一流課程建設(shè)背景下“機(jī)械制圖”課程線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：“機(jī)械制圖”是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生最早學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)表達(dá)的制圖知識和繪圖技能。當(dāng)前，“機(jī)械制圖”課程教學(xué)存在課程內(nèi)容固化、教學(xué)方法陳舊、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、考核方式單一等問題。文章基于一流課程建設(shè)背景，從課程體系建設(shè)、思政元素融入、信息化技術(shù)應(yīng)用、教學(xué)方法創(chuàng)新和考核模式改革等方面提出具體的改革措施和實(shí)施路徑。在教學(xué)過程中，以“機(jī)械制圖”課程目標(biāo)為中心，采用“一講、兩線、三練”的模式進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。實(shí)踐證明，通過教學(xué)改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性明顯提高，教學(xué)效果大幅提升，促進(jìn)了“機(jī)械制圖”課程教學(xué)質(zhì)量的提高。關(guān)鍵詞：一流課程建設(shè);“機(jī)械制圖”課程;信息化技術(shù)應(yīng)用;線上線下混合式教學(xué)一、引言隨著“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略的實(shí)施，我國智能裝備已進(jìn)入了轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)期，新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命對我國高等教育提出了更高要求和挑戰(zhàn)，新工科建設(shè)為高等教育主動(dòng)應(yīng)對產(chǎn)業(yè)變革和工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)指明了方向[1]。2019年1月，全國教育工作會(huì)議提出，加快發(fā)展新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科，狠抓本科教學(xué)秩序整頓，打造“金課”，實(shí)施卓越研究生教育攻堅(jiān)行動(dòng)，培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)未來發(fā)展的卓越人才[2]。同年10月，教育部印發(fā)的《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》提出，全面開展一流本科課程建設(shè)，樹立課程建設(shè)新理念，推進(jìn)課程改革創(chuàng)新，夯實(shí)基層教學(xué)組織，提高教師教學(xué)能力[3]。因此，無論是科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展還是新工科建設(shè)，都對課程建設(shè)和改革提出了新的要求。“機(jī)械制圖”作為機(jī)械專業(yè)生產(chǎn)交流的“語言”，是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生最早學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)課程體系中起著先導(dǎo)性作用[4]，其是實(shí)際工程領(lǐng)域表達(dá)和交流技術(shù)思想的工具，是培養(yǎng)工匠精神的著力點(diǎn)[5]，旨在使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真貫徹國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的職業(yè)素養(yǎng)和規(guī)范作圖的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致工作作風(fēng)。近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，線上學(xué)習(xí)平臺(tái)不斷優(yōu)化，教學(xué)資源日益豐富，為新時(shí)代教學(xué)模式的改革提供了新的思路和方法，尤其在新冠肺炎疫情之后，“線上+線下”融合的課堂逐漸成為教育教學(xué)的大趨勢。文章基于一流課程建設(shè)，改革“機(jī)械制圖”課程教學(xué)方法，充分發(fā)揮信息化教學(xué)的優(yōu)勢，深入挖掘思政元素，開展線上線下混合式教學(xué)探索與實(shí)踐，以期把課程建設(shè)成為具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的一流課程。二、“機(jī)械制圖”課程建設(shè)現(xiàn)狀和存在的問題（一）課程模式固化、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，以教師為主體的“滿堂灌”在當(dāng)前“機(jī)械制圖”課程的教學(xué)過程中，教師借助多媒體、教學(xué)模型和三維動(dòng)畫向?qū)W生講授點(diǎn)、線、面、體等結(jié)構(gòu)。