面向卓越計劃的工程圖學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

李迎春+徐芳+李華+謝建軍+潘為民

摘 要 根據(jù)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)及要求，針對河南科技大學(xué)工程圖學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方法等多方面進行改革與實踐。

關(guān)鍵詞 卓越計劃；工程圖學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）24-0104-03

Teaching Reform and Practice of Engineering Graphics for Excellent Engineer Training Program//LI Yingchun， XU Fang， LI Hua， XIE Jianjun， PAN Weimin

Abstract According to training objectives and requirements of the Excellent Engineer Training Program， the discussion was in view of

the teaching situation of engineering graphics course in our college. The teaching reform and practice of engineering graphics was carried

out around the content of curriculum， teaching methods， examination

forms and so on.

Key words preeminent plan； engineering graphics； teaching reform

1 前言

2010年6月，教育部啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)[1]。該計劃對工科高校人才培養(yǎng)提出新的更高要求，如何培養(yǎng)出具有工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力的卓越人才，是每一所卓越計劃試點高校所面臨的課題[2-5]。

河南科技大學(xué)是卓越計劃試點高校之一，至2016年，已有機械設(shè)計制造及其自動化、材料成型及控制工程、金屬材料工程、自動化、車輛工程、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)等14個本科專業(yè)入選卓越計劃，涉及機械類、近機類、非機類專業(yè)。工程圖學(xué)課程作為工科學(xué)生接觸的第一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它是在正投影理論的基礎(chǔ)上，借助圖形表達來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)。但由于在開設(shè)本課程之前學(xué)生尚未進行金工實習(xí)，缺乏基本的工程背景知識，因此，單單采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容已不能滿足對人才培養(yǎng)的需求，應(yīng)對工程圖學(xué)以往的教學(xué)方法和教學(xué)體系進行相應(yīng)調(diào)整。

為此，筆者針對河南科技大學(xué)該課程教學(xué)現(xiàn)狀，以機械專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃目標(biāo)為依據(jù)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方法等多方面對工程圖學(xué)課程進行全面改革。

2 從培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，合理規(guī)劃工程圖學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，突出工程意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)

卓越計劃更加注重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力[1]，在教學(xué)學(xué)時不斷縮減的情況下，適度削減了畫法幾何中點、線、面的投影理論知識，去除了畫法幾何中直線與平面的相對位置、平面與平面的相對位置、投影變換等在制圖部分應(yīng)用極少的圖解法內(nèi)容。由于在GB/T 16675.1—1996《技術(shù)制圖·簡化表示法·第1部分：圖樣畫法》中規(guī)定，相貫線可用模糊畫法或近似畫法代替，因此適當(dāng)降低了截交線和相貫線的教學(xué)難度。在減少傳統(tǒng)畫法幾何及制圖基礎(chǔ)內(nèi)容的同時，增加三維造型內(nèi)容，在基本體及表面交線講完之后，增加基本體的三維造型內(nèi)容，使學(xué)生掌握基本體及簡單形體的造型方法，利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、除料、放樣等方法構(gòu)建在截交線、相貫線學(xué)習(xí)中遇到的實體模型，加深對這部分內(nèi)容的理解；在組合體部分增加組合體的三維造型及構(gòu)型練習(xí)，加強對學(xué)生構(gòu)型創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生在造型時需要先看懂所給的視圖，這對提高讀圖能力也有很大幫助。

對機械制圖部分，由于大一學(xué)生缺乏工程背景知識，加之有很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定學(xué)起來無趣、困惑，學(xué)習(xí)效果不盡如人意，教師也有“教不動、教不會”的感覺。為此，在教學(xué)機械制圖部分基本內(nèi)容時，課前、課后播放一些相關(guān)的視頻資料，如螺紋的加工、砂型的制作、齒輪的加工成型方法、鍵槽的加工等，使學(xué)生對標(biāo)準(zhǔn)件、常用件及工藝結(jié)構(gòu)有個感性認(rèn)識；帶領(lǐng)學(xué)生參觀軸承陳列館，使學(xué)生對軸承的組成、種類及使用工況有大致了解；講裝配結(jié)構(gòu)的合理性時補充一些常見的裝配結(jié)構(gòu)的圖例及說明并發(fā)布在QQ群里，通過這些手段增加學(xué)生的工程背景知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)這些機械工程基礎(chǔ)知識的興趣。

3 以問題為導(dǎo)向，構(gòu)建以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的探究型教學(xué)方法

以往的工程圖學(xué)授課方式是“教師講、學(xué)生聽”的填鴨式教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)被動，興趣不高。在“卓越班”教學(xué)過程中，著力推動基于問題的學(xué)習(xí)，每一章節(jié)編寫學(xué)習(xí)單并提前印發(fā)給學(xué)生，學(xué)習(xí)單分為共同研讀、合作探究、鞏固提升三部分（圖1）。共同研讀部分以提綱、圖例等形式列出學(xué)生應(yīng)掌握的知識點，并提出一些相應(yīng)的思考問題，使學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，課堂上就學(xué)生提出的一些共性問題、難點進行重點講解；合作探究部分主要以加深理解和拓寬所學(xué)知識、培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和團隊精神為宗旨，以小組為單位查找并提交一些學(xué)習(xí)資料，如查閱標(biāo)準(zhǔn)全文，歸納總結(jié)所學(xué)知識點，下載一些有關(guān)螺紋、齒輪、軸承加工的視頻，學(xué)生相互校核大作業(yè)等；鞏固提升部分通過一些典型例題和工程實例，讓學(xué)生將所學(xué)知識靈活運用到解決實際工程問題方面，以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。整個教學(xué)過程都是以學(xué)生為中心，學(xué)生由被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)者，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，增強了教學(xué)效果。endprint

