基于工程認證的圖學課程實踐與創(chuàng)新教學研究

韓志杰，石建玲，孫婷婷，高雪強

（河北科技大學，河北 石家莊）

圖學是一門古老的基礎學科，其涵蓋了工程教育的各個方面[1]。在高等教育中，圖學課程作為工科類學生的一門必修基礎課程，主要包括近機類專業(yè)的“機械制圖”以及非機類專業(yè)的“工程制圖”，教學內(nèi)容包括投影理論、制圖基礎知識以及圖樣表達等，要求學生能夠讀懂與繪制圖樣，培養(yǎng)學生具有空間形象思維能力和設計表達能力；結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)快速發(fā)展，衍生了“計算機繪圖”“工程CAD”和“三維產(chǎn)品造型與設計”等課程，要求學生熟練使用二維或三維繪圖軟件完成圖樣的繪制與表達。

為了保證圖學課程教學達到培養(yǎng)目標，同時滿足企業(yè)對高校畢業(yè)生的需求，許多高校實施工程教育專業(yè)認證。工程教育專業(yè)認證作為完善高等工程教育質(zhì)量保證體系，推進工程技術(shù)人才培養(yǎng)國際互認的重要環(huán)節(jié)，已成為我國高等工程教育的改革重點[2]。工程教育專業(yè)認證要求課程體系設置、辦學條件配置、師資隊伍配備等都圍繞學生畢業(yè)能力達到認證質(zhì)量標準要求這一核心任務展開，并強調(diào)建立以學生為中心和持續(xù)改進的課程教學質(zhì)量和活力。

圖學課程教學要滿足工程教育認證的要求，需要進行教學設計并開展教學實踐，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，提高學生創(chuàng)新能力，通過具體的教學活動或課程內(nèi)容來保證畢業(yè)要求的指標點落實，力求把工程教育認證的要求落實到工程圖學課程教學中，同時在圖學教學中融合項目教學法，完成基于成果目標導向的工程圖學課程教學設計，并通過改革課程考核方式評價學習效果，貫徹持續(xù)改進的認證理念。

一 圖學課程教學存在的問題

（一）企業(yè)對人才需求的變化，要求課程培養(yǎng)目標的改變

大型集團化工業(yè)公司對新員工的綜合素質(zhì)做了明確說明，要求具有創(chuàng)新思維和較高的技能水平[3]。具體對于工程圖學方面，企業(yè)要求畢業(yè)生具有較強的工程制圖、操作能力，具備很好的工程圖紙理解及表述能力，擅長用現(xiàn)代化的計算機繪制工程圖紙。對于高校畢業(yè)生來說，在學校學的圖學知識和能力難以快速學以致用，企業(yè)管理者認為高校畢業(yè)生設計出來的產(chǎn)品不切實際，不能滿足企業(yè)發(fā)展的實際需要。造成上述問題的原因主要是傳統(tǒng)圖學類課程教學往往是重視理論講授，缺少以實際產(chǎn)品作為目標來培養(yǎng)學生的實踐能力，不能夠很好地把所學到的知識正確、及時地運用到實際的產(chǎn)品設計中去，無法根據(jù)企業(yè)和社會發(fā)展的實際需求去正確定位教學的目標。

（二）教學方式的不合理，影響人才創(chuàng)新培養(yǎng)

長期以來，以學科和投入為導向是我國高等教育在教學實施、課程設置、考核評價等方面衡量的標準，按照現(xiàn)行的工程教育認證標準，審視原有的工程圖學課程的教學設計，以“教”為中心傳授知識的教學方法培養(yǎng)的學生，學生工程實踐環(huán)節(jié)嚴重欠缺，導致畢業(yè)生的工程實踐能力和設計能力較弱 ，缺少工程創(chuàng)新能力，達不到工程教育認證標準的學生畢業(yè)要求。

（三）教學內(nèi)容缺少實戰(zhàn)教學環(huán)節(jié)

工程教育認證對學生培養(yǎng)要求，重點體現(xiàn)在實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。然而，圖學的教學方式通常采用傳統(tǒng)說教式教學，學生只是針對課堂學習內(nèi)容完成輔助課后練習，掌握授課內(nèi)容，缺乏實戰(zhàn)式綜合性訓練，沒有把學到的知識綜合運用于實際工程。

