nanjing Agricultural University JiangsuNanjing 210031；

2.Shenggaofa New Energy Development（Jiangsu）Co.，Ltd JiangsuYancheng 224400

Abstract：The engineering drawing course of agricultural engineering majors is characterized by a large span of course content，strong engineering practice，and significant crossdisciplinary features.At the present stage，the teaching of engineering drawing courses still has the problems of students' weak awareness of standards，weak spatial thinking ability，and lack of knowledge transfer ability.For this reason，the reform initiatives of integrating course politics and homework review into teaching，digital modeling and physical display into teaching，project cases and flipped classrooms into teaching，and strengthening process evaluation into teaching have been proposed and implemented.Through the above curriculum reforms，students' course grades have been significantly improved，and their drafting and drawing skills and awareness of standards have been significantly enhanced.

Keywords：engineering drawing；agricultural engineering；teaching reform；standard awareness

近年來教育部积极推进新工科建设，逐步形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，为工程教育的改革开拓了新路径［13］。农林类高校的农业工程专业主要培养具有科学知识和工程实践能力，能够从事农业机具和装备研发、农情信息采集和处理、农产品储藏和加工等方面工作的高层次、复合型工程技术人才。工程制图是工程界相互交流的一门技术语言，也是农业工程专业的一门专业基础课，主要培养学生绘图、识图能力，形象思维能力，以及标准规范意识［4］，同时为后续机械原理、机械设计、理论力学、材料力学等课程的学习奠定专业基础。但值得注意的是，由于工程制图课程具有课程内容跨度大；理论性、实践性和工程性都较强［5］；课程性质不仅是专业基础课，更是工程素养培育课［6］；课程培养目标面向智能农机装备，具有鲜明的学科交叉特色等特点，现阶段该课程教学中仍然存在学生标准规范意识不强、空间思维能力薄弱、知识迁移能力欠缺等问题。因此，新工科建设背景下，开展农业工程专业工程制图课程的教学反思与改革显得尤为迫切。

一、工程制图课程教学存在的问题

农业工程专业的工程制图课程覆盖大一的两个学期，其中，第一学期为32学时，学习工程图学基础内容，包括制图基础知识、投影基础、立体投影、组合体投影、轴测图，以及机件常用表达方法；第二学期为24学时，学习机械制图与CAD基础内容，包括标准件和常用件、零件图、装配图、CAD基础［7］。需要指出的是，现阶段农业工程专业的工程制图课程教学仍然存在以下问题，导致课程学习效果受到很大制约。

（一）学生的标准和规范意识不强，存在绘图主观化的倾向

工程制图课程的图样绘制受到很多国家标准和行业标准的限制，熟练掌握制图标准、树立标准和规范意识对于工程图学课程的学习具有重要作用。工程制图课程涉及的投影方位、投影关系的描述，图样规格的选取，视图线型、线宽、线条样式的选择，线性、角度尺寸的标注，以及几何公差、表面粗糙度、表面处理方法等技术要求的撰写，都有相应的国家标准或者行业标准约束。很多农业工程专业学生在进行绘图练习时，由于先前没有接受过工程启蒙教育，对制图标准的灌输式教育方式敏感度也较低［8］，常常忽略制图标准的要求，按照自己的主观臆断进行绘图，导致培养学生严谨、规范的工程意识变得较为困难。

（二）形体表达较为抽象，对学生的空间思维能力要求较高

工程制图课程中形体表达的复杂性是逐步提高的，对学生的空间思维能力要求也越来越高。以三投影面体系为基础，逐步扩展至点的投影、线的投影、面的投影、平面立体和曲面立体的投影、组合体的投影，以及机件的表达［9］。由于形体变得越来越复杂，而形体表现的手段仍然较为受限，很多农业工程专业学生难以想象出复杂形体的截交线、相贯线等轮廓特征，难以想象出全剖、半剖、局部剖、阶梯剖和旋转剖后的形体结构，很难在三投影面上绘制出正确的形体投影，导致培养学生良好的空间思维能力变得较为困难。

