構(gòu)建基于OBE的立體化制圖教學(xué)新體系

張京英，楊 薇，佟獻(xiàn)英，張 輝，張 彤

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構(gòu)建基于OBE的立體化制圖教學(xué)新體系

張京英，楊 薇，佟獻(xiàn)英，張 輝，張 彤

(北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081)

以機(jī)械工程大類的“機(jī)械制圖”課程為載體，以成果導(dǎo)向教育(OBE)理念為牽引，以課內(nèi)教學(xué)為主線，整合和挖掘課外教學(xué)資源，依托“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)手段，搭建了基于主動(dòng)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的“線上線下融合式教學(xué)平臺(tái)”；構(gòu)建了“課內(nèi)與課外相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合、必修課與開放實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合、教師與學(xué)生相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合”的全方位立體化制圖教學(xué)新體系。經(jīng)過7年的教學(xué)實(shí)踐及逐步完善，適度解決了課內(nèi)學(xué)時(shí)有限、生師比高、實(shí)踐教學(xué)欠缺、課外輔導(dǎo)力量不足、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等長期困擾工程類基礎(chǔ)課教學(xué)中的難題，收到了良好的教學(xué)效果，為工程類基礎(chǔ)課程教學(xué)提供改革思路。

圖學(xué)教育；成果導(dǎo)向教育；工程圖學(xué)；混合教學(xué)；新體系

工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)3個(gè)基本理念，其對(duì)引導(dǎo)和促進(jìn)專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。成果導(dǎo)向教育(outcome based education，OBE)亦稱能力導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向或需求導(dǎo)向教育，作為一種先進(jìn)的教育理念已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念，且被工程教育專業(yè)認(rèn)證采納。用OBE理念引導(dǎo)我國工程教育改革，具有現(xiàn)實(shí)意義[1]。

“工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”注重能力的培養(yǎng)和業(yè)界需求，對(duì)課程的培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高的要求。華盛頓協(xié)議對(duì)畢業(yè)生的基本要求是必須掌握一定的數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)具備解決復(fù)雜工程問題以及設(shè)計(jì)復(fù)雜工程系統(tǒng)的潛在能力以及現(xiàn)代工具的應(yīng)用能力——能在復(fù)雜工程活動(dòng)中創(chuàng)建、選擇并應(yīng)用合適的技術(shù)、資源、現(xiàn)代工程與IT工具，包括預(yù)測和建模等；同時(shí)還要求畢業(yè)生必須富有社會(huì)責(zé)任感，意識(shí)到工程與環(huán)境及可持續(xù)性之間的重要性，具有良好的職業(yè)道德，具有團(tuán)隊(duì)工作能力、溝通交流能力、項(xiàng)目管理能力和商業(yè)意識(shí)、自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)意識(shí)等。這體現(xiàn)了社會(huì)發(fā)展對(duì)人才知識(shí)、能力和素質(zhì)的普遍要求，與當(dāng)前社會(huì)需求及學(xué)生發(fā)展相適應(yīng)，為制定工科人才培養(yǎng)方案和本科培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供借鑒和啟示。工程圖學(xué)課程作為工程教育的先導(dǎo)課程對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)具有重要的地位和作用[2]。北京理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室以機(jī)械工程大類的“機(jī)械制圖”課程為載體，以O(shè)BE的教育理念為牽引，參照國外一流大學(xué)的教學(xué)理念和模式，強(qiáng)化師生互動(dòng)、生生互動(dòng)和實(shí)踐教學(xué)，在工程基礎(chǔ)課中改革和創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)新模式，充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，構(gòu)建了以課內(nèi)教學(xué)為主線，課內(nèi)與課外相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合、必修課與開放實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合、教師與學(xué)生相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合[3]的全方位立體化制圖教學(xué)新體系(圖1)，適度解決了課內(nèi)學(xué)時(shí)有限、生師比高、實(shí)踐教學(xué)欠缺、課外輔導(dǎo)力量不足、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等長期困擾工程類基礎(chǔ)課教學(xué)中的難題；以制圖類學(xué)科競賽促學(xué)、促教，持續(xù)改進(jìn)，構(gòu)建了課程改革、實(shí)踐教學(xué)及學(xué)科競賽一體化的人才培養(yǎng)新模式。

圖1 立體化制圖教學(xué)新體系

1 以業(yè)界需求為導(dǎo)向，整合教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制圖與計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件一體化教學(xué)

