基于CDIO理念的《工程制圖》教學大綱改革研究

張挺 何永玲

摘要：CDIO理念是當今工程教育改革的一種參考模式。將CDIO理念與課程教學有機融合，對《工程制圖》課程教學大綱在課程目標、能力分析、教學內(nèi)容設計、教學設計、教學評價五個方面進行改革。并以改革后的教學大綱指導教學實踐，取得了良好的效果。為進一步制定、完善符合CDIO理念的標準化的課程教學核心文件提供了參考。

關鍵詞：CDIO;工程制圖;教學大綱

中圖分類號：G642??? 文獻標識碼：A文章編號：CN61-1487-（2019）20-0104-03

前言

CDIO工程教育是在Knut and Alice Wallenberg基金會資助下，MIT、林雪平大學、瑞典查爾摩斯工業(yè)大學、瑞典皇家工學院通過共同探索研究創(chuàng)立的教育模式。2004年國際合作組織成立，并以CDIO命名。2005年逐步引進中國，在之后的短短幾年中產(chǎn)生了極其深遠的影響，汕頭大學在2005開始進行CDIO工程教育的創(chuàng)新改革，并構(gòu)建了EIP-CDIO工程教育模式，進行項目管理設計。2016年初，“全國CDIO工程教育聯(lián)盟”成立大會在廣東汕頭舉行開幕儀式。現(xiàn)階段，全國在開展CDIO試點工作的高校共有40所，規(guī)模仍在持續(xù)擴大。CDIO是英語“理念”（Conceive）、“設計”（Design）、“實現(xiàn)”（Implement）及“運作”（Operate）的縮寫，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運行、維護和廢棄的全生命周期為載體，建立相互支撐一體化和課程體系之間的有機聯(lián)系，希望學生能夠主動地實踐課程內(nèi)容，并將課程之間有機聯(lián)系的方法融會貫通。CDIO的培養(yǎng)大綱從工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面來劃分工程畢業(yè)生的能力，大綱要求從綜合素質(zhì)方面使學生在這四個層面達到預定目標進而完成培養(yǎng)計劃。相比其他工程教育改革，CDIO是一個具有國際性、廣泛性及全面性和系統(tǒng)性的工程教育改革。

《工程制圖》是機械工程、機械設計制造及其自動化等專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，是一門理論性與實踐性結(jié)合的基礎課程。主要研究制圖方法及閱讀工程的實踐，通過學習這門課程，學生應掌握應用正投影法的空間幾何問題的圖示及圖解辦法以及理論知識：具備空間想象能力和空間構(gòu)思能力;學會用正投影法繪制和閱讀機械圖樣;同時還為學生學習后續(xù)課程以及完成課程設計和畢業(yè)設計打下基礎。

北部灣大學機械與船舶海洋工程學院對于CDIO理念在機械工程本科應用型人才培養(yǎng)方面進行過一定的研究與實踐，并取得了一定成果。本項目則致力于制定出標準化的課程教學核心文件，因此對《工程制圖》課程的教學大綱進行了改革探索。

一、CDIO理念與《工程制圖》課程的融合

將CDIO理念與課程教學有機融合，是本次教學大綱改革的核心指導思想。以船舶制造行業(yè)為背景，選擇船舶修造中使用的起重機械為工程制圖課程實踐環(huán)節(jié)的主要對象并設計項目，將工程制圖課程需培養(yǎng)的能力目標分配到各項目中。參考CDIO理念將產(chǎn)品研發(fā)的生命周期抽象為構(gòu)思、設計、實現(xiàn)、和運作四個階段，我們將工程制圖課程大綱視為一個產(chǎn)品，制定課程目標、進行能力分析即為產(chǎn)品研發(fā)的構(gòu)思階段，教學內(nèi)容設計為設計階段，教學設計為實現(xiàn)階段，教學實施、教學評價、反饋完善為運作階段，在企業(yè)與社會環(huán)境下就這四個方面進行教學大綱改革研究。

二、CDIO理念中《工程制圖》的教學大綱改革

（一）課程改革目標

在CDIO理念中，《工程制圖》課程除了需要學生掌握專業(yè)基本知識與技能，還需要對學生個人職業(yè)能力與品質(zhì)進行培養(yǎng)。包括解決問題的能力、素質(zhì)拓展及能力拓展與責任意識。其確定依據(jù)為畢業(yè)要求指標點。改革后的《工程制圖》課程目標具體內(nèi)容如下：

讓學生對工程的基礎知識以及基礎手段及辦法充分掌握，并具備徒手繪圖、儀器繪圖以及計算機繪圖的能力基礎;將工程問題轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀螁栴}的思考能力，圖解及圖示空間幾何問題的能力，具有空間形體構(gòu)造能力，培養(yǎng)學生繪圖制圖能力;從制圖課的角度培養(yǎng)學生工程意識，提升工程素質(zhì);將制圖課程作為載體，拓展學生思維形象能力以及空間想象能力，培養(yǎng)學生認真工作的態(tài)度，嚴謹?shù)奶幨嘛L格。

（二）能力分析

在基于CDIO理念確定了課程目標后，通過《工程制圖》課程需要培養(yǎng)學生具備的能力已經(jīng)明晰。由于建立了CDIO培養(yǎng)目標下的能力培養(yǎng)計劃，見表1。表中細化了學生的專業(yè)素養(yǎng)及職業(yè)道德兩個方面。專業(yè)素養(yǎng)在表中主要以技術(shù)知識和推理能力層面體現(xiàn)，主要包括：（1）制圖國家標準;（2）正投影法與圖樣表示法;（3）零件圖與裝配圖;（4）儀器繪圖和計算機繪圖。職業(yè)素養(yǎng)方面在表中以個人職業(yè)技能和職業(yè)道德等三個層面體現(xiàn)，具體內(nèi)容見下表。