對于沒有專業(yè)基礎(chǔ)的大一新生來說，很多知識點(diǎn)比較抽象，特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，學(xué)生難以想象出立體的空間幾何形狀。由于教學(xué)內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)，教師不能很好地平衡知識點(diǎn)教授和尺規(guī)繪圖在學(xué)時(shí)上的分配，因此，要想在有限的課堂時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容和制圖練習(xí)，則基本以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，由此導(dǎo)致學(xué)生繪圖頻次不夠。這種“滿堂灌”的方式，不利于學(xué)生空間想象能力的提升，且缺乏趣味性，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，難以做到理論與實(shí)踐的兼顧統(tǒng)一[6]。（二）思政教學(xué)方法陳舊、目標(biāo)定位不清，思政元素“硬融入”經(jīng)調(diào)研同類型高?！皺C(jī)械制圖”課程發(fā)現(xiàn)，一部分教師認(rèn)為思想政治教育是思政課程的事情，與“機(jī)械制圖”課程沒有太大關(guān)系，導(dǎo)致課程目標(biāo)中缺少思政教學(xué)目標(biāo);另一部分教師將課程思政簡單理解為“制圖知識+思政元素”，在課程教學(xué)中挑選幾節(jié)課講授思政知識即可，將思政元素“硬融入”課程中。還有一部分教師在講授平面或立體圖形繪制的方法和步驟時(shí)還停留在案例教學(xué)、榜樣教學(xué)層面，沒有融入“互聯(lián)網(wǎng)+”“智慧+”等教學(xué)手段中的短視頻、紀(jì)錄片和虛擬教學(xué)等新型載體，以強(qiáng)化學(xué)生對科技強(qiáng)國、實(shí)業(yè)興國、產(chǎn)業(yè)報(bào)國的認(rèn)知[7]，課程思政無法達(dá)到“如春在花、如鹽化水”的效果。（三）課程內(nèi)容重幾何解題、輕形體構(gòu)思，學(xué)生工程應(yīng)用能力弱、創(chuàng)新能力不足“機(jī)械制圖”課程以培養(yǎng)學(xué)生圖解和圖示空間幾何問三、一流課程建設(shè)背景下“機(jī)械制圖”課程改革實(shí)施路徑探索基于一流課程建設(shè)，文章將課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，教學(xué)過程采用以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教學(xué)方式，教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體，采用“一講、兩線、三練”的模式進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，同時(shí)，課程內(nèi)容體現(xiàn)“兩性一度”的內(nèi)涵，使“機(jī)械制圖”課程的教學(xué)更符合新工科發(fā)展理念，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生提出、分析、解決機(jī)械工程問題的能力和素養(yǎng)，進(jìn)而訓(xùn)練學(xué)生的工程思維并培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。（一）堅(jiān)持學(xué)習(xí)成果導(dǎo)向教學(xué)方式以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置和教學(xué)活動(dòng)組織都要圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)成果來設(shè)計(jì)和實(shí)施[9-10]，做到協(xié)同遞進(jìn)?！皺C(jī)械制圖”課程除了教授學(xué)生掌握尺規(guī)繪圖的方法和步驟外，還通過二維平面繪圖和三維實(shí)體建模擴(kuò)充課程內(nèi)容。對于初次接觸“機(jī)械制圖”課程的大一新生而言，其有較濃厚的學(xué)習(xí)興趣，更容易接受教師將點(diǎn)、線、面、體及零件以三維動(dòng)畫的方式呈現(xiàn)，以及結(jié)合投影動(dòng)畫、剖切視頻等多種形式充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。教師通過尺規(guī)繪圖、CAD繪圖和三維建模來設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)和組織教學(xué)活動(dòng)，以此培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的空間想象能力及平面圖形與空間立體相互轉(zhuǎn)換的思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)“機(jī)械制圖”課程的效果，使圖樣的繪制更加快捷、直觀與準(zhǔn)確，并在教學(xué)活動(dòng)中潛移默化地引導(dǎo)學(xué)題的能力為教學(xué)目標(biāo)，但多數(shù)教師將授課重點(diǎn)放在圖解空間幾何問題上，而形體構(gòu)思的思路和方法往往被忽略，這不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)更注重人才的構(gòu)型能力[8]，同時(shí)，越來越多的機(jī)械類大學(xué)生學(xué)科競賽更注重學(xué)生在工程實(shí)際應(yīng)用上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而目前的教學(xué)目標(biāo)與工程實(shí)際脫節(jié)。