大工程观机械制图教学改革与实践

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1大工程观理念

大工程观的本质就是将科学、技术、非技术、工程实践融为一体的，具有实践性、整合性、创新性的工程模式教育理念体系。大工程观作为一种新型工程教育理念体系，1993年由美国麻省理工学院（MIT）院长乔尔•莫西斯提出。大工程观教育理念更加重视工程实际以及工程教育本身的系统性和完整性，得到了国内外教育界的认可。在我国，2010年教育部启动卓越工程师教育培养计划，专家们指出，未来的优秀工程师应该具备大工程观，这既是科技发展的趋势、学科交融的必然，又是社会的需求；2014年国务院召开常务会议部署加快发展现代职业教育，进一步强调了以实践为基础的工程教育目标。由此可见，培养大工程观的工程教育理念已经成为高等工程教育改革的方向。大工程观要求工程教育提供综合的知识背景，强调工程的实践性，培养学生的创造性。大工程观特别强调培养一名优秀的现代化工程师应该主要具备以下3个方面的能力：

（1）工程实践能力。

既强调单元工程的设计能力，更关注单元工程与系统、与环境的关联，强调用联系的观点分析和解决工程实践中出现的问题。

（2）多学科的背景以及多方面的能力。

既强调专业知识领域内的知识要点，更强调各个知识领域之间的关联性和整体性，关注多学科的交叉与融合。强调所具备能力的多样性，包括学习能力与自学能力、工程思维能力和创新能力、协调能力与组织能力等。

（3）职业道德以及社会责任感。

不仅要有高超的科学技术水平，还要有良好的人文素质，即宏思维能力，强调能把科技创新活动同人类社会的重大问题紧密结合。基于大工程观的高等工程教育理念，课程改革是核心，大工程观要在教学中通过各门课程加以落实。课程教学改革重点要处理好较宽的知识应用能力与较系统的专业知识体系的关系。

2机械制图课程教学特点

机械制图课程是理工科大学机械类专业必修的一门重要的技术基础课，主要目的是培养学生识图和绘制机械图样的能力，具有很强的工程实践性。在大工程观背景下，机械制图课程的教学存在着与高素质应用型人才的高等工程教育培养目标不适应的地方，主要体现在：

（1）过于重视学科的发展以及学生科学知识的获得，而忽视学生工程素质的培养；过于重视学生专业技术知识的学习，而忽视学生工程实践能力的培养，以致在专业学习与实践工程中，学生实际应用能力较差，能够用到实践中的产品设计能力弱，准确、标准、快速的完成视图表达能力凸显不足。

（2）传统的教学采用以二维为主线的教学方式，整体、直观表达不够，使得学生对该课程难入门，且三维建模与形体表达能力不够。

（3）教学手段贫乏，仍以课堂讲授为主，课程缺少综合性、与实际应用紧密联系的实践性教学环节，更缺少客观考核学习效果的评价方式。教学空间封闭，尤其缺少引导学生深入学习较复杂机构图样的项目，不利于工程思维能力和创新能力的培养。

3课程改革的思路与内容

机械制图课程改革，即应适应大工程观理念的高等工程教育培养目标，强调工程意识、工程素质、工程实践能力的培养。近年来，课程组在机械制图课程教学活动中，坚持以大工程观教育理念为导向，突出工程应用这一主题，在教学理念、教学内容、教学手段、教学方法等方面进行了一系列改革与实践，取得了初步成效，对其他课程起到了示范作用。

（1）以制图大赛为风向标，引入工程教学理念。

一方面，将国家制图标准训练作为常规化教学，通过常规化的国家制图标准训练，使学生制图时做到结构设计合理、图纸表达标准、尺寸及技术要求标注可测可加工，避免设计出来的图纸不能应用到生产实践中的尴尬。另一方面，以大赛要求深化教学理念，强化设计、制图、表达三者间的关系，切实提高学生的综合运用能力和现代设计能力。以制图大赛作为课程教学的风向标，可以帮助学生明确学习目标，以大赛标准作为常规化教学，对学生工程实践能力的获得具有重要意义。