二 工程認證下工程圖學課程的教學目標

工程認證下的教育是以OBE 為導向的教育，亦被稱為目標導向教育，要求學生明白學習目的，并以學生學習成果為最終目標[4]。為了達到該目標，要求教師從課程內(nèi)容出發(fā)，對該課程教學目的進行深入剖析、歸納，明確知道自己希望學生取得怎樣的學習成果，同時轉(zhuǎn)變觀念，在教學中以學生為主體，把學習過程落實到教學實踐環(huán)節(jié)，有效地幫助學生取得學習成果。

基于以上的問題，結(jié)合工程認證的目標，教育部工程圖學教學指導委員會對圖學教育的教學要求做了修訂，并發(fā)布了《普通高等院校工程圖學課程教學基本要求》。要求中指出，工程圖學課程培養(yǎng)學生對空間結(jié)構(gòu)的形象思維能力；培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性構(gòu)形設計能力，并特別指出，該課程最終目的是培養(yǎng)學生掌握科學思維方法，增強學生的工程和創(chuàng)新意識。根據(jù)圖學課程的特點和不同專業(yè)學時要求，精簡課堂內(nèi)容，拓展課外自主學習內(nèi)容。在教學工作開展過程中，堅持以學生的自主學習為主體，將知識學習與能力運用相結(jié)合，通過開展校企合作的教學模式，讓學生去企業(yè)中進行實習，真實地體會知識和能力的重要性。

三 圖學課程改革與實踐

（一）“以賽促教”培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識

高校學科競賽不僅是高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段，也是用人單位選拔人才的重要依據(jù)[5]。以圖學知識為基礎、培養(yǎng)創(chuàng)新意識的學生參與競賽，例如全國大學生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽以及“挑戰(zhàn)杯”中國大學生課外學術(shù)科技作品競賽等是最具影響力的全國性大學生賽事，已經(jīng)成為規(guī)模最大、參與者眾多、水平最高的學生競賽。同時，以這些賽事為基礎，衍生出同類競賽的省級賽、校級選拔賽等，也囊括了眾多大學生作品，學生參與積極性高。

高校教育中，以此為切入點，把大學生競賽作為平臺，與工程實際需求相結(jié)合，把競賽內(nèi)容分類匯總并進行提煉，有機地融入至圖學課程的教學中，弱化傳統(tǒng)說教式教學，在圖學教學過程中，增加以競賽內(nèi)容為驅(qū)動力、引導學生主動學習的教學方式，明確學習目的，把被動式學習升級為引導式學習，形成競賽驅(qū)動下的圖學創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法，如圖1 所示。該方法通過“以賽促教”的教學思路，為本課程的課程改革提供支持，同時制圖教師提供學習機會，提高教學水平；“以教致學”，通過教學方式的不斷改進，使學生對本課程學習具有主觀能動性，培養(yǎng)學生學習知識、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生個人創(chuàng)新意識，為競賽儲備人才；“賽學相應”，通過競賽反饋教學，實現(xiàn)“賽—教—學”三者之間相互促進，形成良性循環(huán)，最終提升課程教學及學生培養(yǎng)的質(zhì)量。

（二）以項目教學法開展工程圖學教學實踐

根據(jù)工程教育認證的理念，結(jié)合圖學課程體系，改革教學方法，力求把工程教育認證的要求落實到工程圖學課程教學中，構(gòu)建以學生為主體，提升能力為目標的項目教學，開展培養(yǎng)學生自主學習能力的教學方式。

以“機械制圖”課程為例，該課程最終要求學生能夠讀懂與繪制零件圖和裝配圖，以完成齒輪減速器零件圖與裝配圖為最終考核目標。在教學過程中，以繪制減速器裝配圖為項目總體目標，把減速器中的上箱蓋、下箱體、齒輪以及傳動軸等主要零部件作為子項目，融入包括組合體視圖、表達方法和零件圖等主要章節(jié)內(nèi)容教學中，要求學生以組隊形式完成手工繪圖，課下結(jié)合計算機二維繪圖和三維造型作為補充，實現(xiàn)項目教學貫穿于整個教學過程。在項目逐步展開時，對該項目內(nèi)容形成反復學習，形成前期由教師指導、中期學生間互評、后期學生團隊帶動的模式，逐步構(gòu)建以學生為主體，讓每一個學生都能夠達到課程要求，最終提升學生的讀圖繪圖能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。

