论文解读 | 基于新质生产力知识图谱的数字图形学课程方法与实践

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近日，天津大学机械工程学院姜杉教授团队在Frontiers of Digital Education（《数字教育前沿（英文）》）期刊上发表了一篇题为Method and Practice of Digital Graphics Course Based on Knowledge Graph of New Quality Productive Forces（《基于新质生产力知识图谱的数字图形学课程方法与实践》）的文章，探讨了在新质生产力发展背景下，数字工程制图课程的教学方法与实践。

文章首先强调了新质生产力发展对人才培养的重要性，以及工程实践和创新能力培养对于科技发展的关键作用。接着指出，传统的工程制图课程知识体系与新工程教育以及当代高质量发展对人才培养的需求之间存在脱节，主要问题在于教学内容与前沿科技工程领域的联系不够紧密。

为了解决这些问题，文章介绍了面向新兴领域的数字工程制图课程知识体系的构建方法。教学团队将知识点贯穿于整个图形教学过程中，以不同的领域为点，工程案例为线，由案例的具体内容形成知识群组为面，构建相对完整的图形知识体系。

图1 新兴领域图形知识群组

文章以半导体制造过程中的刻蚀设备为例，分析了数字工程制图在特定应用场景下的教学案例。通过将刻蚀设备的结构设计与图形表示联系起来，并介绍全剖视图、知识点学习、课堂知识分析和应用等内容，使学生不仅掌握工程制图的基本概念，还了解半导体制造的相关知识。

图2 科研项目和工程项目中工程图

知识点拆解实例

文章还介绍了天津大学在数字工程制图课程教学过程中的应用情况。自2013年起，天津大学与国内众多高校联合开发信息技术支持的工程制图课程知识体系，建立了东西部高校课程共享联盟，旨在全国范围内共享优质教学资源，特别是西部偏远地区和资源匮乏地区。自2015年起，天津大学开始试点工程制图在线课程，受益于近195所大学，总计超过6万名学生参与，其中天津大学超过1万名。由于该课程深入构建了新质生产力知识体系，学生反响热烈。实践活动不仅磨练了学生解决工程问题的技能，还拓宽了他们在机械领域前沿的视野。许多学生对航空航天、半导体等国家战略关键领域产生了浓厚的兴趣，有效地拓宽了他们与新兴前沿相关的知识体系。这种参与为后续的机械课程奠定了坚实的基础，特别是基于图形知识培养学生的创新和创造能力。

综上所述，将工程制图知识体系扩展到新质生产力是一个系统工程，需要一线工程制图教师以自身的研究方向为引领，深入探索工程制图中的工程应用点，进一步拓展课程的深度和广度，从而培养具有广阔视野和创新能力的工程技术人才。

Tianyi Sui, Jianbin Liu, Shan Jiang, Jian Xu. Method and Practice of Digital Graphics Course Based on Knowledge Graph of New Quality Productive Forces. Frontiers of Digital Education, 2024, 1(3): 274‒278 

https://doi.org/10.1007/s44366-024-0015-x 

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隋天一

隋天一，天津大学副教授，博士生导师，国家级青年人才。担任中国刀协先进切削技术分会理事，中国机械工程学会摩擦学分会以及硅酸盐学会特种陶瓷分会青年工作委员会委员；中国仪表功能材料学会电子元器件关键材料与技术专委会委员；Viser出版社机械工程专业委员会委员；三江航天江北机械外聘专家；《机械工程学报》英文版，《中国表面工程》、《Journal of Advanced Manufacturing Science and Technology》、《金刚石与磨料磨具工程》等期刊青年编委。开展半导体、航空航天新材料先进制造技术研究，发表SCI检索论文50余篇，申请发明专利10余项，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目，天津市自然科学基金重点项目，军委科技委以及航空航天技术攻关等各类课题十余项，研究成果应用于多型号装备。

刘建彬

刘建彬，天津大学机械工程学院副教授，中国科协青年人才托举工程被托举人，中国机械工程学会流体传动与控制分会特种流控专业委员会副秘书长，天津市青年科技工作者协会材料与机械工程学科专业委员会秘书，中国机械工程学会高级会员，IRCE2022国际会议程序主席。兼任《液压与气动》“特种流控”专刊客座副主编，《机械工程学报》首届青年编委，国际期刊IEEE Transactions on Robotics，IEEE Transactions on Mechatronics，Mechanism and Machine Theory，Smart Materials and Structures，Bioinspiration & Biomimetics，Robotica等审稿人。获浙江大学学士、博士学位，长期从事柔性流体驱动合传动技术研究。获上银优秀机械博士论文银奖、日内瓦国际发明展金奖、机械工业科学技术一等奖等多项学术荣誉。主持国家自然科学基金面上和青年项目，国防创新特区项目，中国博士后科学基金特别资助/面上项目，国家重点研发计划子课题，国家重点实验室开放基金，京津冀基础研究合作专项（天津地区负责人），央企军工单位合作研究等科研项目16项。出版专著1部，教材2部，一作/通讯发表SCI论文20余篇，SCI他引111次，H因子15。授权发明专利20余项，其中第一发明人11项。

姜杉

姜杉，天津大学机械工程学院教授、博士生导师，机械系副主任。现任教育部工程图学课程教学指导分委员会委员、中国工程教育专业认证协会认证专家、中国图学学会图学教育专业委员会副主任委员、中国抗癌协会肿瘤微创治疗专业委员会影像与智能导航分会副主任委员、天津市生物医学工程学会理事，AAPM（美国医学物理学家学会）会员，IEEE（电气和电子工程师协会）会员，天津市图学学会理事。国家重点专项评审专家，国家重点研发计划项目技术专家组成员。主要从事《工程图学》教学与研究，主持2门国家级一流课程，任教育部工程图学虚拟教研室负责人，将图学理论、智能导航与机器人辅助手术技术相结合，基于混合现实技术研制面向多部位手术导航系统。主持重点研发计划，国家自然科学基金，天津市重大专项等。发表论文130篇，授权发明专利30余项，主编教材9部，在智能导航技术方面运用混合现实技术先后开发了面向头颈部、胸腹部、妇科、脊柱外科微创手术智能导航系统，与医疗机构合作完成面向神经外科的混合现实导航的临床手术近80例。在医学图像处理、影像引导的近距离放射治疗、智能导航及微创手术机器人技术方面积累大量研究成果。

曾获宝钢优秀教师奖、天津市教学名师奖，天津市青年教师基本功竞赛一等奖，天津市教学成果一等奖、二等奖多项。主要从事智能导航与机器人辅助手术的研究工作。

徐健

徐健，天津大学机械工程学院副教授，工程图学课程负责人，中国图学学会理事，中国图学学会计算机辅助工业设计专业委员会委员，天津市图学学会常务理事。同时，参与出版编辑教材20余本，发表核心论文30余篇。获天津市第五届青年教师教学竞赛第一名、基本功大赛个人奖，第六届高等教育教学成果奖。主要从事计算机辅助设计，工程图学等方向的研究工作。

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