（四）線上教學(xué)缺乏實(shí)時(shí)督促和在線檢查功能，無法提升互動(dòng)效果當(dāng)前，線上線下混合式教學(xué)不斷發(fā)展，線上課程資源豐富、形式靈活、不受空間限制等特點(diǎn)深受教師和學(xué)生的喜愛。但運(yùn)用信息化技術(shù)開展多形式的課堂教學(xué)和課程考核時(shí)，線上教學(xué)不便于學(xué)生在線制圖，因此，給線上考核帶來了不小的難度。此外，線上教學(xué)還不便于教師實(shí)時(shí)督促和在線檢查，存在缺乏師生實(shí)時(shí)互動(dòng)的缺點(diǎn)也為“機(jī)械制圖”課程線上教學(xué)的開展帶來不小的挑戰(zhàn)。綜上所述，“機(jī)械制圖”課程的傳統(tǒng)教學(xué)痛點(diǎn)在于不利于課程體系建設(shè)、實(shí)踐平臺(tái)搭建、教學(xué)方法創(chuàng)新、考核機(jī)制完善（圖1）。因此，基于一流課程建設(shè)背景下的“機(jī)械制圖”課程改革勢在必行。生掌握CAD和三維軟件的使用方法，最終實(shí)現(xiàn)“機(jī)械制圖”與“CAD繪圖”“三維實(shí)體建?！闭n程互融的教學(xué)目標(biāo)。（二）以學(xué)生為中心的“一講、兩線、三練”由于線上教學(xué)不能完全代替線下師生面對面溝通交流，因此，線上教學(xué)可作為線下教學(xué)的擴(kuò)充和拓展。“機(jī)械制圖”課程基于“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”線上線下混合式教學(xué)模式，采用“一講、兩線、三練”的教學(xué)設(shè)計(jì)思路。“一講”是線下課堂精講;“兩線”是線上資源學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)測，線下課堂精講、隨堂練習(xí)和課堂互動(dòng);“三練”是預(yù)習(xí)測、課堂鞏固練習(xí)和課后作業(yè)。在開展線下教學(xué)的過程中，教師根據(jù)課前預(yù)習(xí)情況和線上預(yù)習(xí)測的成績，在線下課堂重點(diǎn)講授相關(guān)知識點(diǎn)，構(gòu)建結(jié)合預(yù)習(xí)測和課堂鞏固練習(xí)情況的因“課”制宜課堂。同時(shí)，師生之間、生生之間在課堂上針對共性和個(gè)性問題進(jìn)行面對面交流討論，可采用小組討論法、團(tuán)隊(duì)合作法、同伴學(xué)習(xí)法、師生互動(dòng)法等多種形式，加強(qiáng)師生之間、生生之間的互動(dòng)交流。（三）“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)下的課程內(nèi)容重構(gòu)“機(jī)械制圖”課程內(nèi)容既要體現(xiàn)“兩性一度”的內(nèi)涵，又要體現(xiàn)其科學(xué)性、創(chuàng)新性、多樣性等特點(diǎn)。創(chuàng)新性體現(xiàn)在將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容分為線上和線下模塊，線上模塊包含前測、教學(xué)視頻、后測等，線下模塊包含知識講練、課堂互動(dòng)、隨堂練習(xí)等，可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行自由組合;高階性體現(xiàn)在將機(jī)械制圖知識點(diǎn)與二維或三維繪圖軟件操作知識點(diǎn)融合，達(dá)到二維或三維繪圖軟件輔助繪圖的目的，課程重構(gòu)內(nèi)容如表1所示;挑戰(zhàn)度體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容由淺入深地將理論學(xué)習(xí)內(nèi)容歸納總結(jié)，將機(jī)械制圖知識和作圖方法作為課程教學(xué)的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)二維或三維繪圖軟件并作為尺規(guī)繪圖的擴(kuò)展，而課程培養(yǎng)的識圖和繪圖能力為學(xué)生后期學(xué)習(xí)繪圖軟件提供助力，兩者相互促進(jìn)，互為補(bǔ)充。（四）“機(jī)械制圖+課程思政”結(jié)合育人建立思政元素資源庫，針對章節(jié)內(nèi)容導(dǎo)入思政內(nèi)容（圖2）。例如，在講授緒論時(shí)，以北宋蘇頌所著的《新儀象法要》、明代宋應(yīng)星所著的《天工開物》、中國工程圖學(xué)學(xué)會(huì)創(chuàng)始人趙學(xué)田教授所著的《機(jī)械工人速成看圖》等為例，向?qū)W生介紹我國工程圖學(xué)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。在講授平面圖形和三視圖的繪制時(shí)，以“港珠澳大橋的建設(shè)”為例，強(qiáng)調(diào)追求卓越的匠心品質(zhì)。