任務驅動式應用型本科機械制圖CAD課程教學模式探索

孫夢馨 馮勇 鄭璐愷 方錫武

[摘 要] 現代工業領域對應用型人才的需求急劇增加，為了提高學生的實踐應用能力及科學素養，在傳統的本科機械制圖CAD課程中引入了任務驅動式的教學模式，以“塊與屬性”這一學習模塊為例，探索從課前網絡自學，到課上教師直觀演示，再到科研項目子任務布置，學生分組認領項目任務，師生互動交流合作完成不同梯級的任務并由學生進行完成情況匯報，最后由教師總結，提煉重點與難點的創新課堂模式。實踐效果證實，在機械制圖CAD課程中采用任務驅動式教學符合工程教育認證的要求，貼近00后大學生的個性與思維，提升了課堂教學效率，值得進一步推廣運用。

[關鍵詞] 任務驅動式教學;機械制圖;應用型人才

[基金項目] 南京工程學院高層次引進人才科研啟動基金（YKJ201901）與江蘇省青藍工程優秀教學團隊資助的研究成果

[作者簡介] 孫夢馨（1989—），男，江蘇常州人，博士，南京工程學院機械工程學院講師（通信作者），主要從事精密驅動、機械設計研究;馮 勇（1975—），男，重慶人，博士，南京工程學院機械工程學院院長，教授，主要從事先進制造、機械工程研究。

[中圖分類號] G642.41 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0247-03 ? ?[收稿日期] 2019-09-20

一、引言

近年來，由于國內新興工業領域對高素質、應用型人才的需求急劇增加，高等教育在提升學生專業性的同時，越來越注重培養學生的應用性、職業性與實踐性。為此，國外諸多院校以培養高學歷的專門型人才為目標，推出了備受好評的雙元制高等教育模式下的應用科技大學“學士”。新的培養模式對學生的理論水平與實操經驗提出了更高的要求，需要學生在完成基礎理論知識學習的基礎上，具備獨立完成科研或工程項目的能力，在工業產品開發的工程中融入創新思維以及變革意識[1]。近年來，國內院校針對早先重理論輕實踐的教學狀態也進行了相關的改革，一方面從源頭上，加強了教師隊伍的實踐教學水平，另一方面從教學內容上，在教學大綱的修訂中引入了更多地以工程應用為導向的課程，在課程理論知識教學的基礎上，增加了更多的實踐教學環節以及校企聯合工程活動[2，3]。

在傳統課堂中引入任務驅動式的教學模式，是應用型大學課程改革的主要手段之一。傳統課程作為課程改革的主戰場，是改革成效的試金石[4，5]。本文以我校機械工程領域專業本科機械制圖課程CAD教學模式的探索為例，分析了適應新形勢的教學策略，介紹了運用于CAD課堂中的任務驅動式教學[6]的具體實施方式以及教學實例。

二、工程教育對機械制圖CAD課程的要求

工程制圖課程是將理論與實踐高度結合的經典工學基礎課程，對照工程教育以及本校機械專業學生畢業需要具備的指標點，并結合課程自身的發展趨勢，該課程在實施中需要著重培養學生的以下能力。

1.培養學生的空間思維、識圖、繪圖的工程實踐能力，并且將工程制圖專業知識應用于實際工程機械裝備、智能制造裝備等領域解決相關復雜工程問題。

2.能夠將工程機械裝備、智能制造裝備等復雜問題轉化為工程制圖可以表達的形式，從圖紙中分析得到有效結論。

3.能夠針對工程應用，進行特定需求設計，繪制圖紙，并在圖紙設計中體現創新意識。

4.能夠使用現代工程工具和信息技術工具，例如二維三維CAD建模軟件對裝備制造過程進行建模、預測、模擬和優化。

三、00后學生群體特點與相應教學策略

機械制圖CAD課程的學生對象主要是大一學生，他們已經具有了機械制圖的基礎知識，然而對于復雜的工程圖的識別與繪制能力還較為欠缺，機械專業知識薄弱。在開展應用型人才教育的過程中，需要對新入學的00后學生群體特點有大概的了解。結合課堂實踐教學，總結該學生群體特點主要包括：第一，新生代的學生普遍關注國家大事，具有渴望成功的心態，然而做事時缺乏耐性，缺少嚴謹治學的作風;第二，剛走出高中的學生對于枯燥的理論知識學習感到厭倦，更喜愛進行動手實踐操作性的學習;第三，受應試教育思想的影響，本科低年級學生的自學能力還比較差，需要老師進行適時的引導，小組合作學習能力比較強。

針對新學情，在機械制圖CAD課程教學中制定了針對性教學策略，可以分為四個層面。

1.從思維層面上，做到因材施教。其含義在于，根據不同學生的認知水平、學習能力以及自身素質，選擇適合學生特點的學習方法來進行針對性的教學。具體到課程教學上，可以在課前布置自學測驗，根據測驗結果，對學生進行分組，選擇有梯度、難度各異的項目任務分配給不同的組別完成。

2.從理念和方法層面上，做到理實結合。其含義在于，在工程教育中，強調理論和實踐相結合，針對具體工程背景，向學生介紹相應制圖理論知識。具體到實踐課堂上，可以講科研項目分割為易于實施任務教學的工程實踐案例，在理論知識教學的基礎上，以學生為主題展開任務驅動式教學。

