新时期机械制图课程教学改革的思考与探索

摘 要：课程在高等教育中处于核心地位，它是组织教学的依据，是实现人才培养目标的主要途径，课程教学改革是促进教学质量提升的手段之一。机械制图课程教学改革要以新工科建设理念、OBE教育理念、工程教育专业认证、智能制造和课程思政建设要求为依据，充分利用各种教育资源和线上教学平台，结合新时期工程类人才培养目标要求，变革教学模式、教学内容和考核方式，为新时期高素质工程人才培养提供质量保障。

关键词：新工科 教学改革 成果导向教育 机械制图 课程思政

1 引言

随着社会的发展和技术的更新迭代，新技术、新模式、新行业不断涌现，高校的人才培养工作面临前所未有的挑战[1]。特别是新工科理念的提出，要求高校教育更新教学理念，培养能够满足未来社会发展、科技创新需求，具有更强实践能力、创新能力和国际竞争力的高素质、复合型人才[2-3]。当今世界为科技革命和产业变革，正在引发世界格局的深刻调整，催生大量新产业、新业态、新模式，从而高校的人才培养目标、专业结构和课程体系都应该随之调整[4]。当前高等教育的地位作用、体量规模、结构类型、教学模式、环境格局都在发生改变。课程是高校教育的心脏，是人才培养和教学工作的基本依据，也是影响乃至决定教育教学质量的关键要素。新时期，面临新的挑战，课程作为高等教育的渠道，为满足新时期的人才培养要求，课程教学改革势在必行。

2 课程教学改革的目的和意义

课程在专业教育中处于核心地位，它是实现专业人才培养目标的主要途径，是教师开展教学活动的重要依据，是教学内容和教育思想价值的载体，是学生汲取知识的主要来源[5]。课程教学改革的核心目的是提高学生的发展水平，可以说教育教学观念的更新、教学方式的转变、教学评价和管理制度的重建等一系列教学改革的措施都旨在促进学生的全面发展。强国战略、教育先行，人才是关键，人才是培养出来的，课程的教学要跟得上人才培养的需求。机械类专业课程教学改革要解决以往的教学内容滞后于技术发展、理论脱离实际、不能满足工业和技术发展需求，以及学生对机械类专业的发展前景不够了解、学习积极性不高等问题。

3 机械制图课程教学改革思考

新时期，专业划分和培养目标在变，市场就业需求在变，教学内容、方法和手段也要跟着改革，以适应和满足社会发展的需求。但是教学改革不能为了改而改，应该有依据、有目标、有深度。机械制图作为机械类专业的专业基础课，机械制图课程的教学改革不能脱离以下几点。

3.1 新工科理念建设要求

人才、技术和资源是新时期工业革命和国际竞争的关键，为在工业革命中抢占先机，为我国可持续发展和国际竞争提供智力支持和人才保障，以及为了应对新一轮科技革命和产业变革所面临的新机遇、新挑战。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等新工科建设理念[6]。新工科的新包含了理念新、质量新、结构新、体系新和模式新，新工科的建设理念包含“问产业需求建专业，问技术发展改内容，问学校主体推改革，问学生志趣变方法，问内外资源创条件，问国际前沿立标准”[7]六大理念。

在新工科建设理念之下，专业课程要适应技术发展和满足新工科建设的要求，就要摆脱过去和传统的教学内容和模式，以学科前沿、产业需求和技术最新发展推动教学内容更新，以“问技术发展改内容，问学生志趣变方法”为依据进行课程教学改革。教育是为明天培养人才，面对新一轮科技革命和产业变革，必须面向未来技术和产业发展，提前进行人才布局，培养具有更强实践能力、创新能力、数字化思维和跨界融合能力的“新工科”人才[8]。

