具備航空特色的“畫法幾何及機械制圖”課程教學改革

范佳藝 孫 巖 馬 寧 李明昊

（1.沈陽航空航天大學 機電工程學院，沈陽 110159；2.沈陽理工大學 機械工程學院，沈陽 110159）

近年來，隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，對人才的需求發(fā)生了改變，學校定位向著高素質(zhì)應用型方向轉(zhuǎn)變。高素質(zhì)應用型學校更注重學生的工程應用能力，以具備行業(yè)特色的創(chuàng)新性人才為培養(yǎng)目標。“畫法幾何及機械制圖”課程具備理論知識深、實踐性強的特點，課程知識銜接高中數(shù)學幾何部分，課程理論背景較復雜，是理論知識聯(lián)系實際應用的重要課程[1]。本課程為學生講解制圖的基本知識和工程應用。課程學習結(jié)束，學生需要掌握國家制圖標準以及典型機械零部件的讀圖和繪圖，能夠利用課程知識繪制航空機械設備典型零部件的二維工程圖。

1 課程建設及應用情況

1.1 梳理課程內(nèi)容

“畫法幾何及機械制圖”是機械相關(guān)專業(yè)開設的核心課程和必修課程。隨著學校向應用型高校轉(zhuǎn)型，學校的定位轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚝娇展I(yè)培養(yǎng)應用型人才。結(jié)合學校的定位和培養(yǎng)方向，需要重新梳理課程內(nèi)容，設計課程大綱，突出航空特色，融合實踐內(nèi)容，建立新的課程知識體系[2-3]。

1.2 構(gòu)建新的課程內(nèi)容體系

按照重基礎(chǔ)、突出航空特色、培養(yǎng)工程能力的方案，在夯實畫法幾何理論的基礎(chǔ)上，在課程教學中融入航空工業(yè)領(lǐng)域典型案例，以各種類型飛機的典型零部件作為授課對象，培養(yǎng)學生繪制二維工程圖的能力。例如，在零件圖環(huán)節(jié)，以某型直升機螺旋槳中的關(guān)鍵零件為例，講解零件的視圖表達和技術(shù)要求等內(nèi)容；對于表面結(jié)構(gòu)講解，以航空典型零件加工工藝為例強調(diào)表面粗糙度對機械連接加工工藝設計的重要性；對于裝配體的繪制，以航空起動機二級傳動機構(gòu)為案例，采用項目式教學方法，進行講授和繪圖實踐。從案例庫中精選出與授課內(nèi)容相關(guān)的實例，做到知識點的有機融合，創(chuàng)設合理直觀的教學情境，提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的專業(yè)認知和專業(yè)自信，以學生為中心，強化學生的自學和創(chuàng)新能力，形成“基礎(chǔ)-素質(zhì)-能力培養(yǎng)”的課程內(nèi)容體系。

1.3 融合現(xiàn)代化課程教學手段

目前，學校開展線上線下結(jié)合的教學模式，融合現(xiàn)代化課程教學手段。課程組基于慕課資源，自建電子課件及動畫演示，積極采取翻轉(zhuǎn)課堂的方式，以學生為中心，使其成為課堂的主角，提高他們的學習主動性和積極性。課前教師通過在線平臺推送本周課程學習資料，布置學習任務。通過預學測試和討論留言，了解學生對本節(jié)內(nèi)容的掌握程度，根據(jù)學情有針對性的調(diào)整課堂教學任務。課中通過網(wǎng)絡學習平臺布置作業(yè)，學生完成后在系統(tǒng)提交，建立課程群、論壇等平臺便于隨時交流和答疑解惑。課后教師結(jié)合網(wǎng)絡平臺采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對學生的課前預習、課中表現(xiàn)、課后任務完成情況進行梳理、糾正、記錄和教學反思，形成教學閉環(huán)。學生也可以借助學習平臺完成課后作業(yè)互評，以此復習鞏固課堂知識，同時提醒自己在繪圖時不要出現(xiàn)此類錯誤。本門課程重點在于培養(yǎng)學生空間思維能力，在課堂教學中通過三維建模軟件快速生產(chǎn)空間物體的功能，建立三維模型幫助學生直觀感受、理解二維投影，縮短平面到空間的距離，并根據(jù)立體的結(jié)構(gòu)特點展示經(jīng)過截切、相貫、剖切等處理后的三維結(jié)構(gòu)，幫助學生建立三維模型和二維平面投影之間的聯(lián)系，逐步培養(yǎng)、提高他們的空間思維能力。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）引入教學，在立體截切、回轉(zhuǎn)體相貫、組合體等章節(jié)精選教學案例，建立相應形體的虛擬模型，形成虛擬模型資源庫，使學生通過手機掃碼即可觀看并操作，實現(xiàn)虛擬模型的移動、縮放、旋轉(zhuǎn)等動態(tài)操作，通過這樣全方位、多角度、直觀地接觸立體，實現(xiàn)空間-平面-空間的教學模式，在實踐中潛移默化地強化學生的空間思維能力和構(gòu)型設計能力。

1.4 基于科研反哺教學

目前，課程組引進了大量青年博士，教授面臨退休，因此需要及時開展老帶新的教研活動，將經(jīng)驗傳授給青年教師，避免教師斷層。青年教師讀博期間參與了大量科研課題，可以充分利用科研課題實現(xiàn)項目式、案例式教學。目前，課程組有省級教學名師1 名、校級教學名師3 名，多次獲得教學大賽獎項。學院定期組織課程組教師參與生產(chǎn)實習，并注重將實踐環(huán)節(jié)應用到下一輪的課堂教學中，循序漸進，構(gòu)建可持續(xù)的教學內(nèi)容體系[4-5]。

