文章简介
化学与化工专业工程制图课程教学改革与探索
  

摘要:本文以工程制图与CAD基础课程教学改革为切入点,把培育和践行社会主义核心价值观融入到化学与化工等专业学生大一所修工程制图课程的教学中,通过教学改革,开展全程、全方位育人,引导和培养当代大学生树立正确的世界观、人生观和价值观。在教学过程中,引入化工机械的零部件结构特征,从教学目标、教学内容、教学方式等进行一体化教学设计,开展化工机械的认识、拆、画、装等实践探索,使得学生进一步了解工程制图课程与化工机械之间的关系,进一步使学生明确学习目的,力求对课程的有效实施提供有效的借鉴。

关键词:工程制图,化工,化工机械,教学改革

1 引言

国无德不兴,人无德不立。自十八大以来,习近平总书记多次强调,立德树人的重要性。而立德树人的根本任务是要用好课堂教学主渠道[1]。基于化学工程专业的课程特点构建课程一体化教学目标,从精神素养、职业技能和知识体系三个角度出发,开展教学实践。其中精神素养,主要针对思想政治素养(家国情怀、人格修养、唯物辩证的科学思维等)、文化素养(中华民族优秀传统文化等)和职业素养(严谨细致、求真求实、科学思辩、责任感等)三方面开展,结合化工机械的拆装和认识教学学习,开展以图形思维能力、图形表达能力等职业素养为目标的知识体系。

2 教学改革现状分析

目前国外不少高校在工程图学教学实施过程中,多与企业密切联系,注重学生的个人综合能力的培养,主要强调教学过程与实践相结合,培养自主学习能力[2]。随着课程教学改革程度的重视,我国高校的工程图学课程也在持续改进,目前主要从教学方法、教学模式等角度开展改革研究,如采取以卓越工程师培养为目标的教育方式[3],提升学生的实践能力;以采用慕课与实践教学相结合的机械制图教学方法[4],适应多样化教学;以赛促教,提升教学效果[5];以项目教学法方式开展教学[6],提升学生的自学能力;以创新、创业、创造为目标,培养学生综合素质的教学方式改革[7];以课程思政教学改革增强学生民族自豪感意识,培养学生认真细致的工作态度[8];以及开展后疫情时代的“双线”融合教学模式[9]等方式,更好第寻求能够适应新时代教学理念和教学方法,提升学生综合能力,优化教学模式。

3 课程育人目标

课程实施的目的,使化工类专业的学生达到形--图-形的正确转换,读懂化工机械图样并能绘制出符合国标要求的图样;具有图形思维能力和工程表达能力;培养学生严谨细致、的责任感,培养学生文化认同、家国情怀等思想政治素养。主要从以下六个角度,培养学生的综合能力:(1)具有爱国主义精神,培养民族自豪感;(2)初步养成遵守标准和规范的工作习惯;(3)初步养成产品质量意识和成本意识;(4)培养学生形成认真负责、严谨细致的工作态度和作风;(5)培养学生的团队合作精神和创新创造思维能力。

4 课程教学内容安排

根据课程的专业知识内容,从授课要点、课程元素映射与融入点、课程期成效角度,将教育内容与专业知识技能教育内容有机融合,描述与课程育人目标对应的具体成效,以《机械制图与CAD基础》第二版[10]为例,每章节内容所涉及到的模型,均来自于化工机械零部件,开展教学过程,总体分析如表1所示:

