| 标题 | 新工科背景下画法几何及机械制图教材建设实践与探讨 |
| 范文 | 万亚军 阮春红 [摘 ? ? ? ? ? 要] ?画法几何及机械制图作为机械类专业的核心能力课程，具有很强的理论性与实践性。在“新工科”建设大背景下，开展画法几何及机械制图课程教学改革，并以华中科技大学编写的新形态教材《画法几何及机械制图》为例，介绍该教材的设计思路和内容建设过程，为其他同类教材的开发提供一定的帮助。 [关 ? ?键 ? 词] ?新工科;画法几何及机械制图;新形态教材;教材建设 [中图分类号] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文献标志码] ?A ? ? ? ? ? ?[文章编号] ?2096-0603（2020）36-0230-02 一、新工科背景下画法几何及机械制图课程教学改革 新工科是指针对新兴产业，以工业互联网、大数据和人工智能为核心的工科专业，或将云计算、大数据、區块链、虚拟现实、人工智能和机器人等应用于传统工科专业的升级改造。其内涵是以立德树人为引领，通过继承与创新、交叉与融合、协调与共享等方式，面向未来培养国际化、多元化和创新型卓越工程技术人才。 为推动新经济下我国高等教育的改革和发展，教育部高等教育司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》。近年来，华中科技大学积极开展新工科研究与实践，申报了新工科研究与实践项目“服务中国制造业转型/升级的机械工程专业建设”。画法几何与机械制图课程是针对机械类本科学生开设的一门必修课程，是既有系统理论，又有很强实践性的学科基础课程，课程内容包括运用投影理论在平面上表达空间几何、机件的常用表达方法、标准件和常用件的表达方法、零件图与装配图、计算机绘图，主要培养学生的空间思维能力、绘图与读图能力和工程思维能力。 “新工科”强调学科的实用性、交叉性与综合性以及产业需求对人才培养的引导。在此背景下，我们对画法几何及机械制图课程教学进行如下改革。 （一）理论教学内容改革 为支撑服务以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济发展，并满足以智能制造、增材制造、互联网制造等为代表的新型制造对人才的需求，机械类专业院校逐步开设了智能制造工程、微纳制造、机器人工程等专业（专业方向）。例如，2020年3月发布的2019年度备案专业中智能制造工程和机器人工程新开设高校分别有80所、62所。这将导致机械类专业的课程体系逐步调整，进一步压缩课堂理论教学课时。同时，随着现在制造业中三维建模与仿真技术的应用日益广泛，因此制图课程教学内容除了理论知识点，还应当增加三维建模软件UG、Inventor、Solidworks的教学内容。 （二）理论教学辅助手段改革 早在1997年，依托国家级工程技术中心华中科技大学CAD中心雄厚的科研实力，华中科技大学“画法几何及机械制图”课程教学团队较早开发了辅助教学的光盘和教学视频，建有丰富的教学视频和各类三维立体模型。随着计算机辅助设计技术的发展，我们利用Inventor建模软件将基本的几何形体制作成各种三维立体模型，让学生绘制三视图，经过反复进行投影训练，学生可更好地理解形体分析法，掌握组合体三视图投影的基本规律，提高空间思维能力、创新意识和实践能力。 （三）理论教学模式改革 基于新工科下校内外机械类专业人才培养要求，我们开展了“转变教育理念，引进工程场景，翻转课堂图学教育研究与实践”等一系列教学改革研究项目。在教学上，采用混合式教学模式，根据课程内容及教学目标将传统的课堂教学与在线教学有机结合，为教师和学生提供一种高效的“教”与“学”模式。通过与超星等公司的合作，在华中科技大学教务处的支持下，我们建设了画法几何及机械制图慕课，顺利使爱课程网上线，并对全社会公开，校内外学生均可以在线上开展学习。 在慕课上，通过发布教学视频、学习任务点与资料，帮助学生进行数字化预习与复习，对课堂教学起到辅助和巩固的作用;通过创建讨论，提高学生的参与性，教师也可以通过讨论情况了解学生对知识点的掌握程度，然后有针对地讲解知识点，提高教学效率;通过群组“聊天”功能，可以给学生提供一个自主交流的平台，并且可以实现在线答疑。 二、新工科背景下画法几何及机械制图教材建设思路 教材作为课程教学内容和教学方法的载体，是实现课程教学目标的工具，也是进行教学改革和提高教学质量的重要保证。《教育部关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》指出：不断丰富教材类型，继续开发数字化教材;鼓励编写、出版不同载体和不同形式的教材，包括纸质教材和数字化教材。 新时代全国高等学校本科教育工作会议于2018 年 6 月 21 日在四川成都举行，会议强调本科教育的内涵发展时指出，要“推动课堂革命，建好质量文化”。而撬动课堂革命的基石则为教材建设。基于此，针对“画法几何及机械制图”课程的特点，形成该课程教材建设思路如下。 （一）反映教学改革成果，适应工程思维培养要求 在众多前辈的努力下，笔者所在的教研室一直重视教材建设，先后编写并出版了多本机械制图教材及练习册。