信息技術(shù)的發(fā)展為傳統(tǒng)制造業(yè)所涉及的各種技術(shù)帶來了沖擊與改變。多元化計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(computer aided X, CAX)包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computer aided design，CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(computer aided process planning，CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助工程(computer aided engineering，CAE)等技術(shù)，其替代了原有的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模式，使設(shè)計(jì)、裝配等繁瑣流程可以借助計(jì)算機(jī)完成[4]。如今計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件已融入到工程圖學(xué)課程的教學(xué)之中。

工程圖學(xué)課程的基本任務(wù)是培養(yǎng)構(gòu)形、表達(dá)、讀圖及制圖能力，每種能力中既有對(duì)二維也有對(duì)三維能力的要求。我國高校對(duì)于在工程圖學(xué)課程中引入三維幾何建模教學(xué)采用“外掛式、分段式、融合式”等方式[5-6]，“外掛式”、“分段式”教學(xué)多是將工程制圖傳統(tǒng)教學(xué)、計(jì)算機(jī)二維繪圖(AutoCAD等)和三維設(shè)計(jì)軟件(Inventor、Solidworks、UG等)課程分別設(shè)置在不同學(xué)期進(jìn)行，學(xué)生在學(xué)習(xí)各課程之間相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)遺忘，教師在傳統(tǒng)制圖理論教學(xué)中常使用實(shí)物模型或制作電子立體模型幫助學(xué)生理解“二維圖”與“三維物”之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由于立體模型的數(shù)量有限，不足以覆蓋到教材和習(xí)題集中涉及的全部內(nèi)容。“融合式”引入的思想是將三維建模的原理、方法和技能融入、滲透到工程圖學(xué)課程中，形成新的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和過程[6]，課程之間相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)可相互支撐。

北京理工大學(xué)以多學(xué)時(shí)“機(jī)械制圖”課程為依托，打破傳統(tǒng)制圖課程與計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件課程教學(xué)的界限，整合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制圖與計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件的一體化教學(xué)。

1.1 《機(jī)械制圖I》中的一體化教學(xué)

借助計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件，將傳統(tǒng)制圖教學(xué)中“由二維想三維”的“讀圖”過程用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維呈現(xiàn)，并通過投影生成工程圖將“由三維畫二維”的“畫圖”過程進(jìn)行二維表達(dá)。

在“立體的截交、相貫、組合體、圖樣畫法”等教學(xué)環(huán)節(jié)，穿插講授三維設(shè)計(jì)軟件的三維建模和二維投影表達(dá)。三維建模的過程就是運(yùn)用“形體分析法”中“讀圖”過程的三維呈現(xiàn)，學(xué)生在建模的過程中能更深刻地理解“形體分析法”的意義和作用，同時(shí)對(duì)尺寸的分類以及尺寸標(biāo)注的要求有較深刻的理解；通過投影生成工程圖，可更好地體會(huì)“三等規(guī)律”的含義以及圖線、線框與立體結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可與“由二求三”尺規(guī)作圖進(jìn)行對(duì)比，自我檢驗(yàn)讀圖、繪圖正確性。

學(xué)生掌握了三維設(shè)計(jì)軟件，便可根據(jù)二維視圖進(jìn)行三維建模，全方位動(dòng)態(tài)地觀看立體，使二維圖樣“立”起來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過投影生成二維工程圖檢驗(yàn)三維建模的正確性。傳統(tǒng)制圖教學(xué)與三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)互相促進(jìn)、相得益彰(圖2)。

圖2 組合體的三維建模及工程圖

在講授“制圖國標(biāo)及平面圖形繪制”時(shí)，及時(shí)講授用AutoCAD繪制平面圖形，通過“圖幅、圖框、線型、線寬、字體樣式、尺寸樣式”等的正確設(shè)置，及時(shí)復(fù)習(xí)、鞏固國標(biāo)中的相關(guān)規(guī)定；通過正確完成幾何圖形的繪制復(fù)習(xí)、鞏固幾何作圖的要點(diǎn)、同時(shí)完成二維繪圖軟件的教學(xué)，二者相輔相成，加深印象。

在講授圖樣畫法時(shí)，再次利用AutoCAD繪制剖視圖，并與尺規(guī)作圖以及三維設(shè)計(jì)軟件投影練習(xí)一同鞏固和強(qiáng)化圖樣畫法教學(xué)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)制圖與計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件一體化教學(xué)，如圖3所示。