表1 课程知识点融入教学总体分析

序号

授课知识点

课程元素融入点

预期成效

第一章

机械制图基本知识与技能

① 工业4.0与中国制造2025概述及意义

② 先进制造技术与课程关系

③ 工程图学发展史

④ 绘图方法、尺寸标注

①工程图学发展历史

②几何作图规范性与工匠精神

③ 国家标准与遵纪守法

① 增强文化自信和爱国主义情怀

② 理解工匠精神的内涵

③ 明确课程学习目的

④ 明确化工机械所涉及内容

第二章

投影理论基础

① 投影法基本知识

② 点、直线、平面的投影

①多面正投影方法与换位思考的哲学思想

② 绘图过程与工匠精神

① 换位思考事物本质

② 严谨细致的态度

③培养层层递进式工作模式

第三章

立体的投影

① 立体的三视图与认知规律

② 平面与立体相交递进学习

③ 两立体相交递进关系

① 绘图过程与工匠精神

② 内容递进与认知规律

③ 画图能力与量变哲学

① 形成由量变到质变、递进式创新思维方式

② 培养空间想象能力

③养成注重细节习惯

第四章

组合体

① 组合体概述与辩证思维法

② 组合体画图(联系与矛盾)

③ 组合体读图(联系与矛盾)

④ 组合体尺寸标注

① 点线面辩证思维分析方法

② 绘图过程与工匠精神

③ 矛盾与联系分析法

① 形成化繁为简的思维模式

② 提升空间想象能力

③ 培养注重细节的工匠精神

第六章

机件的常用表达方法

① 视图

② 剖视图

③ 断面图

④ 局部放大法和简化画法

① 具体问题具体分析思维

② 视图规定画法与规范性

③ 图形表达与责任担当

① 形成具体问题具体分析的能力

② 理解孰能生巧内涵,提升对视图的理解和表达能力

③逆向思维分析图样表达不清所带来的危害,树立严谨的职业观

第七章

标准件和常用件

① 螺纹紧固件的规定画法

② 齿轮规定画法

③ 键联接与销联接

④ 滚动轴承

① 标准件与成本关系

② 标准件规定画法与遵纪守法的联系

③ 小螺丝大用途

① 认识到企业管理中成本的重要性

② 形成遵纪守法的工作习惯

③ 培养螺丝钉精神与大国工匠精神

第八章

零件图

① 读图与视图表达

② 尺寸标注和技术要求

③ 机械零部件的测绘

① 零件测绘与工匠精神

② 视图表达与创新精神

③ 零件图样与职业操守

① 根据质量成本,确定图样技术要求

② 传承精益求精的工匠精神

③ 正确表达零部件创新设计方案

④ 树立正确的职业道德观

第九章

装配图

① 装配图的表达方法、尺寸标注、技术要求等

②装配体的拆装和画图

①化工机械部件拆、测

② 设备精度与责任担当

③ 读装配图与运动观点

④ 零件图和装配图与整体和局部

① 培养学生团队合作意识

② 强化责任使命担当

③ 培养学生用联系的、运动的观点看待问题

④ 形成个人服从集体的整体观

第十章

CAD基础

计算机绘图

① 计算机绘图的方法与步骤

② 五角星的绘制

(增强民族自豪和爱国热情)

③ 海上钻进平台上的齿轮、轴等零部件二维图形的绘制

科学精神:追求真理、实事求是、勇于探索和实践

职业精神:一丝不苟

敬业精神:精益求精的工匠精神

爱国主义教育:为中国制造2025做贡献

① 形成细致、认真的工作作风

② 遵守国家标准和生产规范的习惯

③ 传承优秀图学史,提升文化自信,激发爱国主义热情

④ 正确理解工匠精神的内涵

⑤ 奋发图强,努力赶超的精神

由于该课程改革过程中,面对的上课群体为化学工程专业学生,学生的空间想象能力相对较机械类学生弱,所以课程强调以化工机械实体模型为例,以实际案例为辅助,以学生学习成果为起点的反向设计,从能力、素养、情感、态度、价值观角度,实现在课程从注重知识到知识、能力、素养互融,形成“三位一体”的教学体系,不断探索多样化的教学方法与手段,采用如下教学方法:

(1)参与式教学方法:在进行每次课之前,给学生布置课前学习任务单,让学生课前查找相关化工机械类资料,调动学生的学习兴趣,有针对性地安排讲授内容的重点和难点。

(2)探究式教学方法:围绕老师提出的问题,运用所学的基本理论分析问题,利用实际化工机械结构模型进行问题的分析和解决,培养学生深入研究问题的能力和素质。

(3)实践教学法:通过向学生团队布置分层递进式的实践项目,如布置化工机械结构的认识、测绘等任务,让学生深度参与,体会理论指导实践的重要意义,锻炼了学生的动手实践能力,提高了课堂参与积极性,适度挖掘有潜力的学生参与各种学科竞赛和参与教师科研项目。