（三）考核方式促進教學質(zhì)量提高

工程教育認證的重點是以學生為中心、 持續(xù)改進的教育理念，以學生的學習成果評價教學質(zhì)量、學生能力是否提升，“基于產(chǎn)出”的評價方法是推動課堂教學改革極為有效的手段[5～6]。基于上述驅(qū)動教學和項目教學，需要改進學生考核方式，以學生所學圖學課程內(nèi)容的呈現(xiàn)結(jié)果作為評價指標，結(jié)合實踐過程中的表現(xiàn)和創(chuàng)新能力作為參考，形成新的適于專業(yè)認證下圖學課程考核方法。

圖學課程教學初期以教師課堂講授為主，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑胶椭v授式結(jié)合的方式，課堂以學生為主體，引導學生課堂提問、課堂討論等，結(jié)合課外的在線自學、課后作業(yè)與階段性項目進展等共同實施。教學效果的評價綜合考核由平時成績、期末考試成績和項目完成度作為指標，分別賦予不同的比例，其中平時成績主要反映在線課堂自學進展、課后作業(yè)完成度、課堂討論活躍度等方面，由授課教師在教學過程中完成評定，項目完成度以項目進展中分階段完成度及完成效果作為評價指標，由學生間及組間互評成績作為參考，具體實施見表1。在考核中，學習過程的考核作為評價因素之一，使其占總評成績的30%～40%，同時項目進展過程考核占總評成績20%左右。課程結(jié)束后，需要完成學生對課程的評價以及課程內(nèi)容對畢業(yè)要求的貢獻度，根據(jù)學習效果由教學團隊制定下一學年教學計劃和改進措施，不斷提高工程圖學教學質(zhì)量，持續(xù)推動課堂教學改革。

表1 圖學課程過程化評價實施表

四 改革實踐效果

針對機械類學生部分班級，在學習制圖課程的過程中，以實際競賽的試題或作品為例，引入項目教學中。通過兩年的實踐，其效果主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（一）課堂教學氛圍活躍

引入項目式教學，并實施過程化考核，相對于原有說教式授課，學生能夠積極主動與老師互動，提高和促進了學生的學習主動性、積極性和參與性，相比于傳統(tǒng)的“一卷定終身”而言，給了學生更多的學習信心，激發(fā)了學生的求知欲，有效地調(diào)動了課堂學習氣氛，提高了課堂效率。

（二）參加大學生競賽預選賽積極性提高

在授課過程中，通過以參與競賽方式作為引導，明確各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽的選拔方式，并以競賽內(nèi)容作為真實案例融入教學中，學生在競賽預選賽選拔過程中表現(xiàn)積極，相對于前幾屆學生的參與度大大提高，學生作品質(zhì)量也相應有所提升。

（三）期末成績有大幅提高

實施了過程化考核的班級平均成績及每個分段的成績均要高于其他班級，而不及格率也低于其他班級，并且在結(jié)課時的課程認識調(diào)查中，大部分同學對課程教學目的及應用有明確認識。同時，考核方式的轉(zhuǎn)變促進教師授課方式的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換可以提高課堂上知識傳遞的效率，這不僅使得枯燥的授課氛圍變得活躍，還使得學生對圖學相關(guān)知識的理解變得更加透徹，對那些空間思維能力不是很好的學生也提供了很大的幫助。

五 結(jié)束語

從工程教育認證中以學生為中心出發(fā)，對圖學課堂教學進行改革，引入競賽內(nèi)容作為制圖教學項目驅(qū)動，形成“以賽促教”“以教致學”“賽學相應”的培養(yǎng)新模式，從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐意識。在教學過程中實施過程化考核，對學生課堂情況、平時作業(yè)、項目進展等進行量化考核，重點培養(yǎng)學生徒手繪圖能力、機件表達能力、零件圖和裝配圖繪制等能力，獲得了更好的課堂教學效果和更高的課程目標達成度，達到了更好的教學目的，培養(yǎng)出了既有理論基礎又有實際技能的人才。