圖3 《機(jī)械制圖I》的一體化教學(xué)

北京理工大學(xué)《機(jī)械制圖I》共48學(xué)時(shí)(第一學(xué)期)，含16學(xué)時(shí)上機(jī)和尺規(guī)繪圖實(shí)踐。在完成“幾何作圖、組合體、圖樣畫法”3次尺規(guī)作圖大作業(yè)和習(xí)題集小作業(yè)的基礎(chǔ)上，還要完成“幾何作圖、圖樣畫法” 2次AutoCAD電子作業(yè)和“截交相貫、組合體、圖樣畫法” 3次Inventor (或UG)電子作業(yè)。期末總評(píng)成績的構(gòu)成：15%尺規(guī)作業(yè)(含考勤)+15%電子作業(yè)+70%期末考試。

1.2 在《機(jī)械制圖II》中的一體化教學(xué)

以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的理念整合機(jī)械制圖(II)的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生完成涵蓋標(biāo)準(zhǔn)件、常用件、軸系、各類典型零件和裝配體的學(xué)習(xí)以及零件圖和裝配圖的繪制，分階段完成裝配體(如：齒輪油泵或齒輪減速箱)的全套建模、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真以及生成工程圖，如圖4所示。

圖4 《機(jī)械制圖II》的一體化教學(xué)

(1) 充分利用Inventor(或UG)三維設(shè)計(jì)軟件中標(biāo)準(zhǔn)件庫的強(qiáng)大資源及設(shè)計(jì)加速器的功能，完成螺紋緊固件及軸系中相關(guān)零件的建模、調(diào)用、裝配和投影，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)常用標(biāo)準(zhǔn)件的國標(biāo)代號(hào)、規(guī)格尺寸、結(jié)構(gòu)、用途以及裝配關(guān)系和投影的認(rèn)知。

(2) 用AutoCAD繪制零件工程圖，鞏固典型零件的表達(dá)及零件圖中相關(guān)內(nèi)容。

(3) 對(duì)裝配體中各零件進(jìn)行三維建模并生成二維零件工程圖，使學(xué)生充分理解各類零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸標(biāo)注及投影表達(dá)。

(4) 通過虛擬裝配并生成裝配工程圖，深刻理解零件在裝配體中的位置和作用，掌握裝配工程圖的繪制。

(5) 通過運(yùn)動(dòng)仿真及拆裝動(dòng)畫，深入了解裝配體的工作原理及裝配過程，提高工程認(rèn)知。

這種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式一體化教學(xué)，不但使二維工程圖樣“立”起來，還能“動(dòng)”起來，二維工程圖樣不再是抽象和難以想像的。很多學(xué)生對(duì)三維模型進(jìn)行精心渲染并對(duì)制作的裝配體工作原理運(yùn)動(dòng)仿真和拆裝動(dòng)畫配樂，使三維表達(dá)有聲有色。傳統(tǒng)的制圖理論教學(xué)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)手段教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，使教學(xué)不再是枯燥難懂的，而是生動(dòng)、有趣、有吸引力的，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

《機(jī)械制圖II》共48學(xué)時(shí)(第二學(xué)期)，含16學(xué)時(shí)上機(jī)和尺規(guī)繪圖實(shí)踐學(xué)時(shí)，其中部分上機(jī)實(shí)踐以項(xiàng)目小組課外完成。在完成習(xí)題集小作業(yè)的基礎(chǔ)上，再分別完成1張AutoCAD零件圖、螺紋緊固件尺規(guī)圖、A2齒輪油泵裝配圖尺規(guī)圖以及螺紋緊固件連接及軸系裝配三維電子作業(yè)以及一套裝配體項(xiàng)目作業(yè)，課程結(jié)束前進(jìn)行小組匯報(bào)展示。期末總評(píng)成績的構(gòu)成：20%尺規(guī)作業(yè)+20%電子作業(yè)(含項(xiàng)目作業(yè))+60%期末考試。

1.3 在《數(shù)字化設(shè)計(jì)表達(dá)實(shí)訓(xùn)》實(shí)踐周中強(qiáng)化項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)

以裝配體為起點(diǎn)進(jìn)行測繪或以裝配圖為起點(diǎn)進(jìn)行拆畫，以小組為單位完成《機(jī)械制圖II》中裝配體項(xiàng)目全套作業(yè)，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教學(xué)中強(qiáng)化過程管理，注重能力的培養(yǎng)和協(xié)作學(xué)習(xí)，使所學(xué)知識(shí)得以融會(huì)貫通。