4 探索項目驅(qū)動課程教學(xué)模式，構(gòu)建多種形式的學(xué)用融合實踐載體

將學(xué)生分組，組成六個研究性學(xué)習(xí)小組[6]。為便于研究性小組開展學(xué)習(xí)討論，嘗試采用項目驅(qū)動[7]的課程教學(xué)模式，建立“點線面問題一題多解”“截切立體的投影”“相貫立體的投影”“組合體的構(gòu)型及制作”“機件表達方法綜合訓(xùn)練”“零件圖視圖選擇”“裝配合理結(jié)構(gòu)”等多個項目，每個項目分別涵蓋相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。例如：在“截切立體、相貫立體的投影”項目中，讓學(xué)生去觀察、發(fā)現(xiàn)生活中的截切體和相貫體，并用視圖正確表達，圖2即為學(xué)生觀察到的部分形體；在“組合體的構(gòu)型及制作”項目中，學(xué)生自己動手制作習(xí)題集中的模型（圖3）；在“零件圖視圖選擇”項目中，采用討論式教學(xué)方法，先組織學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生運用所掌握的知識進行自己的設(shè)計表達，得到不同的表達方案（圖4），然后分析比較各種表達方案的優(yōu)缺點，最后由學(xué)生自己得出一個最佳方案。

利用學(xué)院“雙創(chuàng)基地”增加3D打印開放性實驗，通過實驗，普及3D打印知識，學(xué)生對機械零部件的空間構(gòu)型也有了更深刻的理解。圖5為學(xué)生制作的支架、殼體、小掛件、裝飾件等模型。通過這些，給學(xué)生搭建多種形式的學(xué)用融合的實踐平臺。

5 完善實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強動手實踐訓(xùn)練和綜合實踐訓(xùn)練

卓越計劃注重培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力和動手能力，為此開展為期一周的零部件測繪實訓(xùn)課程設(shè)計，內(nèi)容包括拆裝零部件、零件測繪、裝配圖的繪制、計算機繪圖，以拓寬工程圖學(xué)課程的教學(xué)空間。拆裝零部件訓(xùn)練讓學(xué)生了解零部件的用途、工作原理、裝配關(guān)系、裝配工藝，培養(yǎng)學(xué)生對零件結(jié)構(gòu)的分析能力；零件測繪訓(xùn)練學(xué)生選擇合理的表達方案、規(guī)范標(biāo)注尺寸，著重培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和動手能力；裝配圖的繪制訓(xùn)練學(xué)生選擇合理的裝配圖表達方案，強化學(xué)生的繪圖能力；計算機繪圖訓(xùn)練將工程設(shè)計與二維、三維CAD技術(shù)結(jié)合起來，完成零件圖和裝配圖的繪制，讓學(xué)生在實踐中學(xué)到現(xiàn)代設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和運用機械工程基礎(chǔ)知識表達復(fù)雜機械工程問題的能力。

具體實施時以學(xué)習(xí)小組為單位，根據(jù)測繪任務(wù)指導(dǎo)書，每位學(xué)生負(fù)責(zé)測繪不同的零件，小組成員共同討論零件的表達方案，將測繪結(jié)果繪制成草圖。教師以小組為單位，講解、點評測繪及繪圖過程中存在的問題，然后學(xué)生自行修改，修改后二人再相互校核，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤、糾正錯誤。通過這些過程，鞏固所學(xué)知識，學(xué)生的成圖質(zhì)量大大提高，也增強了合作意識、團隊精神。

6 改革考核方法，重點考核學(xué)生運用知識、分析問題、解決問題的能力

工程能力的提升、創(chuàng)新意識及工程素質(zhì)的培養(yǎng)是一個長期積累的過程，靈活的培養(yǎng)過程和多樣化的考核方法可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性。卓越班學(xué)生少，積極推進考核方式改革，將單一卷面考核改為多元考核，將以往的卷面與作業(yè)考核擴展為平時作業(yè)、平時測驗、課堂討論、繪圖質(zhì)量、構(gòu)型設(shè)計、期末考試相結(jié)合的辦法，重點考核學(xué)生運用知識、分析問題、解決問題的能力，形成多層次、多元化的考核模式，將綜合考評成績在總成績中的占比由以往的20%提高到40%。

7 結(jié)語

面向卓越計劃的工程圖學(xué)課程教學(xué)改革已在15級、16級實施兩年，課程以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)，加強實踐環(huán)節(jié)，從工程實際出發(fā)，注重學(xué)生運用知識、分析問題、解決問題等能力的培養(yǎng)，將工程意識、創(chuàng)新意識引入教學(xué)各個環(huán)節(jié)，取得良好的教學(xué)效果和學(xué)生的高度評價，為卓越工程師的人才培養(yǎng)奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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