基于卓越工程師計劃的工程圖學教學改革

摘要： 本文從卓越工程師教育培養計劃的特點出發，分析了工程圖學教學中的不足，提出了工程圖學教學改革的切入點，并從教學內容改革角度提出了基于卓越工程師培養的工程圖學教學改革的重要途徑。

關鍵詞： 卓越工程師 工程圖學 教學改革 教學內容

教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，該計劃具有三個特點：一是行業企業深度參與培養過程；二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才；三是強化培養學生的工程能力和創新能力。

工程圖學是許多工程類專業的基礎課程，與生產實際結合緊密。但目前國內絕大多數高校的工程圖學課程教學內容設置陳舊、教學方法單一、與工程應用結合不夠緊密、對學生的工程能力和創新能力培養不足。為此，本文將結合多年的教學實踐研究卓越工程師計劃給工程圖學課程教學提出的要求和挑戰。

一、工程圖學教學中的不足之處

工程圖學具有教學內容抽象、實踐性強的特點。工程圖學的發展存在兩個趨勢：一是對投影理論等基礎知識的要求降低；另一是對二維圖形的計算機繪圖能力的要求越來越高，同時有增加三維圖形知識的傾向。卓越工程師計劃的提出增強了這兩個趨勢，對工程圖學的教學內容和教學方法也提出了新的要求。

目前工程圖學處于傳統教學與現代教育手段深度結合期，與傳統的工程圖學教學相比，多媒體課件的應用提高了課堂的教學效率，但其中也存在許多亟須改進的不足之處。

1.校內教學與工程實踐的結合較差。該課程要求很強的實訓性，掌握制圖的基本知識和基本能力需要課后大量的作業訓練，但目前學生實訓嚴重不足。同時由于缺少工程實踐經驗，學生僅靠課堂教學難以掌握工程背景的部分知識。另外目前國內大多數高校工程圖學的教學內容相對陳舊，與工程實踐的結合比較松散。

2.隨著招生規模的增加，教學資源、實驗室建設嚴重滯后，影響了該課程的實踐教學，從而影響了整體教學效果。

3.工程圖學教學課程體系與有關專業技術基礎課如機械設計、機械原理等課程的結合不夠緊密，需要形成一體化的課程體系，并能夠與課程設計、畢業設計等深度結合。因此有人認為工程圖學教學中應以構形設計、創意設計為核心，在整個教學過程中大力應用CAD技術，讓學生能設計繪制較簡易的機械產品。

4.能力培養目標不夠清晰，尤其是思維能力、創新能力、實踐能力的培養在傳統的教學中體現得不夠多。有人主張工程圖學課程是把圖學知識和思維（特別是形象思維）訓練有機結合的一門課程，在圖學教育中應充分發揮課程特色，強化課程思維訓練載體的作用［１］。

綜上所述，由于在開設本課程之前學生尚有很多專業知識沒有學習，加之中學課程缺少豐富的形象思維能力訓練，僅僅采用傳統的教學模式已不能滿足對人才培養的需求［2］。

二、教學改革切入點

教育部在“卓越計劃”實施意見中提出要從五個方面采取措施：一是構建高校與行業企業聯合培養人才的新機制，企業由單純的用人單位變為聯合培養單位，高校和企業共同設計培養目標，制定培養方案，共同實施培養過程。二是以強化工程能力與創新能力為重點改革人才培養模式。三是改革完善工程教師職務聘任、考核制度。優先聘任有在企業工作經歷的教師，教師晉升時要有一定年限的企業工作經歷。四是擴大工程教育的對外開放。五是教育界與工業界聯合制定人才培養標準。

因此工程圖學的教學改革可以結合上面五方面的措施，從以下幾個方面進行教學改革。

1.從與企業深度合作培養和強化工程能力方面考慮，工程圖學教學應該結合工廠實習、生產實踐等活動進行背景教學和實訓操作。工程圖學教學內容與生產實際聯系密切，良好的工程背景知識有利于幫助學生掌握制圖基本知識和基本技能。背景教學可以采取多種多樣的企業合作教學形式，如生產實習、參觀實訓等，如可以安排學生到工廠參觀各種零部件的制造、裝配工藝過程。實訓操作可以采取測量測繪、拆裝訓練等形式，如引導學生對部件的實物或模型進行拆裝等。

2.從完善工程教師師資和擴大工程教育對外開放的角度，可以采取“雙師型”教師的培養、聘用高級工程師合作教學等方式，加強卓越機械工程師的師資隊伍建設。另外，也可采取派送教師到國外進行訪問、學習、交流，聘請國外教師任教等方式擴大工程教育的對外開放程度。

