工程教育認證背景下工程制圖類課程的教學改革

張淼 任若菡

摘要：工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。其教育理念的核心是以學生為中心，以培養目標為導向，認證過程是把培養目標和畢業要求作為評價學生是否合格的標準。要通過工程教育專業認證是一項系統的工程，依照工程教育專業認證標準，需要在專業設置目標和學習結果探索改革的基礎上，進一步開展專業目標定位、培養方案定位、課程體系調整、課程大綱、培養模式以及評價體系等方面的改革，本文就工程教育專業認證體系下課程大綱的改革思路和做法進行闡述，可供參考。

關鍵詞：工程教育;工程制圖;教學改革

引言

國內外優秀的CAD軟件在我國工程領域的應用面的不斷擴大，主流的三維設計軟件，已經不僅局限于繪圖功能，還集成了零件設計、裝配、工程圖、仿真、模具、加工以及產品數據庫管理等功能，涉及產品開發和生產的各個環節。三維設計軟件已經成為了工程上普遍采用的設計工具。因此工程制圖理論、二維CAD軟件、三維CAD軟件的教學成為了一個系統的工程制圖課程體系，各學校對這些課程的叫法不一，此處分別以“工程制圖”、“計算機輔助設計（2D）”、“計算機輔助設計（3D）”稱呼，三者之間是各自獨立但又緊密相關的課程，三門課程的教學目標即培養繪制（尺規繪圖、二維CAD繪圖、三維設計軟件設計與繪圖）以及識讀機械工程圖樣的能力。從而使學生不僅掌握制圖理論，而且能夠運用軟件熟練進行機械產品設計及工程圖繪制。這一目標正符合工程教育專業認證的核心導向。

1制工程制圖類課程存在的問題分析

1）制圖課理論教學中引入大量的計算機繪圖內容，造成學生對理論課程學習的不連貫，而且，學生學習的焦點放在了趣味性較強的計算機繪圖部分。筆者認為在理論教學中引入三維軟件對三維模型進行展示，能夠降低學習制圖理論的難度，提高學生的學習興趣，但是學習重點還是要圍繞制圖理論進行，三維軟件的使用或教學比重應適當。2）學時無法滿足教學要求。通過對不同專業“工程制圖”課程多學時和少學時教學的長期教學總結，對于普通本科學校機械大類各專業學生來說工程制圖分兩個學期授課是適當的。如果在理論教學中參入大量的計算機教學，無法保證理論教學部分學時。3）教學場地無法滿足要求，對于一門課程，理論課教室和計算機機房交替排課，多數學校都無法滿足要求。因此，課程仍需要獨立教學。但是需要設法使制圖類各課程緊聯系在一起。

2基于培養目標為導向的教學改革分析

工程制圖類課程應該嘗試從培養計劃、教學內容、教學手段和方法、教學大綱，考核辦法上入手，制定一套全新的制圖類課程培養方案，使三門課程緊密聯系在一起，從而保證學生制圖理論扎實、識圖能力強，同時能夠熟練使用制圖工具進行機械產品設計以及工程圖的繪制。現以某工程學院為例進行分析。

2.1培養計劃分析

2.1.1工程制圖

工程制圖（1）、（2）系機械學院各專業學生專業基礎必修課，工程制圖總學時為120，分為兩個學期，考試課，考核方法為閉卷。課程只講授工程制圖理論課程，但是會在新生入學教育中開辟一個專題，介紹：第一，制圖在機械類課程中的地位、作用、內容;第二，制圖技術經歷的各階段及其特點;第三，各種主流三維設計軟件的功能、特點及使用領域;第四，相關制圖競賽的比賽內容及獲獎情況。通過介紹使學生了解到，設計軟件是機械類學生必須掌握的設計工具，同時也認識到在競賽中獲獎，在以后的就業和考研中將具有很強的優勢。激發學生對制圖理論課程和制圖軟件的學習興趣。在工程制圖課程的緒論環節，會對上述內容重點介紹，從而吸引一部分感興趣的學生，在第一學期提前準備電腦，介入三維軟件的學習。

在制圖課程中引入三維軟件和三維模型。傳統的實體模型在制圖課程教學中存在諸多缺點，PPT貼圖不能夠多角度實時展示模型，在制圖課程中逐步引入三維軟件和三維模型進行教學，降低了教與學的難度，激發了學生的學習興趣，同時通過課堂上的演示，使學生再次認識到三維設計在機械設計中的強大功能及重要性。如今很多出版社都在制圖類教材中引入了新技術，通過手機拍照引入三維模型，作為課堂教學的輔助手段。方法一是通過手機中用于三維展示的APP掃描書中二維碼，可以實現學生自主瀏覽三維模型，這種方法較成熟，效果好。方法二是引入VR技術，但是因為技術問題效果并不理想。上述兩種方法可以在一定程度上通過三維模型輔助學生自學，課堂授課老師則可以通過Edrawings軟件對三維模型進行展示。通過給學生分享各類軟件的教學視頻及學習資料，促使一部分學生較早地開始學習三維設計軟件，從中會發現一些對此有興趣的學生，加以重點培養，為制圖競賽和各設計團隊儲備人才。

