线上线下混合式《画法几何及机械制图》教学改革实践研究

赵晓山，刘建波，祝士玲，李艳聪

（天津农学院机械工程系，天津 300384）

《画法几何与机械制图》（以下简称机械制图）课程是我校机械工程系农业机械化及其自动化专业必修的一门实践性很强的主干技术基础课，是一门研究绘制和识读工程图样的学科，面向大学一年级本科学生开设，分为《机械制图Ⅰ》和《机械制图Ⅱ》及相应的实验课，在第一、第二学期内完成。课程的主要目标包括学习机械制图国家标准；掌握投影原理，培养绘制和阅读机械工程图样的能力；培养学生的空间构形能力、工程实践能力，培养学生学习使用CAD软件绘制工程图样及三维造型的基本技能，具备产品设计表达能力、现代工程意识、创新设计能力和构形设计能力。

1 机械制图课程教学改革的必要性

（1）《中国制造2025》是我国实施制造业强国战略第一个十年行动纲领。为了更好地适应工业转型升级的要求，满足制造业转型升级大背景下企业对技术技能人才的需求，本课程除讲授尺规作图、手绘草图，还要增加CAXA2D作图、CAXA3D实体设计和Solidworks数字建模等相关内容。但随着学分制的改革和专业认证的开展，农机专业培养方案也随之作了较大调整，机械制图课程的理论教学课时数明显减少，增加了实践教学课时。课程内容增加和授课学时减少的矛盾，迫使机械制图课程教学改革势在必行。

（2）多年来，我们农机专业机械制图所涵盖内容，从大学第一学期开始一直延伸至大学三年级，中间涉及的实践环节有机械设计课程实践、农机具建模与仿真课程设计、专业综合课程设计等。从专业综合课程设计和毕业设计中发现，学生在学习三维数字化软件作为制图的辅助工具时，只注重软件本身的操作，而已经淡忘了机械制图最为注重的国家标准的相关要求，造成本末倒置的后果。

（3）机械制图课程面向我校大一新生开设，学生专业认知少，无任何工程背景，机械零件加工常识、零件部件结构等几乎一片空白，学生的空间想象能力普遍较弱，刚开始几周学习虽很努力，但到第五周以后部分学生学习起来感觉到很吃力。如果按照传统的“黑板+PPT+教材+模型或挂图”模式讲解，学生会感到枯燥乏味，学生难以提起学习制图课的兴趣，也激发不了学生的学习动力。

（4）目前大一新生自主学习意识普遍薄弱，大家已习惯了课堂被“灌”，缺乏自主探究知识的能力，学生的创新能力培养也得不到充分、有效地培养锻炼。

（5）学生普遍没有标准概念。图纸的布图不合理，图面也不干净整洁；尺寸标注时箭头画的不规范，书写的尺寸数字位置和方向总出错；同一种线型整图不一致，尤其对称中心线或轴线总有漏画；字形和字号整张图纸不统一等等。

（6）责任心、工程意识和服务意识缺乏。表现在画图读图时，随意性、盲目性，构形表达能力弱，没有全局观。作图过程缺乏耐心，不严谨认真，缺乏工匠精神。

2 机械制图课程教学改革的思路

2020年农业机械化及其自动化专业获批市级一流本科专业建设点，为支撑一流专业建设，学院开展了优势特色核心课程群建设，加大了机械制图课程建设力度。团队教师以OBE理念为改革思路，融合二维CAD和三维建模等信息化技术手段，以手绘草图作为二维制图重要手段，设计以学生为中心的教、学、赛，开展了融入数字化技术的机械制图课程改革与实践，为后续几大核心课程打下坚实基础。

针对目前我校机械制图教学中的问题，团队教师整合教学内容，重新梳理教学思路。构建了基于“实践认知―画法几何―投影作图―机械图―计算机绘图―机械制图测绘实践―农机具建模仿真课程设计”的延伸性教学体系，采用线上线下混合式教学模式，课程将先进成图技术、信息化技术与制图的基本知识相融合，在大学第一学期开展，充分利“互联网+”教育带来的直观性和便捷性提升教学效果，培养工程实践能力和空间想象能力，提高学生的学习兴趣。

本课程以投影法制图理论为基础，学习三维建模、手绘草图、尺规绘图。引导学生学习使用三维建模软件，自己构建模型帮助读图构思，而且在学习利用建模软件转化为二维工程图的同时，更注重机械制图国家标准的相关要求。手绘草图是设计者沟通交流实际过程中最经常采用的一种方式，也最能够反映制图者的工程素养，所以从课程开始就加大手绘草图训练。课程教学的第一学期要求学生采用尺规绘图，夯实制图的基本功底，第二学期采用手绘草图+计算机绘图，力求做到真正甩图板，更多关注制图能力以及遵守国家制图标准的自觉性。课程学习期间鼓励和引导学生参加各类制图竞赛，以赛促学，提高学生的工程实践能力和自主学习能力，同时也锤炼了学生勇于挑战、顽强拼搏的意志品质，有效贯彻全方位育人理念。