（三）学生的知识迁移能力薄弱，独立绘图和识图较为困难

工程制图课程教学中，学生对零件图、装配图知识的掌握程度能够较为准确地反映出其独立绘图、识图的能力，以及运用工程图学理论解释工程问题的知识迁移能力。但需要指出的是，由于学生的工程经验较为缺乏、主动学习的积极性不高，其往往更加习惯于运用机械记忆和机械练习方式来学习零件图和装配图的知识，并且很难根据零部件、装配体的变化进行工程图学理论和方法的有效迁移，导致培养学生良好的绘图和识图能力变得较为困难。

二、工程制图课程教学改革的措施

针对农业工程专业工程制图课程教学存在的上述问题，教研组提出并实施了将课程思政和作业点评融入课程教学、将数字化建模和实体展示引入课程教学、将项目化教学和翻转课堂引入课程教学以及强化教学过程评价的改革举措，以期为提升农林类高校农业工程专业学生的标准意识、空间思维能力、知识迁移能力提供有效路徑。

（一）将课程思政和作业点评融入课程教学，强化学生的标准和规范意识

针对农业工程专业学生对制图标准灌输式教育方式敏感度不高的问题，将课程思政与制图标准的教学相结合。首先，以长征一号运载火箭研制等工程案例为例，通过工匠精神和艰苦奋斗精神的指引，让学生在潜移默化中认识到标准、规范在重大项目开发、重大工程建设中的重要作用，培养学生严谨、规范的工程思维［10］。其次，以学院自主研制的智能农机装备为例，鼓励学生主动查阅、使用制图标准资料，并完成农机装备零件图、装配图图样的绘制，从而进一步增强学生制图标准学习的责任感、紧迫感。针对很多学生忽略制图标准要求、绘图主观化的问题，在强化课堂和课后作业练习的基础上，借助线下课堂教学和线上学习通平台对学生的制图标准作业进行针对性点评，鼓励学生根据作业问题进行互动，并对作业错误及时进行梳理和归纳，从而进一步强化学生的标准和规范意识。

（二）将数字化建模和实体展示引入课程教学，锻炼学生的空间思维能力

针对农业工程专业学生想象复杂形体的轮廓特征较为困难的问题，将NX、Croe、SolidWorks、Catia等三维数字化建模软件引入工程制图课程教学，借助三维建模方法给学生详细展示复杂形体的叠加、切割和组合过程，增强学生对复杂形体轮廓特征变化的感性认识。针对很多学生难以准确绘制复杂形体三面投影的问题，在三维建模演示的基础上，运用AutoCAD软件的图形界面，并结合形体分析、线面分析方法给学生详细展示三面投影的绘制过程，强化学生二维和三维空间投影的转换思维。此外，对于复杂装配体的教学，在零部件三维模型装配过程演示的基础上，还将部分工程实物模型引入课堂教学，通过现场拆装、剖析装配体各部分的功能结构，并结合装配图绘图和识图作业的讲解，进一步强化学生的空间思维能力。

（三）将项目化教学和翻转课堂引入课程教学，增强学生的知识迁移能力

以往工程制图课程的装配图教学中，通常侧重于对球阀、安全阀、齿轮泵、减速器等经典装配体案例的简要介绍，导致工程制图课程教学与农业工程学科前沿发展趋势脱节十分严重。为了增强学生的工程图学知识迁移能力，一方面将流体动力学仿真、接触力学仿真、热力学仿真等仿真分析方法引入经典装配体案例的解析中，强化学生对于装配体工作原理、工作性能优劣的科学认知。另一方面将农业工程领域最新研制的气吸式排种器、激光智能除草机、精旋火焰土壤消毒机等项目案例引入课程教学，启发学生主动思考新型农机装备的工作原理、组成结构以及装配体和零部件的画法。同时，通过翻转课堂教学，在学习通平台给学生提前布置项目任务，鼓励学生在课前自主查阅新型农机装备的研制资料，并结合所学工程图学知识，在课堂进行农机装备研制的小组汇报与分享，从而增强学生主动学习的能力、拓展其对于农业工程学科认知的广度和深度。

