基于“金课”标准的工程制图课程建设实践

［摘 要］文章基于“金课”标准探讨上海理工大学工程制图课程建设，充分利用现代科技手段建设新形态教材和线上教学资源，为学生构建沉浸式学习环境，培养学生的专业能力和综合素质。其具体措施主要有以下几方面：将三维模型与二维工程图相匹配，提高学生空间想象力；增加零件加工工艺及装配视频，帮助学生理解图纸信息；调整教学内容的讲解顺序，从装配图入手过渡到零件图，循序渐进培养学生阅读和绘制工程图的能力；以工程创新设计思维能力培养为主线，提高学生零件图和装配图的表达能力，构建“改革引领、能力导向、问题驱动”的课程教学体系。教、学、练有机融合实现课程高阶性，赛课结合增强课程创新性，全程式过程化考核体现课程挑战度，以“两性一度”为标准建设一流课程。

［关键词］教育数字化；工程制图；“两性一度”；“金课”；课程建设

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2025）02-0033-05

工程制图课程是理工科院校相关专业的一门重要技术基础课，近几年进行了一系列教学改革与实践。比如王妍等基于成果导向教育（OBE ）理念构建了“课内与课外相结合、线上和线下相结合、理论与实践相结合”的混合式制图教学新体系[1]。唐静静等基于OBE理念，以“两性一度”为标准，以河南工业大学过程装备与控制工程专业为例进行了机械制图课程设计探索[2]。汤晓燕等借鉴国内外工程制图教学模式，探索一种教学与竞赛相互融合、教学相长的教学新体系[3]。刘家友等根据工程教育专业认证标准，通过优化课程教学目标、重构课程教学内容、创新教学模式设计、改进课程考核方法、完善教学保障措施，创新工程图学类课程教学模式[4]。针对工程制图课程内容多但学时少、部分学生空间想象力欠缺、大一新生因缺乏机械专业知识而影响学习质量等问题，上海理工大学工程制图课程（下文简称工程制图课程）开展了一系列教学研究和改革[5-7]，已建成省部级一流课程。

一、打造沉浸式学习环境

工程制图课程充分利用现代科技手段，融合数字教育技术，为学生打造沉浸式学习环境，为开展线上线下相结合的教学奠定基础，实现新型的教与学的空间建设。

（一）开展新形态教材建设

教材是学习课程的必备工具之一。高等学校相关专业的教材需要及时跟踪国内外新进展，走在时代前沿。工程制图必须严格遵守国家标准绘制，国家标准不断细化，因此工程制图教材需不断修订。上海理工大学自编的《机械制图》[8]教材由高等教育出版社出版，目前已经推出第四版。该教材是依据教育部高等学校工程图学课程教学指导分委员会颁布的最新教学要求国家标准进行修订的。同时，该教材按照新形态教材模式，配套制作了丰富的电子资源，包括教学课件，重难点内容、典型例题等讲解视频，学生可通过扫描书中的二维码来学习。该教材还以视频的方式融入了立德树人方面的教学内容，主要目的在于培养学生遵守标准规范的意识、严谨细致的工作素养以及精益求精的工匠精神，培养学生“强国一代”的家国情怀。

上海理工大学自编的《机械制图习题集》（第四版）[9]不仅给所有习题配备了答案，还针对部分重难点习题配备了详细的讲解视频；不仅有采用三维模型和动画演示等方式讲解习题的视频，还录制了教师的实际绘图过程来引导学生做题。学生随时可以根据自己的需要扫描相应的二维码来学习。

（二）开展线上教学资源建设

线上教学资源主要包括三部分：第一部分是三维模型库，第二部分是微课教学视频，第三部分是教学辅助视频。

工程制图课程的首要学习内容为三视图，需要根据二维的三视图构思空间立体形状，因此学习制图需要一定的空间想象力。然而部分学生从二维到三维的空间想象力缺乏，跟不上教学进度，这使其对课程学习兴趣不足，甚至放弃制图的学习。工程制图课程构建三维模型库，将三维模型与二维工程图相匹配，补足部分学生空间想象力不足的短板，提升学生的空间想象力，为学生后续学习零件图和装配图打下基础。

为了有效开展线上线下混合式教学，同时便于学生利用碎片化的时间复习巩固所学知识，授课团队制作了全部课程内容的微课教学视频，每个视频长度基本上不超过15分钟。

对于那些无法用语言进行描述或在课堂上无法真实展示的内容，例如各种零件的加工，授课团队录制了相关的教学辅助视频。利用视频帮助学生了解机械零部件的加工方法、工艺结构以及典型零件在机器中的实际应用等，有利于学生理解有一定工艺结构的零部件在图纸中的表达和绘制。

二、构建“改革引领、能力导向、问题驱动”的课程教学体系

以学生的学习效果和学生发展为中心，构建“改革引领、能力导向、问题驱动”的课程教学体系，其目的在于提高学生零件图和装配图的表达能力，进而提高学生的工程设计能力，为培养学生解决复杂工程问题的能力夯实基础。该课程的教学体系如图1所示。

