農業工程專業工程制圖課程教學思考與改革

王峰 喬廣萍

摘?要：農業工程專業的工程制圖課程具有課程內容跨度大、工程實踐性強、學科交叉特色顯著的特點?，F階段工程制圖課程教學中仍存在學生標準意識不強、空間思維能力薄弱、知識遷移能力欠缺的問題。為此，提出并實施了將課程思政和作業點評融入教學、將數字化建模和實體展示融入教學、將項目案例和翻轉課堂融入教學、將強化過程評價融入教學的改革舉措。通過上述課程改革，顯著提升了學生的課程成績，并且學生的繪圖、識圖能力和標準意識顯著提高。

關鍵詞：工程制圖；農業工程；教學改革；標準意識

Reflections?and?Reforms?on?Teaching?Engineering?Drawing?Course

for?Agricultural?Engineering?Majors

Wang?Feng1?Qiao?Guangping2

1.College?of?Engineering，Nanjing?Agricultural?University?JiangsuNanjing?210031；

2.Shenggaofa?New?Energy?Development（Jiangsu）Co.，Ltd?JiangsuYancheng?224400

Abstract：The?engineering?drawing?course?of?agricultural?engineering?majors?is?characterized?by?a?large?span?of?course?content，strong?engineering?practice，and?significant?crossdisciplinary?features.At?the?present?stage，the?teaching?of?engineering?drawing?courses?still?has?the?problems?of?students'?weak?awareness?of?standards，weak?spatial?thinking?ability，and?lack?of?knowledge?transfer?ability.For?this?reason，the?reform?initiatives?of?integrating?course?politics?and?homework?review?into?teaching，digital modeling?and?physical?display?into?teaching，project?cases?and?flipped?classrooms?into?teaching，and?strengthening?process?evaluation?into?teaching?have?been?proposed?and?implemented.Through?the?above?curriculum?reforms，students'?course?grades?have?been?significantly?improved，and?their?drafting?and?drawing?skills?and?awareness?of?standards?have?been?significantly?enhanced.

Keywords：engineering?drawing；agricultural?engineering；teaching?reform；standard?awareness

近年來教育部積極推進新工科建設，逐步形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，為工程教育的改革開拓了新路徑［13］。農林類高校的農業工程專業主要培養具有科學知識和工程實踐能力，能夠從事農業機具和裝備研發、農情信息采集和處理、農產品儲藏和加工等方面工作的高層次、復合型工程技術人才。工程制圖是工程界相互交流的一門技術語言，也是農業工程專業的一門專業基礎課，主要培養學生繪圖、識圖能力，形象思維能力，以及標準規范意識［4］，同時為后續機械原理、機械設計、理論力學、材料力學等課程的學習奠定專業基礎。但值得注意的是，由于工程制圖課程具有課程內容跨度大；理論性、實踐性和工程性都較強［5］；課程性質不僅是專業基礎課，更是工程素養培育課［6］；課程培養目標面向智能農機裝備，具有鮮明的學科交叉特色等特點，現階段該課程教學中仍然存在學生標準規范意識不強、空間思維能力薄弱、知識遷移能力欠缺等問題。因此，新工科建設背景下，開展農業工程專業工程制圖課程的教學反思與改革顯得尤為迫切。

一、工程制圖課程教學存在的問題

農業工程專業的工程制圖課程覆蓋大一的兩個學期，其中，第一學期為32學時，學習工程圖學基礎內容，包括制圖基礎知識、投影基礎、立體投影、組合體投影、軸測圖，以及機件常用表達方法；第二學期為24學時，學習機械制圖與CAD基礎內容，包括標準件和常用件、零件圖、裝配圖、CAD基礎［7］。需要指出的是，現階段農業工程專業的工程制圖課程教學仍然存在以下問題，導致課程學習效果受到很大制約。

（一）學生的標準和規范意識不強，存在繪圖主觀化的傾向

工程制圖課程的圖樣繪制受到很多國家標準和行業標準的限制，熟練掌握制圖標準、樹立標準和規范意識對于工程圖學課程的學習具有重要作用。工程制圖課程涉及的投影方位、投影關系的描述，圖樣規格的選取，視圖線型、線寬、線條樣式的選擇，線性、角度尺寸的標注，以及幾何公差、表面粗糙度、表面處理方法等技術要求的撰寫，都有相應的國家標準或者行業標準約束。很多農業工程專業學生在進行繪圖練習時，由于先前沒有接受過工程啟蒙教育，對制圖標準的灌輸式教育方式敏感度也較低［8］，常常忽略制圖標準的要求，按照自己的主觀臆斷進行繪圖，導致培養學生嚴謹、規范的工程意識變得較為困難。