（四）强化对教学过程的考核评价，增强学生主动学习的积极性

以往工程制图课程教学中，采用平时成绩占比40%、期末成绩占比60%的考核方式，并且过程考核只评价学生的平时作业和课堂出勤情况，造成学生对课程过程学习的重视程度不高，更加习惯于在期末考试前进行高强度的机械记忆和练习。为了增强学生主动学习的积极性，首先，重新制定了如下表所示的工程制图课程的考核方式，对课程平时成绩的构成进行了细分，形成了课前预习得分、课堂问答得分、平时作业得分、小组作业得分、小组答辩得分相结合的多元化过程评价方式。同时，将期末考核作为课程过程评价的延伸，提升了期末考核命题与平时作业、小组作业、课堂问答的关联度，促使学生更加关注工程图学课程的过程性学习，摒弃考前机械性记忆的学习方式。其次，对工程制图课程评价的主体进行了革新，形成了多主体相结合的评价方式。其中，课前预习得分由学习通平台根据视频的播放和观看情况直接给出，课堂问答得分、小组答辩得分由同学相互打分给出，而平时作业得分、小组作业得分和期末考核成绩则由任课教师给出。

三、工程制图课程教学改革的成效

通过教研组近四年的教学改革与实践探索，农业工程专业学生的工程制图课程成绩得到稳步提升，课程综合考核的平均得分由2020年的71.2分上升至2023年的84.1分，课程考核的不合格人数由2020年的42人缩减为2023年的10人，而课程考核的优秀率由2020年的15.2%上升至2023年的23.8%，课程各个目标的分项达成度计算结果也显示学生的绘图、识图能力，空间思维能力以及标准规范意识明显增强。同时，学生和督导对工程制图课程评价的结果也表明，评价主体对于工程制图课程的低阶性要求显著减少，而高阶性需求逐渐增多，课程教学的反馈意见由原先的放慢授课节奏、增加课堂的师生互动、加强习题练习和讲解等转变为引入更多的工程案例、增加更多的实物模型、布置更多课后自主学习任务。

结语

工程制图课程是农业工程专业一门非常重要的专业基础课，对于该专业后续课程的学习效果具有十分重要的影响。针对农业工程专业工程制图课程教学存在学生标准意识不强、空间思维能力薄弱、知识迁移能力不足的问题，实施了将课程思政和作业点评融入课程教学、将数字化建模和实体展示引入课程教学、将项目化教学和翻转课堂引入课程教学、将强化教学过程评价引入课程教学的改革举措，显著提升了农业工程专业学生的绘图、识图、空间思维能力和标准规范意识，为农林类高校工程制图课程的教学改革提供了有益借鉴。

参考文献：

［1］白菁，甄真.新工科背景下线下“金課”教学评价体系优化研究［J］.教育教学论坛，2023（21）：14.

［2］沈树声，邓沿生，夏建中，等.新工科背景下教学质量评价体系构建与实证研究［J］.电化教育研究，2023（08）：103107.

［3］张振文，周春恒，李俊华，等.新工科背景下工科核心课中课程思政育人模式探索［J］.中国现代教育装备，2023（13）：111113.

［4］侯文洁，乔一诺，刘玥婷，等.新网络形势下农业大学非机械类工科专业工程制图课程改革［J］.高教学刊，2022，8（16）：146149.

［5］王班，周茂瑛.非机械专业工程制图课程教学问题分析与教学改革探索［J］.教育教学论坛，2020（25）：255256.

［6］张赵良，朱菊香，罗丹悦，等.新工科背景下大学生工程实践素养培养的探索与实践——以现代工程图学课程为例［J］.创新创业理论研究与实践，2023，6（01）：123125.

［7］张淑娟，武志明，贺俊林，等.农业工程学科机械类专业“机械制图与计算机绘图”课程思政与教学改革探索［J］.农业技术与装备，2020（01）：113115+117.

［8］郑敏，陈卫华，李海燕，等.少学时工程制图课程混合式教学的改革与实践［J］.高教学刊，2021，7（27）：100102+106.

［9］左立杰，吴志远，王彦峰，等.基于复合型人才培养的《画法几何与工程制图》课程教学改革探究［J］.科技资讯，2022，20（15）：143146.

［10］何丽，李雪芝.混合式教学模式下工程制图课程思政建设与实践［J］.中国现代教育装备，2023（07）：112114.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“基于Simdroid自主仿真软件的机械类课程教学实践”（项目编号：220406517254824）

作者简介：王峰（1987— ），男，汉族，江苏兴化人，博士，讲师，研究方向：工程图学、智能农机装备、先进制造技术。