（一）改革引领，优化教学环境

工程制图课程始终秉承以改促教的理念，融合数字化教育技术，充分利用教学平台，有效优化教学环境。优化后的教学环境包括模型库（三维模型与二维图形一一匹配）、教学平台（教学微课视频、新形态教材与习题集）和教学辅助平台（零部件模型及图片、零件加工视频、装配视频）。构建模型库有利于提高学生空间想象力；所建设的教学平台使得学生可以根据自己的需要随时随地地进行碎片化学习，且教师与学生利用网络聊天工具可以及时进行交流，突破时空阻隔局限；教学辅助平台可以帮助学生理解图纸信息，阅读和绘制零部件图纸。

（二）能力导向，优化教学安排

零件图和装配图具有较强的工程实践性，零件是依附于装配体而存在的。大一新生对机械零部件的认识往往极少，缺乏机械专业知识，在不了解零件（包含标准件与非标件）功用的前提下盲目识图画图很容易出错。目前大多数学校的教学安排是先学习标准件和常用件，如螺纹、键连接、齿轮等，随后学习零件图，最后学习装配图，这样的授课顺序使得零件孤立于装配体，脱离它的使用场景。假如学生死记硬背一些规定画法就很容易画错，因此有必要调整教学内容的讲解顺序，提升学生阅读和绘制工程图的能力。

首先简介装配图，以一个较为简单的装配图（例如齿轮泵）为例，介绍装配图的概念、作用、内容、规定画法，并逐个分析该装配图中的每一个零件及其装配方式，引出螺纹连接、键连接、齿轮啮合，从而过渡到标准件和常用件的教学。这样的教学安排使得学生不仅可以理解螺纹、键、齿轮的作用，而且容易掌握标准件和常用件的连接/啮合画法。其次讲解由装配图拆画其中的非标件，并将非标件划分为四大类零件即轴套类、轮盘盖类、叉架类和箱体类，从而过渡到零件图的讲解。学生在了解零件功能作用的前提下阅读并绘制零件图，有利于他们理解并掌握教师讲授的知识。最后再讲解由零件图拼画较复杂装配图，以及由装配图拆画零件图。调整教学内容的讲解顺序，从装配图入手过渡到零件图，从整体到局部，符合认识事物的规律，有助于循序渐进地培养学生阅读和绘制零件图和装配图的能力。

（三）问题驱动，优化教学流程

工程制图课程充分利用各种教学资源来开展线上线下混合式教学，线下教学（课堂教学）讲解难点和重点，相对简单的知识点放在线上教学（课堂外），这样有利于优化以工程创新设计思维能力培养为主线的教学设计。从零部件的功能作用入手去理解零部件的图纸信息，加强零部件表达方法的实践教学。鼓励学生带着问题去学习，如一题多解、对表达方案优劣的分析与评价、如何提高绘图速度以及对绘图流程合理性和尺寸与技术要求标注规范性的分析与评价等问题，通过全程式过程化考核、制图竞赛和创新项目等环节，让学生在教师的引导下解决问题，从而提高学生的工程设计能力，培养学生解决复杂工程问题的能力。

三、打造基于“金课”标准的一流课程

“两性一度”是我国教育行政管理部门赋予高校课程教学质量规范的抽象属性，意指课程教学要具有高阶性、创新性和挑战度[10]。工程制图课程通过数字化资源的建设，构建“创新引领、能力导向、问题驱动”的教学体系，有利于学生学习掌握制图知识，夯实专业基础。工程制图课程团队教师始终以学生为中心，以“两性一度”为标准打造“金课”，不断进行教学研究与实践，努力实现课程高阶性、增强课程创新性、体现课程挑战度，如图2所示。

（一）教、学、练有机融合，实现课程高阶性

工程制图课程内容多、学时少，经过一段时间的学习后，学生制图水平会表现出明显的差异化，采用“一刀切”的传统课堂教学方式会使学生难以发挥多方面素质和能力的作用，而丰富的、开放的线上教学资源可以满足学生的不同需求。线上教学资源可分为基础和拓展两部分，学生可随时随地进行选择性学习。制图基础薄弱的学生可以反复观看基础部分的教学微课和习题讲解视频；制图水平比较高的学生可以选择有挑战性、竞赛性的拓展部分以提升能力。课内教师讲解以工程设计为主线，将零部件的功能作用、设计制作与零部件图纸表达进行有机结合，适当提高工程制图课程的难度和拓展其广度。通过课内辅导、课外练习，让学生增加识读相关零部件图纸的数量，学习体会零部件表达、尺寸标注等制图规范，加强手工绘制A2/A3图纸的能力。同时要求学生严格按照制图流程绘制零部件图，强调图纸的规范性、科学性和严肃性。在课堂讲授制图知识的同时加入立德树人元素，以图片和视频的方式介绍与制图相关的典型人物、典型事件，传递正能量，培养学生严谨细致、认真负责的工作素养以及一丝不苟、踏实敬业的工匠精神。这样教、学、练有机融合有助于提高教学质量，达到良好的教学效果，有效实现课程高阶性。