（二）形體表達較為抽象，對學生的空間思維能力要求較高

工程制圖課程中形體表達的復雜性是逐步提高的，對學生的空間思維能力要求也越來越高。以三投影面體系為基礎，逐步擴展至點的投影、線的投影、面的投影、平面立體和曲面立體的投影、組合體的投影，以及機件的表達［9］。由于形體變得越來越復雜，而形體表現的手段仍然較為受限，很多農業工程專業學生難以想象出復雜形體的截交線、相貫線等輪廓特征，難以想象出全剖、半剖、局部剖、階梯剖和旋轉剖后的形體結構，很難在三投影面上繪制出正確的形體投影，導致培養學生良好的空間思維能力變得較為困難。

（三）學生的知識遷移能力薄弱，獨立繪圖和識圖較為困難

工程制圖課程教學中，學生對零件圖、裝配圖知識的掌握程度能夠較為準確地反映出其獨立繪圖、識圖的能力，以及運用工程圖學理論解釋工程問題的知識遷移能力。但需要指出的是，由于學生的工程經驗較為缺乏、主動學習的積極性不高，其往往更加習慣于運用機械記憶和機械練習方式來學習零件圖和裝配圖的知識，并且很難根據零部件、裝配體的變化進行工程圖學理論和方法的有效遷移，導致培養學生良好的繪圖和識圖能力變得較為困難。

二、工程制圖課程教學改革的措施

針對農業工程專業工程制圖課程教學存在的上述問題，教研組提出并實施了將課程思政和作業點評融入課程教學、將數字化建模和實體展示引入課程教學、將項目化教學和翻轉課堂引入課程教學以及強化教學過程評價的改革舉措，以期為提升農林類高校農業工程專業學生的標準意識、空間思維能力、知識遷移能力提供有效路徑。

（一）將課程思政和作業點評融入課程教學，強化學生的標準和規范意識

針對農業工程專業學生對制圖標準灌輸式教育方式敏感度不高的問題，將課程思政與制圖標準的教學相結合。首先，以長征一號運載火箭研制等工程案例為例，通過工匠精神和艱苦奮斗精神的指引，讓學生在潛移默化中認識到標準、規范在重大項目開發、重大工程建設中的重要作用，培養學生嚴謹、規范的工程思維［10］。其次，以學院自主研制的智能農機裝備為例，鼓勵學生主動查閱、使用制圖標準資料，并完成農機裝備零件圖、裝配圖圖樣的繪制，從而進一步增強學生制圖標準學習的責任感、緊迫感。針對很多學生忽略制圖標準要求、繪圖主觀化的問題，在強化課堂和課后作業練習的基礎上，借助線下課堂教學和線上學習通平臺對學生的制圖標準作業進行針對性點評，鼓勵學生根據作業問題進行互動，并對作業錯誤及時進行梳理和歸納，從而進一步強化學生的標準和規范意識。

（二）將數字化建模和實體展示引入課程教學，鍛煉學生的空間思維能力

針對農業工程專業學生想象復雜形體的輪廓特征較為困難的問題，將NX、Croe、SolidWorks、Catia等三維數字化建模軟件引入工程制圖課程教學，借助三維建模方法給學生詳細展示復雜形體的疊加、切割和組合過程，增強學生對復雜形體輪廓特征變化的感性認識。針對很多學生難以準確繪制復雜形體三面投影的問題，在三維建模演示的基礎上，運用AutoCAD軟件的圖形界面，并結合形體分析、線面分析方法給學生詳細展示三面投影的繪制過程，強化學生二維和三維空間投影的轉換思維。此外，對于復雜裝配體的教學，在零部件三維模型裝配過程演示的基礎上，還將部分工程實物模型引入課堂教學，通過現場拆裝、剖析裝配體各部分的功能結構，并結合裝配圖繪圖和識圖作業的講解，進一步強化學生的空間思維能力。

（三）將項目化教學和翻轉課堂引入課程教學，增強學生的知識遷移能力

以往工程制圖課程的裝配圖教學中，通常側重于對球閥、安全閥、齒輪泵、減速器等經典裝配體案例的簡要介紹，導致工程制圖課程教學與農業工程學科前沿發展趨勢脫節十分嚴重。為了增強學生的工程圖學知識遷移能力，一方面將流體動力學仿真、接觸力學仿真、熱力學仿真等仿真分析方法引入經典裝配體案例的解析中，強化學生對于裝配體工作原理、工作性能優劣的科學認知。另一方面將農業工程領域最新研制的氣吸式排種器、激光智能除草機、精旋火焰土壤消毒機等項目案例引入課程教學，啟發學生主動思考新型農機裝備的工作原理、組成結構以及裝配體和零部件的畫法。同時，通過翻轉課堂教學，在學習通平臺給學生提前布置項目任務，鼓勵學生在課前自主查閱新型農機裝備的研制資料，并結合所學工程圖學知識，在課堂進行農機裝備研制的小組匯報與分享，從而增強學生主動學習的能力、拓展其對于農業工程學科認知的廣度和深度。