實(shí)踐周(一周)32學(xué)時(shí)，課程結(jié)束時(shí)各小組匯報(bào)、展示學(xué)習(xí)成果，注重能力培養(yǎng)和協(xié)作學(xué)習(xí)，鞏固教學(xué)效果。

2 引入基于OBE能力培養(yǎng)的教學(xué)理念及團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)模式

如前所述，在傳統(tǒng)制圖教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上又增加了計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)，如此多的教學(xué)內(nèi)容和作業(yè)量在沒有增加學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)上若沿用以往的教學(xué)模式是難以完成的。為此，引入基于OBE能力培養(yǎng)的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”同伴式學(xué)習(xí)的教學(xué)理念，特別是在《機(jī)械制圖II》中，依托三維設(shè)計(jì)軟件，以裝配體為載體設(shè)計(jì)項(xiàng)目作業(yè)，各班分成項(xiàng)目小組完成裝配體的三維建摸、虛擬裝配、工作原理運(yùn)動(dòng)仿真及拆裝動(dòng)畫，并投影生成零件工程圖和裝配工程圖。

教師提前在第二學(xué)期初公布項(xiàng)目作業(yè)并確定學(xué)習(xí)成果，使得最終學(xué)習(xí)成果既是OBE的終點(diǎn)又是起點(diǎn)。隨著教學(xué)內(nèi)容的深入，分段布置階段作業(yè)，如圖4所示。各項(xiàng)目組組長負(fù)責(zé)分解任務(wù)，組員分工合作，共享三維建模零件完成項(xiàng)目作業(yè)。在項(xiàng)目完成過程中，同學(xué)之間必須充分溝通，互相協(xié)作，一個(gè)錯(cuò)誤的尺寸或建模都會(huì)影響到其他同學(xué)的裝配和最終作業(yè)的完成，因此必須要有團(tuán)隊(duì)精神和責(zé)任心，形成團(tuán)隊(duì)協(xié)作的學(xué)習(xí)模式。在課程結(jié)束前各小組匯報(bào)展示，且互評(píng)打分，可進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和再認(rèn)識(shí)(圖5)。

圖5 小組匯報(bào)展示

3 依托“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)手段，搭建基于主動(dòng)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的線上線下融合式教學(xué)平臺(tái)，探索以學(xué)生為中心的教學(xué)新模式

以學(xué)生為中心，要解決學(xué)生“學(xué)”的問題。在未增加學(xué)時(shí)的情況下增加了計(jì)算機(jī)二維和三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)內(nèi)容，必須將課堂教學(xué)延伸到課外方可完成教學(xué)任務(wù)。MOOC為解決問題提供了有效的技術(shù)手段。

本文教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)教學(xué)需求在“中國大學(xué)MOOC”平臺(tái)(http://www.icourses.cn/)開設(shè)了《工程圖基礎(chǔ)及數(shù)字化構(gòu)型》和《機(jī)械制圖及數(shù)字化表達(dá)》慕課課程，分別對(duì)應(yīng)北京理工大學(xué)《機(jī)械制圖I》和《機(jī)械制圖II》本科課程。

3.1 課前預(yù)習(xí)、自測，課內(nèi)加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用

將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)以授課視頻的形式上傳到慕課在線課程平臺(tái)，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)，充分利用線上教學(xué)資源完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。慕課教學(xué)可使學(xué)生按照自身需求隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)請(qǐng)教，并能反復(fù)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

通過在線完成選擇、判斷等客觀自測題，并由系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)批改，從而督促和檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。客觀自測題可提供多次答題機(jī)會(huì)，以鞏固學(xué)習(xí)效果。

線下的課堂教學(xué)則增加討論和實(shí)踐的時(shí)間比例，側(cè)重解題、繪圖、上機(jī)操作實(shí)踐指導(dǎo)，以綜合例題覆蓋相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，突出知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用。

課內(nèi)學(xué)時(shí)有限，課外以學(xué)習(xí)小組形式同伴式學(xué)習(xí)，互相幫助，充分討論，共同提高。這樣線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教育理念，可有效提高學(xué)習(xí)效果。

3.2 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件個(gè)性化“翻轉(zhuǎn)”教學(xué)