3.2 成果导向教育理念的本质

成果导向教育（Outcome-based education， OBE）是一种以成果为目标导向，以学生为本，采用逆向思维的方式进行课程体系建设的教育理念。成果导向教育理念要求在建立课程教学目标时要明确通过课程修习之后：学生掌握什么、理解什么、能用所学知识做什么，教学由教师中心向学生中心转变，学校和教师尽一切努力帮助学生提高学习成效，引导学生从填鸭式被动灌输学习向主动吸取和探索学习转变。OBE教育理念更注重培养学生对知识的理解与应用、手脑结合解决问题的实践技能、品格与道德素养，更注重学生的产出能力，而不是教师的输出能力，更注重研究型教学而不是灌输型教学。

遵循OBE教育理念的课程教学改革必须思考如下问题：让学生学什么、掌握什么、学习后能做什么（目标）；为何要学生学习这些内容（需求）；怎样让学生获得这些学习效果（过程）；如何有效的确定学生达到这些学习成效（评价）；如何保障学生有效地达到这些成果（改进）。在OBE模式下：课程教学目标设置与培养目标及毕业要求是分不开的，三者有效统一、相互支撑；教学设计要以学生知识、能力、素质达到既定目标而设计；师资、课程等教学资源配备以保证学生学习目标达成为导向；质量保障与评价以学生学习成效为唯一标准[9]。

3.3 工程教育专业认证要求

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[10]。工程教育专业认证之下专业课程的培养目标要求学生达到：掌握必要的工程知识，并能将所学知识用于分析和解决实际工程问题；能够查阅文献、使用现代工具和专业知识进行研究、设计和开发；在分析和解决实际工程问题的过程中，关注工程与社会、生态之间的关系及可持续发展问题；具备科学素养、职业规范和社会公德；具有团队协作和沟通能力；具有自主学习和终身学习、适应发展的能力。因此，机械类专业课程教学改革要以学生为中心，以培养未来工程师为目标，让学生具有获取新知识、解决工程实际问题及与他人合作的能力[10]。

3.4 智能制造

当下是工业4.0时代，工业发展的突出特点是数字化、网络化和智能化，智能制造是工业4.0的标志。在全球工业智能化的今天，中国工业和信息化部等八部门联合印发的《“十四五”智能制造发展规划》提出，到2025年，70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化，建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。智能制造新模式的特点有：定制化产品、数字化设计与仿真、柔性制造、智能装备应用与集成及全流程数字化管理等。中国的智能工厂，分为由传统工厂升级改造而成的转变型智能工厂和一经创建就是的原生型智能工厂两种，无论是哪一种，在当下和未来需要的都是能够支撑企业继续高效、可持续发展的智能制造型人才。课程体系和人才培养要有前瞻性，培养的人才要能够适应工业技术和新时代制造业的发展、要具有创新和多学科交叉融合能力，为实现“中国制造2025”制造强国战略目标提供人才保障。

3.5 课程思政建设内涵

工程教育不只是培养专业技能人才，更注重的是培养德学兼修、德才兼备的高素质工程人才。坚持立德树人、德育与智育并举，厚植和增强工科学生的家国情怀、国际视野、法治意识、生态意识和工程伦理意识等是专业能力之外，工程人才必须具备的素质能力。课程思政建设要求之下，思政教育不再只是思政课程的事，其他各类课程要与思想政治理论课同向同行、形成协同育人机制，实现知识传授、能力培养和价值塑造有机统一、同步同行。[11]专业课程的教学不仅要顺应时代和技术的发展，还要根据世界的变革和社会的发展培养学生的核心素养：培养学生具备支撑终身成长和顺应社会发展所必备的品格和能力，如文化理解与传承、创新、审辩思维、沟通和合作能力；培养学生全面发展，学会学习和健康生活，具有人文底蕴和科学精神，具有责任担当和实践创新能力；培养学生的基本道德规范“爱国、敬业、诚信、友善”。

4 机械制图课程教学改革探索

机械制图课程教学的主要内容包含制图的国家标准、投影理论、工程图样的表达方法、零件图和装配图的绘制和阅读等，重在培养学生的读图和绘图能力。机械制图是机械类专业课程中的基础课和前导课，机械制图的课程地位无论是在专业培养还是在就业需求中都是举足轻重的。基于传统的教学模式已无法满足今天的工程类人才的培养要求，机械制图课程的教学方法、教学手段及教学模式等需要及时调整和革新。新时期，在“新工科”、OBE、课程思政等教育理念的建设要求之下，机械制图课程的教学改革可从如下几方面入手：