（2）引入三维—二维—三维的教学方法，突出直观教学。

传统的制图教学以二维设计为主线，这种方式增加了抽象思维的难度，影响教学效果。三维—二维—三维的双向教学方法，则突破传统教学方法，以三维作为教学的切入点，采用直观教学，更好的帮助学生掌握教学难点。由于三维实体模型具有形象、直观的特点，使学生对制图方法的掌握更为容易。等学生具备基本的二维图制图能力后，再由二维回到三维建模。使学生既能掌握由零部件到工程图的转换，完成设计的过程，又能实现由工程图到具体的零部件的转换，从而能够校验设计过程的合理性，理解设计的过程是一个不断反复、不断优化的过程，以符合现代工程设计的需要。三维—二维—三维的双向教学方法，可以让学生通过虚拟样机的虚拟装配、干涉检查、机构运动分析等操作避免产品试制过程中可能遇到的问题，从而提高工程实践应用能力。

（3）融入项目法教学，教学辅导因材施教。

教学过程中，融入项目法教学，提高学生的学习主动性。用符合专业实际需要的案例给学生布置学习任务，以此引出教学内容。以学生为主体，分组合作，在此过程中以建议的形式给学生提供必要的知识信息，以提问的形式引导学生拿出解决方案。然后对不同的方案进行讨论、分析、选出最佳方案。教学过程中，加强对学生的个体辅导，并针对不同层次学生的学习方法指导因材施教。融入项目驱动教学法，将变学生被动学习为主动学习，培养学生的发散思维与求异思维，对培养学生的工程综合素质与创新能力有极大的促进作用。

（4）创办第二课堂，提高创新能力。

创办第二课堂，加强课外辅导，采用项目驱动经行教学，满足不同层次学生的需要，培养学生的创新设计能力。项目内容来源于两方面：一是大赛项目；二是学生自主构思产品，如科技论文报告会参赛作品。教学过程中将制图与表达方法相结合。老师给出项目任务后，由学生利用三维软件完成构思设计或建立实物模型（如用橡皮泥制作），结合模型的特点，选择不同的表达方法（包括不同的剖切面和剖切种类），加以分析比较，选择合适的方法完成二维平面图，绘制零件图和装配图。最后建立三维动画，验证设计标准。通过第二课堂，学生根据自己的认知水平、知识结构层次自由选择学习内容，自行规划、安排学习进程，达到学习个性化的目的。

（5）考核方式。

考核，有利于强化学生的技能训练。科学、合理的考核方式应该注重对学生素质和能力的考查。《机械制图》是一门工程性、实践性都非常强的专业基础课，其有效的考核方式尤其应突出学生的实践应用能力，强调绘图的工程可用性。《机械制图》的考核可分为三个部分：徒手绘图、课程结束性考试和项目设计考查。徒手绘图能力考核，占课程总成绩的20％。这部分考核，应突出考核徒手绘图及机件表达能力，从视图表达和尺寸标注，到最终形成图纸，要求图线清晰、投影正确、尺寸标注正确合理、字体工整。课程结束性考试，占课程总成绩的50％。考核内容包括：绘图基础知识的掌握和工程图的阅读、分析与绘制。绘图基础知识含：机械制图的国家标准、几何作图；常用的基本投影方法；平面体、曲面体的三视图及体表面取点；常用的平面与回转体相交的截交线；平面体与回转体的表面交线和圆柱正交的相贯线等等。工程图的阅读、分析与绘制含：组合体、轴测图、典型机件、标准件与常用件的读图绘图方法、符合国家标准的常规画法及尺寸标注方法；装配图、零件图的工艺结构、尺寸标注、表面粗糙度及技术要求的标注方法；公差与配合、形位公差的标注方法；从装配图拆画零件图，并合理的标注零件的尺寸等。项目设计考核，占课程总成绩的30％。项目设计内容，需结合工程实例，指定几个机械产品，让学生分组选做。让学生利用第二课堂，通过讨论、作业、测绘和计算机绘图等环节完成一个复杂机构的产品设计与建模。该项目考核中强调结合现代设计理念，提高三维设计能力，因此对该部分30％的考核比重分配建议：对二维设计的能力考核占课程总成绩的10％，要求能够选择合适的方法完成二维平面图，绘制零件图和装配图；对三维设计的能力考核占课程总成绩的20％，要求能建立三维动画，验证设计标准。

4结语

以大工程观教育理念为指导思想，对机械制图课程进行课程建设和教学改革，极大的激发了学生的学习兴趣、提高了教学效果，增强了学生的机械制图能力。自2009年来参加高教杯制图大赛，多次获得国家级一等奖、二等奖的优异成绩。实践证明，大工程观教育体系有利于培养学生的工程实践能力和创新能力。

作者：高恒强 单位：中国地质大学（武汉）机电学院