2.1.2計算機輔助設計（3D）、計算機輔助設計（2D）

計算機輔助設計（3D）是各專業學生專業基礎必修課，以UGNX教學為例，現階段總學時為42學時，周學時為3學時，較以前的28的總學時有所增加，但是考慮到其他課程設計或者節假日放假的占用，實際每學期包括本門課程考試只有14周教學時間，學時較少。在長期的課程設計教學和畢業設計輔導中，逐漸認識到傳統的尺規繪圖、二維CAD繪圖的不足，以及制圖軟件學期安排滯后的不利之處，不斷前置制圖軟件課程，將計算機輔助設計（3D）安排在第二學期，計算機輔助設計（2D）安排在了第三學期，不僅促進了制圖理論課程的學習，而且因為課程前置，從而為后續制圖測繪、機械設計等課程設計提供了強有力的技術支持，也為學生下一步進實驗室，加入老師組織的設計團隊提供了一定的人才儲備。在培養計劃討論中，還有另外一種觀點，即計算機輔助設計（3D）教學應更加提前，否則到第二個學期開始教學學習，再經過自學和練習，真正能熟練使用各模塊進行機械設計，就要到大二下學期，大三專業課大量鋪開，同時一部分同學要考研，對于學生進入實驗室或者設計團隊參與設計或者學科競賽，在時間上無法保障。因此，教學目標應著眼于引導學生入門，至于學生的熟練使用，應通過后期自學及練習達到，因此我們在機械設計制造及其自動化專業進行教學試點，將計算機輔助設計（3D）放在第一學期，通過兩年的試行，確實如上述觀點所描述，學生入門較早，后期很多同學會進入實驗室和設計團隊，真正參與設計實踐，對激發學生的學習興趣，提高學生的專業水平，帶動學風的提升有非常大的影響。但是缺點是因為工程制圖理論課還沒有講解機件的多種表達方法以及零件圖、裝配圖，對三維軟件建模學習有一定影響。

2.2教學內容和考核方法分析

2.2.1工程制圖

工程制圖（1）、（2）考試內容選擇題15%，作圖題85%，重點考察學生對幾何體畫圖以及零件圖、裝配圖識圖的掌握。上學期授課內容為制圖基礎、畫法幾何，考察要點是截交線、相貫線、組合體;下學期內容為機械制圖部分。考察要點為機件的常用表達方式。

2.2.2計算機輔助設計（3D）

因為學時較少，對于模塊功能多，命令及其參數設置較多的UGNX來說，學時遠遠不夠，教學內容只能大幅度刪減，挑選最常用的模塊及命令，具體內容如下：包含草圖和特征建模及編輯的常規零件建模命令;裝配模塊;工程圖模塊。其他如曲面建模、裝配圖中的爆炸圖、裝配序列動畫、運動仿真等模塊由學生自學。考核方式為機試，時間2小時，考核內容為小型部件（7～10個零件）零件建模和裝配。

2.2.3計算機輔助設計（2D）

計算機輔助設計（2D）授課內容以AutoCAD軟件的二維制圖教學為主，后期穿插CAXA電子圖板的使用，以及三維軟件工程圖轉AutoCAD格式文件，之后通過CAXA處理，直到打印出圖的使用流程，使學生不論是三維軟件生成工程圖，或是轉檔CAD出圖，都能熟練使用，以適應現階段企業對制圖工作新的需求。考核方式為機試，時間2小時，考核內容為支架類、殼體類零件圖繪制和打印出圖。

3效果與結論

1）學生學習制圖類課程興趣提高;對工程制圖中的截交線、相貫線、組合體以及機件的常用表達方法等難點理解能力大幅度增強，成績提高明顯;制圖測繪，機械設計等課程設計增加了計算機建模、繪圖、出圖工作，學生繪圖實踐能力極大增強。2）學生學習制圖類軟件的興趣濃厚，積極參加各類制圖類、數字建模類比賽，取得了優異的成績。3）因為制圖類課程的前置和加強，許多學生大一進入教師設計團隊，能從事很過實際工作，對學生專業能力的提升效果明顯，部分學生畢業時無需較長的實習階段，可以直接從事機械產品的設計、研發工作。

參考文獻

[1]劉素梅，張軍國，謝將劍，等.工程教育專業認證背景下“工程電磁場”課程教學改革探索[J].中國林業教育，2018，36（06）：20-23.

[2]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[3]王曉菲，穆浩志，牛興華等.基于反饋的工程制圖課程教學改革[J].中國輕工教育2017（6）：47-54.

[4]裴承慧，劉志剛，烏日娜等.新工科背景下工程院校圖學課程群建設與教學實踐[J].內蒙古工業大學學報（自然科學版）201938（6）：474-480.

[5]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（電子刊）2017（10）：245-246.

[6]張宗波，王珉，吳寶貴，劉廣斗.“線上+線下融合式”工程圖學課程建設與教學實踐[J].圖學學報201637（5）：718-725.

[7]楊莉，郝育新，劉令濤.工程教育專業認證背景下《工程制圖》課程教學改革研究[J].圖學學報201839（4）：786-790.

作者簡介：張淼（1988.5）性別：女;籍貫：河南南陽。民族：漢。學歷：碩士研究生;論文研究方向：地理信息系統及三維建模。

（河南測繪職業學院?河南?鄭州?450000）