融入CDIO和以賽促學理念的機械制圖課程教學研究

曹占龍 何理 王永泉 王紅霞

摘?要：融入CDIO和以賽促學理念建立了機械制圖課程的教學體系，對教學形式、教學手段、教學方法等方面對機械制圖課程教學進行相關教學改革，從基礎制圖、應用制圖、實踐訓練、課程考核等方面為實施點，應用CDIO理念并結合以賽促學對機械制圖課程教學進行重構，從而達到優化機械制圖課程教學，提高學生的制圖應用能力。

關鍵詞：機械制圖;CDIO;以賽促學

中圖分類號：G4?文獻標識碼：A?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.07.067

機械制圖課程是一門研究繪制和閱讀機械工程圖樣原理和方法的專業基礎課，其目的就是培養學生徒手繪圖、儀器繪圖和運用計算機輔助繪圖等手段來表達工程零部件和工程設計思想的能力。CDIO 是基于產品、流程、系統生命周期工程項目的一種工程教育方法，以工程項目生命周期的全過程為載體培養學生的工程能力模式的教育理念，通過工程實踐的培養模式讓學生了解產品的每個環節，根據需求主動學習相關課程。學科競賽是提高學生創新和工程能力的一個重要途徑，當前已經成為越來越多的高等學校培養大學生創新和工程能力的一種重要手段。和制圖類相關的學科競賽含全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、全國三維數字化創新設計大賽等，受到國家大力支持，這些競賽對學生注重創新設計、協作能力的培養，同時也加強了學生動手能力和工程實踐能力。因此，基于CDIO的教育理念，結合機械制圖課程教學的實際特點，探討以制圖類學科競賽為導向進行課程教學改革，可以促進機械制圖課程教學質量的大幅提高。

1?構建基于CDIO和以賽促學理念課程教學體系

以CDIO的機械制圖和以賽促學理念構建機械制圖課程教學體系，以學習成果產出為導向為指導思想建立教學方法，教學方法要重點關注學生的最終學習成效，以OBE理念為指導思想來讓機械制圖課程達成符合本專業培養目標的要求，使用學生具備初步解決圖學工程問題的能力，機械制圖課程的教學在教學方法上要重點在教學形式、教學方法、教學手段的實施和運行過程中進行改革，通過“實例導入、項目驅動、案例教學”來培養提高學生空間想象能力、標準運用掌握能力以及形體設計與徒手繪圖能力。

對制圖類學科競賽進行成果轉化，將適合課程教學的制圖類競賽資源進行教學轉化，充分利用制圖類學科競賽的優良成果為教學服務，引導學生做中學，通過制圖類相關學科競賽引導學生形成創新觀念，能夠引發學生學習熱情的提高，提高課程自主學習的能力、培養、提高學生的工程能力、提高繪制圖紙和閱讀圖紙的能力，鍛造和提高學生的創造和解決問題的能力。

在機械制圖課程實踐環節教學中基于項目教學，用企業實際使用的真實零部件取代練習用模型環節，結合實際生產的機械產品、零件的制造、裝配、加工、檢驗方法，并結合機械產品、零件的裝配結構、工藝結構等方面，來講解實際的機械產品、零件用工程圖樣應該如何繪制，使學生全過程的了解實際機械產品、零件的每個環節，將學生的繪制的機械產品、零件的裝配圖和零件圖和企業實際的加工生產的圖紙進行比較，并指出其與企業圖紙的不同，指出優劣，以此來讓學生和工程實際接觸，進一步提高工程實踐能力，使學生盡早接觸工程實際問題。

課程考核方式上，注重成果產出，豐富考核形式，采用多種考核形式，建立多形式的評價模式，全面考核學生，加大過程考核比重，對學生的基本理論、工程技術、團隊協作能力等多方面進行綜合考核。

2?基于CDIO和以賽促學理念機械制圖課程教學設計實施方案

以機械制圖課程教學內容為載體，從構思與設計層面（Conceive-Design）和實施與操作層面（Implement-Operate）即CDIO，以“實例導入、項目驅動、案例教學”為教學方法，對機械制圖課程教學進行重構，引導學生積極參加制圖類學科競賽，將競賽成果進行轉化并結合專業特色并精選企業實際圖例，應用于機械制圖課程教學。將機械制圖課程分為：基礎制圖、應用制圖、實踐訓練、課程考核等模塊，對每部分進行教學設計，實施方案如下幾點。