由于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的掌握程度差異較大，很難“齊步走”，必須采用個(gè)性化教學(xué)。因此，計(jì)算機(jī)二維及三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)內(nèi)容采用依托慕課的翻轉(zhuǎn)課堂形式：學(xué)生根據(jù)自己的速度學(xué)習(xí)指定的教學(xué)視頻，根據(jù)作業(yè)要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)在線提交電子作業(yè)，并在指定時(shí)間參加互評(píng)。互評(píng)的過程也是再學(xué)習(xí)的過程。教師在課內(nèi)教學(xué)中的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)作業(yè)題目，給定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，指出軟件操作中的要點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生操作中遇到的困難和具體問題進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo)。

3.3 后臺(tái)數(shù)據(jù)、在線答疑，多種資源助力教學(xué)

慕課后臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可幫助教師及時(shí)了解學(xué)生的在線學(xué)習(xí)狀況，以便有針對(duì)性地開展教學(xué)；教師的答疑，從線下的見面答疑擴(kuò)展到利用線上的討論區(qū)與學(xué)生互動(dòng)，以及利用微信、QQ、郵件等多種形式個(gè)性化在線答疑，線上線下師生充分互動(dòng)，能有效促進(jìn)師生之間、學(xué)生之間資源共享、互動(dòng)交流以及學(xué)生自主式與協(xié)作式學(xué)習(xí)。

為了幫助學(xué)生提高工程認(rèn)知，在慕課中增加了學(xué)生欠缺的機(jī)加工相關(guān)視頻；慕課中展示學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)，以榜樣的力量激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生對(duì)工程的熱愛。

為了更好地與線下教學(xué)對(duì)接，采用基于慕課的異步SPOC[7-8]，發(fā)布時(shí)間靈活，并可有針對(duì)性地增加教學(xué)資源。同時(shí)，借助“北理在線——樂學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課堂平臺(tái)以及我校建設(shè)的國家級(jí)《工程制圖》精品共享課的網(wǎng)絡(luò)資源輔助教學(xué)，搭建了線上線下融合式一體化教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和自學(xué)能力。

4 選修課和“第二課堂”助力教學(xué)改革，競賽檢驗(yàn)，促學(xué)促教，持續(xù)改進(jìn)

4.1 開設(shè)制圖類實(shí)驗(yàn)選修課和開放實(shí)驗(yàn)課——加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生的工程素質(zhì)

為了提高制圖實(shí)踐能力，在課內(nèi)加大了實(shí)踐教學(xué)的比例，課外開設(shè)以實(shí)踐教學(xué)為主的《基于制圖的二維和三維工程能力訓(xùn)練》的開放實(shí)驗(yàn)課和實(shí)驗(yàn)選修課，彌補(bǔ)課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)欠缺的問題，進(jìn)一步強(qiáng)化和完善實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程素質(zhì)，使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。

4.2 參加制圖類學(xué)科競賽，促學(xué)促教，持續(xù)改進(jìn)

積極組織參加北京市及全國制圖類學(xué)科競賽以及機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)競賽，既可使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出，以點(diǎn)帶面，帶動(dòng)和激發(fā)周圍學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又可發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題和不足，從而檢驗(yàn)教學(xué)成果，以賽促學(xué)，以賽促教，持續(xù)改進(jìn)。

北京理工大學(xué)2014至2018年連續(xù)5年組織參加全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽，2015至2018年連續(xù)4年參加北京市大學(xué)生工程設(shè)計(jì)表達(dá)競賽，均獲得團(tuán)體一等獎(jiǎng)和諸多單項(xiàng)獎(jiǎng)。這些脫穎而出的優(yōu)秀學(xué)生在后續(xù)的機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽以及一系列學(xué)科競賽中都成為骨干力量。

4.3 組建學(xué)生學(xué)習(xí)型社團(tuán)，助力教學(xué)改革

以高年級(jí)制圖類競賽獲獎(jiǎng)學(xué)生為主體組建學(xué)生學(xué)習(xí)型社團(tuán)。學(xué)生們?cè)诮處煹闹笇?dǎo)下利用課外時(shí)間深入鉆研計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件，組隊(duì)參加數(shù)字化設(shè)計(jì)等系列科創(chuàng)活動(dòng)和比賽；并組織對(duì)低年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行課外輔導(dǎo)和培訓(xùn)，形成“第二課堂”；自發(fā)組織3D打印比賽并協(xié)助組織校級(jí)制圖比賽，助力教學(xué)改革。每期參加社團(tuán)活動(dòng)的低年級(jí)學(xué)生可達(dá)200余人，在各教學(xué)班的項(xiàng)目小組的學(xué)習(xí)中成為骨干、高手，起到了很好的帶動(dòng)作用。學(xué)生完成的項(xiàng)目作業(yè)以及小組展示的作業(yè)作品無論是三維設(shè)計(jì)建模、裝配、運(yùn)動(dòng)仿真，還是生成的二維工程圖表達(dá)，質(zhì)量逐年提高。同伴式學(xué)習(xí)，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，彌補(bǔ)課內(nèi)學(xué)時(shí)有限和課外輔導(dǎo)力量不足的問題，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