（三）教學內(nèi)容設計

在進行教學內(nèi)容設計的時候，參照能力培養(yǎng)目標矩陣，依托工程實踐中的實際產(chǎn)品進行項目設計，項目的安排由簡入繁，由易入難，且涵蓋能力培養(yǎng)目標。項目應體現(xiàn)實用性、典型性、趣味性、連貫性、層次性、綜合性。實用性指的是項目實例是被應用于生產(chǎn)實踐的，或者是在生活中使用的產(chǎn)品;典型性指的是這一項目實例是眾多相似產(chǎn)品中具備代表性，且有利于知識靈活運用;趣味性指的是項目實例容易激發(fā)學生學習興趣，例如該產(chǎn)品可用于娛樂，或生活中常常用到，或新潮時尚;連貫性是指各實例所涵蓋的知識之間存在內(nèi)在聯(lián)系，具有承接性;層次性是指實例的難易程度應有區(qū)分，尤其對相同知識內(nèi)容應有難易不同的項目實例提供給學生實施完成，以便于對知識掌握程度較快的學生進行拓展學習;綜合性指的是項目實例應當包括多個知識點的綜合應用。據(jù)此，設計的項目有：（1）項目一：圖框、標題欄繪制及線型練習;（2）項目二：起重勾的繪制;（3）項目三：箱體圖樣表示;（4）項目四：零件圖繪制;（5）項目五：裝配圖繪制;（6）項目六：計算機輔助設計。

（四）教學設計

堅持以學生為中心，強調(diào)理論與實踐的結(jié)合。指導學生形成團隊，并確定角色及角色任務。以企業(yè)產(chǎn)品設計引入項目，教師下發(fā)任務后，對任務目標及要點作相關介紹。學生對項目進行分析，了解完成任務需要具備的知識及能力，通過查閱資料及交流解決存在問題，準備需要的工具，并分工協(xié)作完成任務。教師在學生完成任務的過程中，適當輔導學生拓展思維并記錄過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，學生完成任務后，教師對完成過程及結(jié)果進行針對性點評。在這個過程當中，學生主動學習，協(xié)作學習，將學習的過程由模仿變成探索。教師雖然成了配角，但對于教學目標的實現(xiàn)依然重要。教師必須明確學生是否理解了任務要求，是否清楚自己的角色擔當。當學生遇到學習困難的時候，教師必須具備足夠的學識素養(yǎng)，才能應對各種不期而遇的問題。教師對于任務進度的把控也很重要，要及時提醒、激勵。對于快速完成任務的團隊，應予以表揚激勵并提供拓展思考。

（五）教學評價

教學評價不再以期末考試為主，而應注重過程評價。對學生在完成每個項目時在團隊中的表現(xiàn)進行監(jiān)控，包括參與程度、合作能力、完成速度、貢獻大小、項目完成質(zhì)量等方面，其中參與程度指的是學生是否能夠按照自己的角色分配，合理有效地完成相應角色任務，以及在任務完成過程當中的工作態(tài)度，參與熱情等;合作能力包括溝通能力、組織能力、協(xié)調(diào)能力、適應能力、糾錯能力等;完成速度指的是完成項目任務所需要的時間;貢獻大小基本上由角色決定，建議在完成不同的項目時，學生團隊的角色應進行輪換。除有教師評價外，還應該有自評，小組成員互評等評價構(gòu)成。不過這一評價機制也有明顯缺陷，就是主觀評價過多，容易影響評價的公正性，準確性。因此，最終的考核結(jié)果將綜合平時成績（出勤情況及課堂問答表現(xiàn)等）、期末考試（閉卷，考題均為作圖題）、項目完成情況考核等進行評定。如表3所示。其中項目完成環(huán)節(jié)的評價將綜合教師評價、組內(nèi)評價與自我評價，教師評價部分的評分依據(jù)如表4所示。

三、結(jié)語

過去，工程制圖課程更多強調(diào)圖樣的表達與制圖的技能，對于學生職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)較為欠缺。教學方式以理論授課為主，評價主要根據(jù)期末考試成績。基于CDIO理念對工程制圖課程的教學大綱進行改革重構(gòu)后，將更好地指導教師開展以學生為主體，以實踐引導理論的教學活動，并通過更為全面的評價機制對學生的學習效果進行有效評估。

通過此次基于CDIO理念改革工程制圖課程大綱，實踐課程內(nèi)容，總結(jié)CDIO理念中進行機械專業(yè)本科應用型人才培養(yǎng)過程中所需要的標準化的課程教學核心文件的經(jīng)驗。

以基于CDIO理念改革后的工程制圖教學大綱為指導，在該課程的教學實踐中取得了良好了效果，提高了學生的工程認知能力和實踐能力，為學生盡快適應崗位需求打下了良好的基礎。

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作者簡介：張挺（1977—），男，瑤族，廣西南寧人，北部灣大學高級講師，主要從事機械工程專業(yè)的教學與科研工作。

何永玲（1967—），女，漢族，廣西欽州人，北部灣大學教授，碩士生導師，研究方向為機械設計制造。

（責任編輯：御夫）