“以赛促学、以赛促教、教学相长”多维度深入优化工程图学课程建设

商 鹏

（河北工业大学机械工程学院，天津 300401）

0 引言

随着新兴技术的飞速发展与新工科建设的深入推进，各技术领域对产品设计的高效化、通用化、智能化提出了更高的要求。工程图样绘制与表达是工程技术人员完成产品设计的基本功，应积极吸收新技术，丰富工程图纸与模型的形式与内容，满足社会技术发展需求[1，2]。图像识别与AR/VR等先进技术的发展与进步，都为传统图学与计算机和信息技术的深入融合提供了丰富的科技资源[3，4]。

1 研究背景与意义

由教育部高等学校工程图学课程教学指导委员会、中国图学学会制图技术专业委员会和中国图学学会产品信息建模专业委员会主办的“全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛”（简称“成图大赛”）是目前工程制图领域最权威的全国性赛事[5，6]。分析历届大赛考核的主要内容，既包含传统的尺规作图，也包括计算机绘图与结构设计、三维建模、轻量化设计与3D打印。比赛的内容充分做到了与时俱进，体现先进技术的发展需求与导向[7]。

综合目前工程图学教学与成图大赛参与情况[8]可以看出：大赛的考核内容反映当前教学内容与工程应用脱节；由于受客观原因制约，河北工业大学参赛人数较少，时间尚短，尚未将先进成图技术与理念融入课堂教学，师生参与积极性尚待提高。课程建设可以从这项比赛着手，从多个层面将比赛的经验融入课堂，进一步提高教学效果和人才培养质量。

2 主要研究内容

成图大赛考核内容包含制图基本知识考核；构型与设计方法、尺规绘制工程图、计算机建模与成图技术、轻量化设计与3D打印技术。围绕大赛考核内容，拟从以下几方面展开课程建设工作。

（1）基于大赛宗旨与指导思想，提升课程培养目标。随着计算机应用技术的快速发展，借助CAD软件构造三维模型并将其转换成工程图样已成为现代化工程设计的一种常见方法和手段，学习并熟练地掌握先进的成图技术和参数化、信息化建模技术已经逐渐成为学习现代化工程制图的重点[9，10]。课程培养目标也应在现有强调读图与绘图能力的基础上，强化学生借助现代化工具进行构型与设计的能力，并强调建模方法与所建模型及工程图样的规范性。

（2）根据大赛考核内容，完善教学内容。结合大赛要求与课程建设目标，优化教材结构；将重要国际制图标准引入课程，开拓师生视野；增加构型与测绘等实操环节，提升学生空间想象能力与创新构型设计能力；增加工程案例，注意将工程实践思维融入教学；将二维与三维CAD工具融入教学内容，加强培养学生三维CAD模型与二维工程图样的转化实施能力；努力实现工程图学课程与后续机械设计、机械原理等课程的无缝衔接，既有利于学生理解绘图与设计和加工的关系，又能够增强学生的工程实践意识，优化提升教学效果。

（3）基于大赛对学生能力要求，优化教学方法。促进课程的教学方式从传统的“教的好”向“学的好”转变，大赛能够起到激发优秀同学学习热情的作用，指导教师可以分模块、分阶段组织强化训练。同时也会反哺正常班级课堂教学质量的提高：采取精细化方式组织教学资源，针对不同种类和多样化的教学目标，在课堂教学的过程中以问题解答方法为指导、以习题驱动，通过课前预习、课中对重点知识讲解、学生讨论、教师引领总结、课后对知识进行拓展，形成以重点问题讨论、习题解答、绘图实践、案例研究等驱动，以学生群体为教学主体的混合式创新教学模式，从而能够充分调动学生主动学习的积极性。

（4）基于大赛对学生能力要求，改革课程考核方式。零件图和装配图是工程图学学习的重点，限于考试形式和时间，目前考核形式单一且不全面。基于大赛提出的“提高学生手工绘图技能和使用现代工具（计算机绘图）的能力”要求，以及大赛三维模型转化为规范工程图的考核形式，补充和完善现有考核方式，并完善学生成绩构成，形成知识与能力兼顾、客观与主观兼具的科学评价体系。

3 需解决的关键问题

关键问题1：如何将大赛经验反馈至教学环节。

本项目提出了“以赛促学、以赛促教、教学相长”多维度提升工程制图课程建设的目标，从培养目标、教学内容、教学方法与考核方式等多维度提出具体研究内容。相信通过以上各项研究内容的实施，可逐步将大赛经验融入教学过程，进一步优化、提升教学效果。

关键问题2：教学环节如何兼顾拔尖人才培养与普适性。

通过校内选拔的形式选出能力突出、积极性高的同学；通过兴趣小组与开设实验课的形式，拓展优秀同学的知识与能力；在赛前由老师分模块组织专门培训，进一步强化同学各项考点实操能力。同时拔尖人才的培养也会对其他同学的学习效果、学习热情起到积极促进和带动的作用。

4 课程建设的特色

为了解决工程图学教学实践中面临的工程实践训练环节不充分、对外交流较少、学生学习主动性较低等问题，在全面把握河北省与全国“成图大赛”的指导思想与宗旨的基础上，提升课程培养目标，开发新版教材，完善充实教学内容，增设构型、测绘、工程实训等教学环节，根据不同知识模块特点采用多驱动混合式教学形式，全方位、多维度将大赛经验融合反馈至教学环节，深入优化课程建设。相信通过以上环节的具体实施，工程制图课程的教学效果将得到进一步优化与提升。

5 推广与应用价值

本文提出“以赛促学、以赛促教、教学相长”多维度优化工程图学专业课程体系建设的思路，从教学内容、教学模式、教学手段、考核办法和教学策略等多个方面全方位提升教学质量。将“成图大赛”作为校际互动交流、效果检验、互相学习的平台，将传统工程制图的教学内容与竞赛技术要求、工程实际需求以及国际先进教学思想紧密结合。本文提出的课程建设方案能够适应当前工程设计和智能制造技术发展变化的需要，对于培养学生的空间想象能力、图样的绘制与表达能力、构型设计能力和使用智能制造技术的能力更加有效。全方位、多维度地推进并深化工程图学以及相关专业基础课程的教学改革，一定能够更好地培养出适应未来工程实践需要的应用型一线卓越工程技术人员。