2.1?基礎制圖

基礎制圖構思與設計層面要考慮包括機械圖樣的標準規范、投影基本理、平面圖形的繪制方法、機件常用表達方法等制圖標準基礎知識等內容。設計好如何形象介紹投影法基本原理、直觀描述幾何元素投影規律及機件表達方法。實施與操作層面上可采用通過動畫及影子的行程介紹投影法;運用教鞭、筆、教材等直觀描述點、線、面及附屬關系;機件表達方法：視圖、剖視圖、斷面圖、規定畫法可采用動畫展示、實際工程圖紙展示，讓學生參與討論，并將制圖類學科競賽實際題目引入課堂，激發學習積極性。

2.2?應用制圖

應用制圖構思與設計層面要考慮包括典型零件圖、標準件與常用件圖樣、部件裝配圖等內容。要求學生能夠結合實物或實際企業圖紙，繪制和看懂中等復雜程度零件以及簡單裝配圖，并能拆畫裝配圖相關零件，要認識標準件與常用件，掌握規定畫法，自覺遵規其畫法。實施與操作層面上選擇典型實物零件，讓學生認識機械加工面與鑄造面及其相關結構，分析結構特征與零件分類，討論零件表達方法，結合實際企業圖紙，采取類比、直觀分析教學法，點評尺寸公差、粗糙度、幾何公差等的標注合理性;選擇具有圖紙的千斤頂實物分析裝配體與圖紙表達的對應關工作原理、裝配關系等;讓學生仔細觀看標準件與常用件實物，并討論分析規定畫法的意義，強化螺紋及緊固件連接、齒輪等典型標準件、常用件的規定畫法。引入全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽競賽試題讓學生看圖并討論交流。每年舉辦全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽校選拔賽，通過精心設計競賽項目并組織培訓，讓學生跳出對機械制圖的傳統認識真正領略到圖學的嚴謹與美妙。

2.3?實踐訓練

實踐訓練構思與設計層面要考慮手繪表達、綜合實踐訓練、現代繪圖工具等內容，通過訓練讓學生掌握現代工程師需要達到的應用圖學的基本能力。 實施與操作層面上在課堂教學精講多練，訓練學生運用手繪草圖、軸測圖表達機件，從而展示設計思想，并安排課后尺規繪圖訓練及計算機繪圖訓練，在機械制圖課程實踐環節機械零部件測繪實施案例教學，設置實物測繪、草圖繪制、尺規繪圖、計算機繪圖應等訓練環節，采取現場示范、分組分工、互動式教學法，讓高年級同學傳授經驗，將學習經驗以及課程重難點內容學習方法進行介紹，起到傳幫帶作用，同時引導學生積極參加全國三維數字化創新設計大賽，培養與挖潛學生的空間想象、激發想象、挖潛能力、培育創新精神，以賽促學。

2.4?課程考核

機械制圖課程的考核，其內容為要符合教學大綱要求，圍繞課程目標，規范考核題型、創新考核方式，既要滿足考核機械制圖課程所要求覆蓋的知識點，又要有相對均衡的課上、課下考核環節，既有課外獨立訓練環節考核，也有課上集中訓練環節考核，且根據本課程理論與實踐必須密切結合的特點又要考核學生制圖的構型能力、應用能力等。

3?教學實施效果

經過基于CDIO和以賽促學理念的機械制圖課程教學改革后，機械制圖課程教學質量逐步提高，以我校2017級、2018級、2019級機械設計制造及其自動化專業學生的機械制圖1課程學習成績為例，計算其課程平均成績，同時按照課程大綱計算課程目標達成度并合并計算總成課程達成度，結果如表1所示。

從表中可以看出機械設計制造及其自動化專業學生的機械制圖1課程平均成績和課程目標達成度值從2017級至2019級均是逐年提高，說明課程學生的學習效果有所提高。

鼓勵學生積極參加各種和圖學相關科技競賽如全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、全國三維數字化創新設計大賽等，拓展創新課堂，也取得了一定的成績。作為目前高校實踐教學系統中的重要的實踐教學環節，各種創新新競賽所衍生的項目對學生接觸工程實踐有很大幫助，我校大學生參與制圖類學科競賽活動已蔚然成風，很多同學獲獎獲得國家級獎項，并且獲獎人數越來越多。

4?結語

應用CDIO理念并結合以賽促學對機械制圖課程教學進行重構，將機械制圖課程分為：基礎制圖、應用制圖、實踐訓練、課程考核等模塊，并進行教學設計，把制圖類競賽的內容融合到機械制圖課程教學中，形成一股激發課堂活力的力量，提高學生自主學習能力，實現制圖類競賽為教學服務，項目驅動教學、以賽促學、以賽促教，教學與競賽緊密結合的先進的課程教學培養機制，最終提高機械制圖課程的教學質量，提高學生學習效果。

參考文獻

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