其中，《画法几何及机械制图（第六版）》（配光盘）为普通高等教育“十二五”国家级规划教材，被许多学校使用，受到众多教师的好评。然而，随着计算机技术的发展，该书逐渐显示了以下不足之处：教学理念上以二维绘图为主，不能反映当前制造业中广泛应用的三维建模与仿真能力要求;随着个人计算机基本上取消光驱配置，教材配套的光盘成为鸡肋，需要专门访问网站读取，不适应智能手机普及的趋势;另外，光盘配套的数字资源需要下载专用软件打开，使用性不好。基于此，结合该课程教学改革实践，确定了机械制图新形态教材的定位：总结新工科下课程中工程思维培养的教学要求，体现“互联网+教学产品”特色，满足学生自主学习、个性化学习和讨论式学习的要求。 （二） 根据课程定位，精心规划各类资源 1.纸质教材内容与各类教学资源如课件、习题、视频等同步规划和创作，实现纸质教材与数字教学资源的同步化。 2.同传统的黑白纸质教材相比，新形态教材内容呈现形式更加多元，如动态图、视频、三维动画。 3.在教材中主要知识点的强化以资深专业授课教师现场讲授视频为主的二维码呈现，与纸质教材内容紧密配合，形成线上线下结合的新形态立体化教材体系。 4.通过网络平台可以获得更多数据，如视频点击量、浏览时间、网站登录次数、习题正确率、成绩分布规律，更加准确和快捷地反馈学习效果。 三、新工科背景下画法几何及机械制图教材建设实践 华中科技大学工程图学教学团队黄其柏、阮春红等主编的《画法几何及机械制图（第七版）》是在原来第六版的基础上，总结该课程教学改革成果修订出版的新形态教材，教材可与3D工程图学在线慕课配合使用，是一本与移动网络教学相结合的教材，符合机械类专业“画法几何及机械制图”课程教学标准。 本教材具有如下显著特点： 1.本教材是传统纸质教材与移动网络教学有机结合的多媒体教材，实现了移动学习功能。读者可以通过扫描书中二维码进行微视频的学习，微视频内容涉及重要知识点、难理解概念讲解、三维构型分析、三维立体表达等。需要特别说明的是，微视频均为授课教师制作并讲解。读者在阅读本书的同时，配合智能手机，可以结合微视频更便捷地学习，对难理解的形体分析法等内容可以对照立体三维模型反复观看，加深理解。 2.教材强调以学生为中心、以产出为导向，为引导学生有效进行课前预习与课后复习，教材的每章开始设置“学习目的与要求”“学习内容”“学习重点与难点”“本章的地位及特点”，每章结束设置“思考题”和“问题与讨论”。这对帮助读者系统地归纳本章的重点、难点可以起到提纲挈领的作用，而文中的微视频为翻转课堂教学方法的实施创造了有利条件。 3.积极引进现代制造业三维模型设计成果，在教材中引进基于模型的工程定义简介、零件建模的总体原则、总体要求和流程，介绍轴测图的尺寸注法，方便学生尽早适应当前制造业设计三维化的趋势，并为后续开展创新实践打下识图、绘图基础。 四、新工科背景下画法几何及机械制图教材建设探讨 随着新工科教学改革的推进，机械类专业课程体系还会进一步调整，“画法几何及机械制图”课程内容还会与机械原理、机械设计、计算机辅助设计与制造等课程内容进一步交叉融合，加强空间思维能力、绘图与读图能力和工程思维能力培养。因此，画法几何与机械制图教材中还需要进一步加强课程边界的再设计，按照新工科下机械类专业创新性卓越工程人才培养要求，在机械零件结构、计算机绘图、三维建模中渗透机械零部件创新设计、计算机建模与仿真等能力培养。 通过引入虚拟现实（VR）技术，实现学生与教学资源的适时互动，将大大促进学生对形体空间分析与几何处理问题的理解。在画法几何及机械制图教材中，通过链接到相关VR资源，可以进行形体的多视角观看、拆装、漫游等互动操作，加深学生对剖视图中剖切面与物体相交的截面形状或者剖视图形成规律的认识，读懂零件图和装配图中的信息，包括零件图视图的表达方式、尺寸标注、极限与配合、形状和位置公差及热处理等，装配图中零件的相对位置、连接方式及装配关系。 五、总结 以纸质教材为核心，并辅以二维码数字化资源的画法几何及机械制图新形态教材的出版，一方面，丰富了教学内容，顺应了当前大学生的心理特点，提高学生学习的兴趣和主动性;另一方面，“互联网+”技术不断深入融合传统教学，推动以学生为中心的教学改革。新形态教材的使用有利于及时反馈学生的学习效果，促进学生和教师双向互动，越来越多的学校和大众逐渐熟知并开始认可新形态教材。目前，国内新形态教材的建设与使用尚不广泛，适应混合式教学的教材建设还需要积累经验。笔者开展的新形态教材《画法幾何及机械制图》的建设和使用可为当前各高校开展混合式教学提供参考。 参考文献： [1]路玲.基于“新工科”建设的画法几何与机械制图课程教学改革探讨[J].教育现代化，2019，6（105）：72-74. [2]李兴莉.理论力学新形态教材建设的探索与实践[J].教育现代化，2019，6（85）：170-171. [3]吴军，李维嘉，郭卉，等.新工科背景下的船舶机电传动控制课程教学模式初探[J].大学教育，2019（6）：48-50，61. [4]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-12. 编辑 赵瑞峰 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。