在講授螺紋連接畫法時(shí)，以雷鋒的“螺絲釘”精神為例，強(qiáng)調(diào)剖開表象看本質(zhì)。在講解課后作業(yè)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成，使學(xué)生明白“一分耕耘一分收獲”的道理。在課堂教學(xué)中，引入企業(yè)工程案例，通過作圖過程和步驟向?qū)W生展示機(jī)械圖樣的規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，讓思政內(nèi)容“潤物細(xì)無聲”滲入學(xué)生的學(xué)習(xí)中。（五）建立多維度成績考核方式科學(xué)系統(tǒng)的課程考核是一流本科課程教學(xué)實(shí)施過程中不可或缺的環(huán)節(jié)。文章堅(jiān)持以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)為目標(biāo)，建立基于過程管理的“1+N”“機(jī)械制圖”課程考核機(jī)制，課程考核評價(jià)體系如表2所示。該考核機(jī)制打破傳統(tǒng)的試卷分?jǐn)?shù)為主、平時(shí)成績?yōu)檩o的考核方式，將過程考核納入平時(shí)成績，“1”為期末考試，“N”則由考勤、前測、隨堂練習(xí)、課后作業(yè)、課堂互動(dòng)（投票、搶答、討論、例題講解等）、實(shí)踐活動(dòng)課成果（構(gòu)型設(shè)計(jì)等）等組成，充分發(fā)揮考核評價(jià)指揮棒的作用，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)過程學(xué)習(xí)，提高學(xué)生參與課堂互動(dòng)的積極性，全面評定學(xué)生學(xué)習(xí)效果。四、“機(jī)械制圖”課程教學(xué)改革效果分析“機(jī)械制圖”課程線上線下混合式教學(xué)自實(shí)施以來，教學(xué)效果良好，既有教的創(chuàng)新性，也有學(xué)的高階性，學(xué)生成績有了很大提高，自主學(xué)習(xí)能力不斷提升，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長。以湖北大學(xué)知行學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)化學(xué)院2019級、2020級、2021級和2022級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)械電子工程專業(yè)為教學(xué)試點(diǎn)，此次教學(xué)改革應(yīng)用成效如下。（一）探索“機(jī)械制圖+信息化教學(xué)”融合新思路，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力課程按照圖3所示的融合思路，經(jīng)過4年的探索和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了從封閉課堂向開放式課堂、傳統(tǒng)課堂向信息化課堂、灌輸課堂向自主性課堂、知識課堂向創(chuàng)新性課堂的轉(zhuǎn)變。在教學(xué)實(shí)踐過程中充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，調(diào)動(dòng)活躍度不高、參與感不強(qiáng)的學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，師生互動(dòng)性較高，課堂氣氛較好，寓教于樂，提升了教學(xué)質(zhì)量。（二）建立“機(jī)械制圖+課程思政”兩位一體教學(xué)模式，深化特色思政建設(shè)遵循“機(jī)械制圖”課程自身特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，深挖課程蘊(yùn)含的思政元素，建立思政元素資源庫，通過展示我國先進(jìn)的加工技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信，并在日常學(xué)習(xí)中灌輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)概念，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)則意識和精益求精的工匠精神。（三）倡導(dǎo)“機(jī)械制圖+學(xué)科競賽”協(xié)同發(fā)展，學(xué)生綜合素養(yǎng)全面提升“機(jī)械制圖”課程線上線下混合式教學(xué)將知識、工具、競賽、工程實(shí)際融為一體。機(jī)械與自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生在國家級和省級全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽中獲獎(jiǎng)數(shù)量和質(zhì)量逐年提高，其中，獲獎(jiǎng)學(xué)生中大一學(xué)生的占比逐年提高，達(dá)到了以賽促教、以賽促學(xué)、課賽相長的效果。五、結(jié)束語一流課程建設(shè)背景下，“機(jī)械制圖”課程線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐是適應(yīng)新工科建設(shè)再深化、再拓展和再突破而做出的課程改革舉措。通過推進(jìn)課程改革創(chuàng)新，重新