4.1 变革教学模式

互联网和计算机技术的发展为新时期课程教学模式的变革提供了更多的可能性和技术支持。首先是课程教学空间从线下延伸到线上，教学过程从定时定点到随时随处，教学评价从单一到多元等。经历了新冠疫情的影响，传统的课堂教学受到了前所未有的挑战，线上教学呈现加速发展的势头，线上、线下相结合的教学模式将成为一种教学新常态[12]。其次是教学资源、教学工具和教学渠道的多样化，雨课堂、超星课堂、爱课堂、爱课程、中国大学MOOC（慕课）等教学平台和课程资源的丰富和完善，软件技术和虚拟平台的更新换代，为教学模式的变革提供了技术支持和资源保障。在互联网时代，知识获得已经不存在障碍，但学习动力、注意力和专注力却变成了稀缺资源。基于此，机械制图的教学模式变革可将理论知识、二维图形和三维模型相结合，借助虚拟实践平台、绘图建模软件的投影模块和制图模块，将传统的扁平化、单向输出式教学转换为立体化、可视化的交互式教学，将知识点进行简单化、碎片化、有趣化和可视化处理，以弥补学生空间想象力不足、学习兴趣不浓和注意力不集中的问题。

4.2 调整教学内容

在课程思政建设要求之下，课程教学不光要有明确的知识目标和能力目标，还要有具体的思政目标（素质目标），课程的教学内容也要合适的增加思政内容。课程思政和专业知识不是各自为阵，思政内容的增加也不是生搬硬套，思政元素和专业知识点应有机融合，思政内容的教学应是潜移默化的，机械制图课程教学过程中思政内容的增加与融入作者已在文献[11]中进行了探索。此外，应新工科建设的要求，适当减少理论教学、增加实践和综合训练教学内容势在必行。通过不断的教学分析和学情总结，在机械制图课程的实际教学中，在确保学生能够掌握投影理论和建立多面投影体系的情况下，可以适当缩减画法几何部分的教学学时，增加零件图和装配图部分的教学学时，留更多的时间训练学生进行实际零件和装配体的图样表达。可以增加测绘实践教学环节，通过装拆各种泵体、减速器和主轴箱等部件，测绘其零件图和装配图、分析其工作原理，以训练学生对机械图样知识的综合运用。为跟上智能制造数字化、网络化和智能化的步伐，在手工绘图的基础上更加注重学生的计算机绘图能力。如高等教育出版社出版的同济版《机械制图》[13]教材就在各章节加上对应的计算机绘图内容，理论教学与计算机绘图相结合，以培养同学们的无纸化设计能力。

4.3 增加和融入实践教学

工科教育不能重理论、轻实践，要注重“早实践、多实践、反复实践”这一工科人才培养规律。新时期的人才培养应该注重学生获取新知识、解决问题和与他人合作的能力。对工15e7375e9e1a9d0b6d9667c91253e997程类人才的培养教育，除了培养方案中的独立实践教学环节，要结合课程特点，在各专业课程中合理的增加和融入实践教学，加强学生的实践动手能力。

机械制图课程开设在第一学期，学生的专业背景知识储备不足、认识有限，需要多见识、多动手。所以，在课程的教学过程中合理增加实践教学，通过三维模型、实际零件、机械零件陈列室和实验室等，引领学生见识常见的传动类、连接类和一般类零件，通过实际零件的测绘、装配体的装拆、拆画零件等，提高学生的手、眼、脑结合能力，为创新设计和实践动手解决工程实际问题打基础。借助多媒体、仿真技术和虚拟现实技术，练习虚拟装配，零件或组合体的虚拟投影、虚拟剖切等，训练学生的空间想象力。还可以结合学科竞赛、创新创业实践，让同学们把所学知识用于解决实际问题或者创新设计，让理论知识鲜活的表达和体现出来。总的来说要寓教于做、寓教于乐、寓教于赛。