1.5 融入課程思政

課程思政是教學改革的必要環(huán)節(jié)，目前尚未實現(xiàn)思政全方位、立體式融入課程大綱的目標，因此需要積極進行課程思政建設，全方位立體化培養(yǎng)應用型人才。課程組教師基于“畫法幾何及機械制圖”課程，設置了多項思政融入點，并獲批多項課程思政專項課題立項。結(jié)合學校航空特色，課程思政融入點主要體現(xiàn)在家國情懷、工匠精神、自強不息、科技創(chuàng)新、工程素養(yǎng)、團隊協(xié)作以及科學思維等方面，引導學生樹立正確的價值觀。

1.6 以賽促教

以賽促教，積極鼓勵學生參加“大學生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽”，既提高了課程的實踐能力，又能為學生帶來第二課堂的競賽學分。實踐是“畫法幾何及機械制圖”課程的重要環(huán)節(jié)，但是在課程學時內(nèi)，實踐環(huán)節(jié)受限。為了增強學生的工程實踐能力，學院積極開拓第二課堂，組織學生參加多屆建模創(chuàng)新大賽，教師組利用課后時間和節(jié)假日對學生展開培訓。比賽取得了豐富的成果，參與競賽的學生對“畫法幾何及機械制圖”課程的知識點掌握更加全面和靈活。通過近幾年的考試和課后作業(yè)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，學生參加比賽后，其機械制圖的實踐能力明顯增強，工程圖繪制題目的平均分數(shù)得到顯著提升[6-7]。

1.7 建立持續(xù)可循環(huán)的課程管理機制和考核機制

課程管理機制和評價機制不僅針對學生，同時對課程組教師提出更高的要求。經(jīng)過多輪次的教學研討會，建立“畫法幾何及機械制圖”課程的持續(xù)可循環(huán)課程管理機制和考核機制。課程的考核方式為考試（80%）與平時成績構(gòu)成（20%），其中平時成績的構(gòu)成采用多元化考核方式，包括出勤率、課堂測試、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)和機械制圖案例實訓，使學生在各個階段都能掌握自己的學習情況。通過多元化的考核方式，學生在各個環(huán)節(jié)都能了解學習效果。同時，課程組建立了線上溝通群，學生可以在課程以外的時間與教師進行溝通，實現(xiàn)課程知識的及時預習和復習。

1.8 產(chǎn)教融合

產(chǎn)教融合可以將教師課程組的科研產(chǎn)出融入教學，即將產(chǎn)業(yè)與教育相融合。產(chǎn)教融合注重案例式教學，綜合增強學生的工程實踐能力。基于產(chǎn)教融合，課程組申請并立項教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目和教育部供需對接就業(yè)育人項目，在課堂教學中融入企業(yè)的優(yōu)勢，建立了校企合作基地。部分應屆畢業(yè)生已經(jīng)成功簽約行業(yè)知名企業(yè)，在一定程度上解決了畢業(yè)生的就業(yè)問題。在產(chǎn)教融合的新模式下，課程組積極應對新模式帶來的變化與挑戰(zhàn)，適應產(chǎn)教融合的需求與本專業(yè)的理論課程要求，全方位培養(yǎng)學生的理論與工程實踐能力。

1.9 課程評價及改革成效

“畫法幾何及機械制圖”課程通過線上+線下的方法對學生進行調(diào)研。調(diào)查結(jié)果顯示，99%的學生認可該課程的創(chuàng)新教學模式。課程改革突出了航空特色，增強了學生的工程實踐能力，對于學生參加機械設計比賽、學習專業(yè)課程等均有著重要的支撐作用。學生的制圖實踐能力明顯提高，平均分數(shù)由改革前的87 分逐步提升至95 分，獲獎級別和數(shù)量逐年遞增，獲獎總數(shù)量較改革前增加60%。

2 課程教學改革持續(xù)建設計劃

基于學校和學院的專業(yè)特色和人才培養(yǎng)定位，對“畫法幾何及機械制圖”課程進行一系列的教學改革，并提出課程持續(xù)建設計劃。以專業(yè)人才培養(yǎng)方案、學校航空應用型定位、課程培養(yǎng)和“三全育人”（全員育人、全程育人、全方位育人）為目標，通過理論知識掌握能力、二維圖紙繪制能力、三維建模能力和創(chuàng)新實踐能力的改革效果評價體制，確定了教材建設、課程知識體系、教師教研水平、航空特色思政元素、以賽促教、產(chǎn)教融合和成績評定方式7 大改革方向，以及時修改教學改革措施[8]。課程持續(xù)建設計劃，如圖1 所示。

圖1 課程持續(xù)建設計劃

3 結(jié)語

“畫法幾何及機械制圖”課程的教學改革與實踐過程以航空工業(yè)為背景，重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力。從教材建設、教師教研水平、構(gòu)建新的課程內(nèi)容體系、課程思政、以賽促教、產(chǎn)教融合和科研反哺教學等方面入手，對課程進行全方位改革，提出突出航空特色的“畫法幾何及機械制圖”課程的教學改革措施，建立持續(xù)可循環(huán)的課程建設計劃。教學改革與實踐表明，通過案例式教學將課程組教師最新的科研項目融入課程，能夠激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新思維意識。以學生為中心的全新教學模式，能夠?qū)⒄n程的主角轉(zhuǎn)換為學生，并在課程中融入思政教育，實現(xiàn)全方位立體式育人的目標。