3 机械制图课程教学改革的尝试

（1）基于互联网搭建线上教学平台，构建“智慧树+腾讯课堂+QQ群”的教学环境。把课程资源上传到线上教学平台，学生可以利用“碎片化”的时间学习巩固，借助QQ群与老师沟通交流和答疑，利用训练题库刷题检验知识点的掌握情况，在平台上提交作业和完成考试。我们还把一些课程思政话题发布到平台上，鼓励学生积极交流讨论。智慧树平台可以自动记录学生考勤、学习时长、资源下载情况、作业考试完成情况、课程讨论参与度等，能够实现客观的过程考核评价。

（2）增加实践认知环节。每个学期第一周均安排一周（6学时）的线下实践认知，尤其是第一学期，通过观察、拆装让大家对模型、零件有直观的认知，为接下来的投影作图打下基础。第二学期的实践认知，主要通过拆装典型机械零件与典型装置，了解标准件、常用件及其作用，认识典型零件上的功能结构等。线上我们在智慧树平台上传模型图片、拆装和机加工视频、农机具的仿真动画及农业机械现场生产影像等，目的就是让同学们多方位了解机械零件，认识本专业，激发学生学习制图的积极性，培养工程意识、创新能力。

（3）采用线上线下混合式教学设计方案，做好“课前引导与准备、课中讲精与解析、课后巩固与延伸”。线下教学安排在专用机械制图室授课和实验，直观教学是我们的特色，在教学过程中采用“模型―示范―模仿”式直观教学方式，教师在课堂上有意识增加手绘草图板书的强度，希望以潜移默化的形式引领学生养成自觉遵守国家标准制图的习惯。在制图室还能灵活实施项目任务的探究，以典型零件为例，让学生根据实物模型特征，选择不同的表达方法，并进行讨论和深化。对于某些中等难度的部分，会以线上翻转课堂的形式开展，希望以这种方式加深对知识点的掌握，同时也从侧面加强学生们的沟通和协作能力，达到全方位育人的目的。

（4）规范严谨、一丝不苟是一名工程师必须具备的工程素养，机械制图的学习中，无论画图、标尺寸、标注技术要求都必须规范严谨，团队教师充分认识到了这一点，这并非一朝一夕的功夫，需从平时一点一滴做起。为此，我们精心设计编写了学生制图学习笔记活页，每次课前在智慧树平台随预习视频资源发布给学生，要求学生打印出来听课备用，内容涵盖了本次教学难点、重点、学习任务目标、教学内容导引图等，甚至嵌入拓展资源和课程思政二维码等，需记笔记的地方留有空挡便于学生记录课堂笔记和随记学习体会，培养学生养成良好的记录笔记的习惯。

（5）加强测绘实践环节。机械制图测绘是我院农机专业的学生完成理论课程学习后，检验机械制图学习效果的手段之一。我们分成小组进行，每组4～5人为宜，各组分配不同的机械装置的测绘，要求学生先测绘零件，徒手绘制零件草图，再用CAXA 2D软件绘制相应的零件工作图和装配图。从几届学生反馈的信息表明，引入CAXA绘图后的测绘图面质量有了明显提高，抄袭作业、替画作业现象明显改善。经过机械制图综合测绘实践，学生普遍认为综合能力得到了提高，责任意识得到了增强。同时也培养了创新能力和团队合作精神和集体主义价值观。

（6）加强课程育人，融入课程思政元素。机械制图课程安排在大学一年级开设，是大学生最先接触的一门专业技术基础课程，在课程思政育人方面具有先导性。介绍图学史、图学名人的励志人生、我国国家标准的发展历程，引导学生树立为中华民族伟大复兴的人生志向，培养新时代青年学生的责任感、使命感，增强文化自信，遵守职业道德，培养科学及团队精神。引入案例教学，巧妙地将“无规矩，不成方圆”“细节决定成败”等励志名句和哲理古诗嵌入课程知识点中，培养学生工程意识、服务意识、全局观、遵纪守法意识和保密意识，培养学生自学能力、创新能力、团队协作和沟通交流能力，激发爱国情怀和民族责任感。

以上是我们团队教师制图教学改革的实践尝试。基于课程思政的制图教学改革，今后我们会持续跟进改革措施，加大课程思政改革力度，注重学生能力和素质培养，为社会输送更多高技能创新型人才。