4.4 课程间的交叉融合与渗透

在专业课程体系中，各专业课程之间是交叉融合且相互渗透的，课程建设和课程改革要考虑各门课程之间的关联，明确各课程在培养目标中的作用和地位，分析各门课程知识之间是互补、还是深化关系，以便重构优化课程内容。机械制图作为专业基础课，和其他各专业课程的联系十分紧密。机械制图中的投影理论和制图知识是计算机绘图和三维建模与仿真课程的基础，零件图部分的极限与配合、尺寸公差、形位公差与互换性与技术测量基础课程中的部分内容重合，零件材料和材料的热处理要求与机械工程材料基础课程的教学内容有关，零件的结构工艺性、技术要求与机械加工工艺等课程内容关联，零件图和装配体的绘图知识是毕业设计的基础。所以，机械制图的教学内容要结合培养方案中的其他相关课程，做好教学内容安排，避免教学内容的缺失和重叠。在充分考虑学生的认知结构和认识逻辑的前提下，可用串讲的方式处理各课程间教学内容的交叉与渗透，交叉课程的串讲应做好串讲设计，包括串讲内容的选取，教学程序的编制，教学重点的突出，讲授手法的运用等[14]。例如，在讲解轴类零件的零件图时，可根据零件图的内容串讲轴类零件的材料、毛坯、加工工艺、热处理工艺、使用场合及检查测量等内容，让各课程之间的知识点有机融合，在拓展学生专业知识面的同时，为学生学习其他课程打下基础。

4.5 课程考核方式变革

OBE理念教学从最终成果出发，反向进行课程体系和教学设计，注重学生知识目标和能力目标的达成情况，而评价学生是否达成学习目标的手段是有效的考核和评价方式。成果导向教育特别强调“以学论教”的评价原则，教学评价主要聚焦在学习成果上，而不在于教学内容等其他方面[15]。同时OBE更加倾向于达成性评价而非比较性评价，即更加强调学生的自我比较，而非学生之间的比较。所以教师要根据每个学生能达到教育要求的程度，赋予从不熟练到优秀的不同评定等级，进行针对性评价。有效的、可测量的、多元化的评价指标的建立，是保证教学质量和促进教学质量评价的前提。

课程的考核方式变革除了原有的知识与能力目标考核，还要增加思政目标考核。机械制图的课程考核有期末的终结性考核期末考试和灵活多样的过程性考核。过程性考核可以从考勤、课堂表现、课后作业、章节测试、实践能力及思政教育等多方面进行考核，其中，德育考核（思政教育）是必不可少的。期末的终结性考核要根据课程教学目标及其分值权重拟出命题计划、进行命题合理性审核等拟出考试试卷。考试结束后要根据卷面成绩、学生得分情况及失分情况等进行学情分析。最终，结合过程性考核和终结性考核结果对教学目标进行达成度评价，根据目标达成度情况，对课程预期学习成果的整体达成情况进行多方位、多维度评价分析，以“评”促“改”，敦促对教学内容和教学方法作出调整、改善教学策略，提升教学质量，形成持续改进机制。

5 结束语

党的二十大报告首次把教育、科技、人才进行“三位一体”的统一部署和安排，极具战略意义和深远影响。教育培养人才，人才支撑创新，创新驱动发展、提高社会生产力和综合国力。课程是人才培养的核心，课程教学改革是提升教学质量的手段，好的教学质量是保障人才培养质量和支撑科技创新的前提。根据新时期机械制图课程的教学要求，针对过去存在的问题和传统教学的不足进行课程教学改革思考和探索，为新时期高素质工程科技人才培养提供质量保障。

基金项目：贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目“新工科课程岗课赛创四位一体三维重塑创新实践研究”（项目编号：2022300号）；贵州工程应用技术学院本科教学质量提升工程项目“线下一流课程建设”（项目编号：JK202209）。

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