5 效果與展望

“基于OBE的立體化制圖教學(xué)新體系”貫徹了工程教育專業(yè)認(rèn)證的3個(gè)基本理念“成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”。從2011年起，經(jīng)過7年多的摸索與實(shí)踐，已逐步完善，每年有500余名北京理工大學(xué)機(jī)械工程和車輛工程大類學(xué)生從中受益，至今已累計(jì)3500余人。該體系的教學(xué)效果未以學(xué)習(xí)成績作簡單對(duì)比，是因?yàn)橥唤處熗瑫r(shí)授課的班級(jí)之間也會(huì)出現(xiàn)整體分?jǐn)?shù)存在差異的情況。本教學(xué)體系更關(guān)注學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)效果和作業(yè)完成的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)。該體系環(huán)環(huán)相扣、互相支撐方能較好地在有限的課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)完成如此大量的教學(xué)任務(wù)。新體系的正常運(yùn)行還需要學(xué)校的政策支持以及教師更多的辛勤付出。

該體系中的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)思想已在《工程圖基礎(chǔ)及數(shù)字化構(gòu)型》和《機(jī)械制圖及數(shù)字化表達(dá)》2門慕課中有所體現(xiàn)。其中《機(jī)械制圖及數(shù)字化表達(dá)》已被認(rèn)定為國家級(jí)精品在線開放課程。

以課內(nèi)教學(xué)為主線，課內(nèi)與課外相結(jié)合，教師與學(xué)生相結(jié)合，使制圖課程教學(xué)逐步實(shí)現(xiàn)從灌輸課堂走向?qū)υ捳n堂、從封閉課堂走向開放課堂、從知識(shí)課堂走向能力課堂、從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合轉(zhuǎn)變、從重教輕學(xué)向教主于學(xué)轉(zhuǎn)變，探索新型工程人才培養(yǎng)的新模式，為培養(yǎng)未來優(yōu)秀的工程類人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 李志義. 解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念(OBE) [J]. 中國高等教育, 2014(17): 7-10.

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[3] 楊薇, 張京英, 張輝, 等. 機(jī)械制圖三結(jié)合實(shí)踐教學(xué)模式的探索[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 35(1): 127-130.

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Constructing a New System of Three-Dimensional Engineering Graphics Teaching Based on OBE

ZHANG Jing-ying, YANG Wei, TONG Xian-ying, ZHANG Hui, ZHANG Tong

(School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

Based on a new system of integrated mechanical engineering teaching within an Engineering Graphics curriculum, following the outcome-based-education (OBE) concept as a key guideline, mainly relying on in-classroom format of teaching, integrating and exploring additional extracurricular teaching resources, this study constructs an “online-to-offline integrated teaching platform” that promotes students’ ability and motivation for learning using various “Internet+” technologies and tools. This new and all-around multi-dimensional Engineering Graphics teaching system “integrates in-class learning and after-class learning, combines online tools and offline tools, brings together mandatory courses and open-ended hands-on experiment courses, bonds teachers with students, and integrates theory and practice.” Through seven years of practical teaching experience, the system has gradually improved, and could reasonably resolve some common problems that have previously troubled lots of teachers of fundamental-level engineering curriculum--problems such as insufficient scheduled hours in class, excessively high student-teacher ratio, lack of hands-on experiments or practice, insufficient after-class supplementary assistance, and students’ relatively low self-motivation in learning. Decent teaching results have been observed through the new system, and can provide some reformatory ideas for teaching basic engineering curricula.

graphics education; outcome based education (OBE); engineering graphics; mixed teaching; new system

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2019010201

A

2095-302X(2019)01-0201-06

2018-06-06；

2018-07-01

張京英(1963-)，女，北京人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造及其自動(dòng)化、工程圖學(xué)、CAD等。E-mail：zjy2721@bit.edu.cn