3.從手段和過程層面上，做到由淺入深。其含義在于，在課堂教學中，通過一些簡單的基本操作入手，循序漸進，逐步啟發學生深入理解掌握進階知識。具體到教學單元上，以CAD中“塊與屬性”一節的教學為例，可以由學生熟悉的、感興趣的圖形引入“塊與屬性”的基本操作方法，通過多個工程實例的講解，加深學生對整節課中的重點難點的理解，掌握塊命令以及屬性編輯的使用方法。

4.從結果層面上，做到融會貫通。其含義在于，在完成基本教學后，啟發學生在熟練掌握課堂知識的基礎上，針對具體的工程案例熟練調用所學知識點。具體到教學形式上，可以通過不同任務布置，組織學生開展分組競賽法，合作與競賽并舉，使學生在動手實踐的過程中主動的轉化、吸收所學知識，最終達到能靈活應用所學知識應對不同的工程問題的效果。

四、任務驅動式教學具體方法

為了更好地開展實施任務驅動式的教學，在工程教育要求學生需要具備的能力以及上節四個層面的教學策略的指引下，總結并采用了以下一系列任務驅動式的教學方法。

1.課前自學法。通過微課、雨課堂、藍墨云班課等在線教育平臺在課前提供自學材料，布置自學任務，通過習題的設置來檢測學生對新舊知識的掌握程度。

2.直觀演示法。在課堂上通過與學生密切相關的實際例子引入新課（如動漫人物的CAD繪制方法等），直觀的進行知識的講授與操作的演示，通過學生感興趣的話題以及簡單的操作引起學生學習的興趣。

3.任務教學法。從課題組承擔的科研項目中分割部分與CAD制圖相關的子任務，由老師闡述任務背景，明確任務的執行對象，和學生一起探討解決問題的思路。探討結束后，形成難度梯度不同的子任務，由學生分組領取任務完成。

4.互動式教學法。學生分組認領不同的任務后，合理分工，合作完成任務，并在課堂上進行展示，教師在每組學生展示完后，予以適當的點評，提煉該任務中的重點與難點。教師按照每組學生完成任務的時間以及完成質量進行評分，作為課程的形成性評價內容之一。

五、任務驅動式的教學設計實例

以機械制圖CAD教學中“塊與屬性”一節的內容為例，說明任務驅動式教學方法的具體設計。

1.通過網上課程的自學，掌握“定義圖塊”的方法與步驟，學完后完成網上的課前小測試，題目類型可以包括新知識的選擇題和舊知識的應用題，教師在網上檢查學生習題完成情況，在課上予以講評，并根據題目完成情況對學生進行分組。

2.提出問題“如果要繪制多個造型類似的動漫人物，逐個繪制既耗時又容易引起錯誤，如何解決這一難題。”引導學生思考解決辦法，引入CAD中的塊功能，在課堂上演示利用塊進行動漫人物的重復繪制，并加以改變圖形比例/標注等操作，總結塊操作的優點。

3.提出任務。進行比例流量閥的工程圖繪制。首先在課堂上進行比例流量閥的實物展示，大致說明其工作原理以及發展趨勢，接著對現有比例流量閥在局部進行修改，引入創新設計的過程。將整個的繪制任務分割為三個難度梯級不同的子任務：例如：一星任務，運用塊與屬性命令在溢流閥上蓋中添加表面粗糙度符號;二星任務，運用塊與屬性命令在工程圖標題欄中添加可編輯信息;三星任務，運用動態塊命令在零件圖上添加不同類型的粗糙度符號。

由教師解釋每個任務的執行對象以及實質，探討解決問題的思路。然后分好組的學生分別認領準備解決的任務，合作完成任務，在完成任務過程中，教師在課堂上與學生進行互動交流，隨時關注各組任務進度。

4.各組完成任務后，在課堂上進行展示，教師給予評價，并且針對表面粗糙度以及工程圖標題欄的國家標準進行知識的學習與回顧，根據任務完成中的具體操作，提煉塊與屬性的創建、保存、插入、應用、編輯、修改、管理等重點與難點內容，最后總結并布置相關制圖作業，對所學知識進行回憶與鞏固。

整節課的課堂教學設計流程如下圖所示。

六、結語

實踐證明，通過對傳統的機械制圖CAD課堂進行變革，采用任務驅動式教學的模式，極大地調動了學生學習的積極性，提升了整體教學效果，在推進學生掌握基礎理論知識以及基礎操作的同時培養了學生在遇到復雜工程問題時探索、設計、分析、求解的能力。在任務的設置上考慮了根據學生能力進行分組，認領適合于自身基礎與素質的梯級任務，做到了因材施教。在完成任務的過程中，鍛煉了學生的團隊合作能力、語言表達能力以及實踐創新精神，為培養符合工程教育要求的高素質應用型人才打下了基礎。

參考文獻

[1]鄭雷，周海，陳青，等.地方工科院校學科建設模式與應用型人才培養[J].大學教育，2018（6）：144-146.

[2]雷菊珍.專業認證背景下機械制圖教學方法改進探討[J].當代教育實踐與教學研究，2017（10）：245-246.

[3]張中偉，吳立輝，朱登潔，等.工程教育專業認證背景下的《機械制造技術基礎》課程教學改革與實踐[J].教育現代化，2019，6（24）：68-71.

[4]王寅.角色扮演在互動課堂教學中的應用實踐[J].教育教學論壇，2017（18）：186-187.

[5]賈丙輝，馮勇，薛小強.主題探究模式下專業基礎課有效教學方法探討[J].科技資訊，2015，13（16）：157-158.

[6]劉紅梅.任務驅動式案例教學法的構建與應用[J].江蘇高教，2016（4）：71-73.