(4)信息媒介教学法:通过PPT图片、动画和视频功能,直观生动的展示课程内容,了解化工机械对于行业进步的重要性,激发学生学习兴趣,调动学生积极性,从而达到提高课堂教学效率目的。

(5)项目式翻转课堂教学模式:采用翻转课堂与项目式教学有机结合,以项目式翻转课堂教学方法为核心,运用现代信息技术,并综合案例教学法,运用启发式、体验式、探究式、团队研讨等多种教学方法,进行机械制图的讲授和团队任务展示。

课程注重专业知识融合,在讲授课程知识之前,引入化工机械等工程实际案例,引起学生思考,让学生深刻感受制图规范性、识图能力与量变哲学、联系与矛盾的关系、锲而不舍的工匠精神,以及大国工匠认真细致、甘于奉献、敬业的精神和勇攀高峰的科学精神。采用目案例教学法,进行机械零部件任务展示,锻炼动手实践能力。以教师自身的教学、科研体会为出发点,激发学生课堂参与度,培养学生分析问题和解决问题的能力。

上述教学方法配合课内理论教学、课外实践教学和时事教学三种授课形式,向学生讲述2025中国制造所涉及的基础内容,采取理论教学的形式,在专业课课程进行过程中进行融合;在课外实践教学中,采取参观模型室和进行化工装备制造园区实地体验参观的形式。

(2)考核方式

本课程主要以作业评价、课堂讨论、学习态度、团结协作、阶段测试、期末考试等方式对学生进行考核评价。课程教师按照双学科课程教师团队建设制度的总体要求部署,结合课程实际需求,开展教研活动。《机械制图与CAD基础》作为工科类相关专业的专业必修基础课,在教学设计上由浅入深,提升学生对知识的认知规律;在教学过程中,在传统教学基础上,以学生项目团队为中心,结合翻转式课堂教学,增强师生的互动率,提高学生之间的思考、相互讨论与交流,从制造技术前沿引入新课,提出问题,激发学生的学习兴趣,增强学生的求知欲;在教学中注重实践探究,让学生动手实践进行简单零部件图形的绘制与表达,真正体会到工程图学服务制造业的必要性。注意培养学生的自主、合作、探究能力,以此增进学生的学习能力和科学素养,获得了同行教师与学生的高度评价。

通过在课程理论知识讲授、与开展项目式、翻转式教学,使学生在明确学习目的的同时,丰富了学习理论基础的学习,强化了知识的拓展训练,学生基本达到教学目标的要求,综合素质和团队合作能力得到提升,实现对课程知识的有效学习和知识拓展。

具体教学成效有:

(1)能实现教学大纲对课程的要求,学生上课抬头率增加,上课积极性提高,从内心深处热爱学习,树立自信心与迎难克艰的决心。

(2)学生撰写入党申请书,积极入党、参军入伍,具有保家卫国的家国情怀。

(3)学生在人生规划方面如考研升学的积极性提高,期望能为国家能够尽早尽多的掌握自主核心技术而继续深造。

(4)参加机械科技创新设计等大赛并能够获奖,撰写并发表相关论文和专利,通过动手实践和亲身研究,体会实践观的深刻内涵。

5 总结

通过对工程制图与 CAD 基础课程各知识点的学习和实践,明确学习目的,提高创新思维能力,进一步培养化学与化工类专业学生树立正确的人生观和价值观,把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养相结合,以突破传统知识体系传授的方式,优化课程教学内容与结构的课程教学改革方法,增强教师教书育人的责任和使命感,使学生从认识问题、分析问题,最后提升解决问题的能力,培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生爱国主义情怀,为课程的教学改革提供经验与指导。



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