（二）赛课结合，增强课程创新性

评价课程创新性应重点观测教师是否根据学生个性特点组织教学，在教学的组织和管理中有没有运用适切的技术和方法，教学内容是否具有前沿性和时代性[10]。教师有目的地设计拓展环节，将互动从课堂上延伸到课外，为第二课堂制图竞赛的有效开展奠定了良好的基础。增加学生对零部件图纸的阅读量，加强零部件表达方法的实践教学，使学生零部件绘图能力得到显著提升，助力学生在制图竞赛中展示风采。

伴随着工程制图课程建设的深入开展，上海理工大学学生对这门课程的肯定和热爱程度日益提高，学生制图水平普遍提升，对制图竞赛的参赛热情高涨。每年3月初举办校赛，报名人数近300人。通过校赛初步筛选出市赛候选学生名单。接着开始线上培训，让学生自由练习，既培养学生开展专业学习与探索的自觉性，又给予他们自主选择的权利。4月初进行第一轮选拔，入选学生在指导教师的培训下，通过多次模拟练习取得进步。5月初进行第二轮选拔，最终确定市赛参赛选手。通过两轮选拔的学生都具备了较好的制图能力。5月底的市赛成绩斐然，上海理工大学的成绩在本市高校中几乎年年排名第一。6月中旬，在市赛获奖的学生进行制图顶级赛事即“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛（简称国赛）的选拔，7月底参加制图国赛。团队教师分工协作、各司其职、默契配合，全力指导每一位参赛队员，力求使学生尽可能掌握知识点。一分耕耘一分收获，经过团队教师和参赛队员的努力，无论省部级比赛还是国赛，上海理工大学学生获奖等级都有了显著提升，助力实现以赛促学、以赛促创、以赛促教、以赛促改，引导学生利用各种学习资源探究和解决问题，培养学生的创新能力，增强课程创新性。

（三）实行全程式过程化考核，体现课程挑战度

将平时的习题集作业、线上小测试、综合性大作业、A2/A3零件图和装配图绘制，以及每学期3次随堂小测验等作为平时成绩评定依据，实现全程式过程化考核[7]。上海理工大学各类制图课程期末闭卷考试成绩占比，2018年及以前为70%，2019年到2022年为60%，自2023年起下降到50%。综合采用形成性评价与终结性评价对学生成绩进行评定，提升学生学习挑战度，涵盖工程图的图幅选择、表达方法、尺寸标注、图纸绘制等多方面内容，有效解决了“2小时期末考试”难以准确评定学生制图水平的问题。

四、结语

本研究以教育数字化为抓手，开展新形态教材建设和线上教学资源建设，优化工程制图课程教学环境，线上线下相结合，推动教学改革创新；优化工程制图课程教学安排，从装配图入手过渡到零件图，提高学生阅读和绘制工程图的能力；优化工程制图课程教学流程，以工程创新设计思维能力培养为主线，提高学生的工程设计能力，为培养学生解决复杂工程问题的能力夯实基础；以学生为中心，以“两性一度”为标准打造“金课”，不断进行教学研究与实践，将工程制图课程打造成一流课程。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 王妍，杜秀华，杨蕊，等.基于OBE的工程图学混合式教学新体系[J].图学学报，2021，42（4）：696-702.

[2] 唐静静，吴伟中，尚拴军.基于“OBE+两性一度”的“机械制图”课程设计研究[J].工业和信息化教育，2022（11）：48-53.

[3] 汤晓燕，云忠.课赛合一的工程制图系列课程创新教学模式探索[J].大学教育，2020（12）：50-52.

[4] 刘家友，陈玉婷，杜灿鹏.工程教育认证背景下工程制图类课程教学模式探索[J].创新创业理论研究与实践，2024，7（12）：114-117.

[5] 朱文博，纪海慧，李海渊.理实结合的机械制图教学改革与实践[J].上海理工大学学报（社会科学版），2021，43（2）：185-192.

[6] 朱文博，李海渊，纪海慧.工程制图一流本科课程建设探讨[J].教育现代化，2021，8（77）：110-113.

[7] 朱文博，李海渊，徐鑫莉.工程制图课程全程式过程化考核实践[J].科教导刊，2022（4）：23-25.

[8] 朱文博，李海渊，瞿元赏.机械制图[M].4版.北京：高等教育出版社，2024.

[9] 朱文博，李海渊，瞿元赏.机械制图习题集[M].4版.北京：高等教育出版社，2024.

[10] 宋专茂，刘荣华.课程教学“两性一度”的操作性分析[J].教育理论与实践，2021，41（12）：48-51.

［责任编辑：庞丹丹］