3.從人才培養標準方面建立合理的工程圖學卓越課程評價指標體系。該體系應能體現工程圖學教學改革的發展趨勢，反映卓越工程師對工程圖學課程的要求。著重考核教學過程中企業合作的深度性、培養目標中的工程實踐能力培養和創新能力培養以及教學內容的實踐性。

三、教學內容改革是實現卓越工程師計劃的重要途徑

1.按照教學內容設置有序地增加工程實踐背景知識。

大學一年級的學生缺乏工程背景知識，認識不到學習《工程圖學》的重要性，也不了解學習這門課程的方法。尤其對機械制圖部分，大多數學生不清楚這些知識的應用背景，學習興趣淡薄，傳統的教學模式無法提高學生的工程素養和工程意識，學習效果也就不盡如人意。

增加學生的工程實踐背景知識可以通過下面兩個途徑實現：

（1）針對每部分知識增加相關的參觀、實習等環節。

在學習機械制圖部分基本內容前后都安排具有相應的工程背景的實踐環節，進行工程意識和工程思維能力的培養。全部課程結束后再進行兩周的部件測繪，加強畫圖和看圖的基本技能的訓練。合理安排實習的教學內容，整門課程大約需要三次左右的實習就可以實現，很多學校的校內實習工廠和校內實驗室、校內模型室完全能夠滿足實習需要。

（2）利用課件、錄像、三維造型軟件等

引入工程背景知識的另一重要途徑是課件、視頻影像和三維造型軟件。計算機技術和多媒體技術的發展，使得許多立體的、復雜的零部件結構和工藝過程都能夠活靈活現地展現在教室中。精美的課件能增加表現力，靜心剪裁的影像能幫助同學們了解生產，三維造型軟件能夠幫助同學們掌握產品設計和產品加工的過程。這些手段無疑會使課程內容和教學方式滿足生產實際的需求，符合課程教學發展的趨勢。

2.增加三維造型內容和在構型創新設計內容的教學量。

在工程圖學教育中，加強對學生構型創新設計能力的培養有利于創造性思維的培養，同時也利于增強學生的空間想象能力和三維造型能力，對學生的畫圖能力和讀圖能力的提高都有很大的幫助。這一部分內容應結合模型和實訓的教學方式，教學效果會更好。

三維造型內容能夠利用三維造型軟件構建空間概念，從體的角度分析和講解物體的形成和投影，更加符合認知規律。另外三維圖形比二維圖形形象、易懂，學生更感興趣。比如在組合體三視圖時，利用三維造型軟件展現組合體的疊加、切割和綜合，能幫助深刻理解組合體的形成方式。

3.增強動手實踐訓練和綜合實踐訓練。

綜合設計項目是該課程教學內容中的一個重要部分，綜合設計項目使學生運用自己在該課程中學到的理論和技能進行產品設計，從而激發學生對本學科的興趣和熱愛，提高學生的實踐能力和創新意識，培養學生的團隊合作精神［3］。

開展學生動手實訓的課程設計、機械創新大賽、工廠實習等實踐教學工作，拓寬工程圖學課程的教學空間，豐富立體化的教學模式。完善教學實踐環節，將創新意識切實引入教學各個環節之中。例如對實際生產中應用的部件（空氣壓縮機或減速器）進行測繪，包括測量、繪制草圖、計算機繪圖等。

綜合性實踐環節的內容包括拆裝零部件、零件測繪、部裝圖的繪制、計算機繪圖。拆裝零部件訓練讓學生了解零部件的用途、工作原理、裝配關系、裝配工藝；零件測繪訓練學生選擇合理的表達方案、合理地選擇標準尺寸，著重培養學生的知識應用能力和應用創新能力。部裝圖的繪制訓練學生選擇合理的裝配圖表達方案，強化學生的繪圖能力；計算機繪圖訓練學生利用AutoCAD繪圖軟件完成二維零部件工作圖和裝配圖的繪制，培養學生的計算機繪圖和計算機應用能力。

參考文獻：

［1］徐健，張承譜，丁伯慧，等.高等工程教育體系中工程圖學課程的改革芻議［J］.工程圖學學報，2011（3）：86-90.

［2］王偉冰，張東梅，李玉菊.基于CDIO理念的新機械制圖教學模式研究［J］.長春理工大學學報（社會科學版），2010，23（1）：171-172.

［3］徐滕崗.工程圖學中的綜合設計項目.東華大學學報（自然科學版），2010，36（4）：462-465.