（四）強化對教學過程的考核評價，增強學生主動學習的積極性

以往工程制圖課程教學中，采用平時成績占比40%、期末成績占比60%的考核方式，并且過程考核只評價學生的平時作業和課堂出勤情況，造成學生對課程過程學習的重視程度不高，更加習慣于在期末考試前進行高強度的機械記憶和練習。為了增強學生主動學習的積極性，首先，重新制定了如下表所示的工程制圖課程的考核方式，對課程平時成績的構成進行了細分，形成了課前預習得分、課堂問答得分、平時作業得分、小組作業得分、小組答辯得分相結合的多元化過程評價方式。同時，將期末考核作為課程過程評價的延伸，提升了期末考核命題與平時作業、小組作業、課堂問答的關聯度，促使學生更加關注工程圖學課程的過程性學習，摒棄考前機械性記憶的學習方式。其次，對工程制圖課程評價的主體進行了革新，形成了多主體相結合的評價方式。其中，課前預習得分由學習通平臺根據視頻的播放和觀看情況直接給出，課堂問答得分、小組答辯得分由同學相互打分給出，而平時作業得分、小組作業得分和期末考核成績則由任課教師給出。

三、工程制圖課程教學改革的成效

通過教研組近四年的教學改革與實踐探索，農業工程專業學生的工程制圖課程成績得到穩步提升，課程綜合考核的平均得分由2020年的71.2分上升至2023年的84.1分，課程考核的不合格人數由2020年的42人縮減為2023年的10人，而課程考核的優秀率由2020年的15.2%上升至2023年的23.8%，課程各個目標的分項達成度計算結果也顯示學生的繪圖、識圖能力，空間思維能力以及標準規范意識明顯增強。同時，學生和督導對工程制圖課程評價的結果也表明，評價主體對于工程制圖課程的低階性要求顯著減少，而高階性需求逐漸增多，課程教學的反饋意見由原先的放慢授課節奏、增加課堂的師生互動、加強習題練習和講解等轉變為引入更多的工程案例、增加更多的實物模型、布置更多課后自主學習任務。

結語

工程制圖課程是農業工程專業一門非常重要的專業基礎課，對于該專業后續課程的學習效果具有十分重要的影響。針對農業工程專業工程制圖課程教學存在學生標準意識不強、空間思維能力薄弱、知識遷移能力不足的問題，實施了將課程思政和作業點評融入課程教學、將數字化建模和實體展示引入課程教學、將項目化教學和翻轉課堂引入課程教學、將強化教學過程評價引入課程教學的改革舉措，顯著提升了農業工程專業學生的繪圖、識圖、空間思維能力和標準規范意識，為農林類高校工程制圖課程的教學改革提供了有益借鑒。

參考文獻：

［1］白菁，甄真.新工科背景下線下“金課”教學評價體系優化研究［J］.教育教學論壇，2023（21）：14.

［2］沈樹聲，鄧沿生，夏建中，等.新工科背景下教學質量評價體系構建與實證研究［J］.電化教育研究，2023（08）：103107.

［3］張振文，周春恒，李俊華，等.新工科背景下工科核心課中課程思政育人模式探索［J］.中國現代教育裝備，2023（13）：111113.

［4］侯文潔，喬一諾，劉玥婷，等.新網絡形勢下農業大學非機械類工科專業工程制圖課程改革［J］.高教學刊，2022，8（16）：146149.

［5］王班，周茂瑛.非機械專業工程制圖課程教學問題分析與教學改革探索［J］.教育教學論壇，2020（25）：255256.

［6］張趙良，朱菊香，羅丹悅，等.新工科背景下大學生工程實踐素養培養的探索與實踐——以現代工程圖學課程為例［J］.創新創業理論研究與實踐，2023，6（01）：123125.

［7］張淑娟，武志明，賀俊林，等.農業工程學科機械類專業“機械制圖與計算機繪圖”課程思政與教學改革探索［J］.農業技術與裝備，2020（01）：113115+117.

［8］鄭敏，陳衛華，李海燕，等.少學時工程制圖課程混合式教學的改革與實踐［J］.高教學刊，2021，7（27）：100102+106.

［9］左立杰，吳志遠，王彥峰，等.基于復合型人才培養的《畫法幾何與工程制圖》課程教學改革探究［J］.科技資訊，2022，20（15）：143146.

［10］何麗，李雪芝.混合式教學模式下工程制圖課程思政建設與實踐［J］.中國現代教育裝備，2023（07）：112114.

基金項目：教育部產學合作協同育人項目“基于Simdroid自主仿真軟件的機械類課程教學實踐”（項目編號：220406517254824）

作者簡介：王峰（1987—?），男，漢族，江蘇興化人，博士，講師，研究方向：工程圖學、智能農機裝備、先進制造技術。