工程教育認證背景下“焊接三維實體設計”教學探索

遲露鑫，王新鑫，丁雪萍

（重慶理工大學材料科學與工程學院，重慶 400054）

新時代需要多樣化、個性化和創新精神的人才，不僅要培養學生掌握相應的專業基礎知識，更重要的是培養學生良好的學習能力和適應能力，更要培養學生靈活運用所學的基礎知識去解決工作中遇到的實際問題的能力。根據近幾年焊接專業畢業生的調查反饋意見，特以焊接夾具課程設計所需為突破口，開設“焊接三維實體設計”專業選修課程。然而，在課程實際講授過程中，學生普遍存在想象不到位、創造性差的問題，特別是在理論課時不多的情況下，學生的三維設計能力難以提高，因此，急需有效的教學方法提高效率，在一定程度上滿足企業對學生三維設計能力的需求。

1 課程教學中存在的問題

目前，針對CATIA 三維設計課程還存在普遍共性的問題：①逐條講解法。教師講解、操作演示常用命令，學生進行相應的練習。學生有效接受的知識量不夠，如果學生對知識點未預習，學習積極性不高，課上操作練習容易遺忘，很難讓學生將前期學習的專業知識融會貫通，更難以激發學生的積極性和創新意識；②人機分離。CATIA 三維設計命令多，修飾特征多樣化，教師課上對著軟件操作講解，學生邊聽邊觀看，老師講得費力，學生也難以理解消化。即便是學生認真聽課，也很難記起講解的內容，不停地提問，教學效果較差；③授課內容主要來源于教材，不利于創新能力的培養。基于目前大學階段學生的傳統學習是被動的填鴨式的授課方式，在有限學時內，僅能讓學生簡單了解軟件命令操作步驟，課堂上鍛煉工程經驗不夠。工作后，處理相對復雜的工程圖紙時，不具備結構設計及拆分能力，拓展能力得不到鍛煉，更不利于創新能力的培養。

2 4E原則的教學方法改革實踐

在教育工程認證背景下，針對本科生培養過程中存在課時不能滿足學生需求的問題，提出課程項目式學習，具有一定的指導意義。基于此，本文提出了4E 原則教學方法，以教學結果為導向，對專業選修課程進行前期探索。

（1）原則一：Empower，舍得放權，不做麥霸。針對CATIA三維設計課程需要不斷操作練習，熟悉命令才能進行設計鍛煉的特點，在課程講授過程中，將部分內容放權操作，即把每模塊的命令操作演練放權到預習內容部分，教師按照大綱要求，錄制相應內容的視頻，放下話筒，不做麥霸，留給學生自學。因此，在授課過程中，可直接從草圖繪制、零部件設計、裝配等模塊進行綜合練習，但是，必須保證學生在課前完成視頻并熟練操作，課上才能達到設計思想的鍛煉。

（2）原則二：Experience，注重體驗，強調過程。通過對CATIA 三維設計命令操作視頻預習的方式解決理論與上機操作學時不足的問題，因此，在授課過程中，以工程實踐教學目標為核心，結合工程實踐，根據學生學習能力的不同，設計合理可行的教學案例，注重每個學生的體驗過程。根據學生預習效果，課上選擇適合自己可接受的產品進行逆向設計，重點強調學習過程。

（3）原則三：Encourage，互相鼓勵，彼此成就。基于工程認證教育背景，通過多年與重慶某汽車零部件制造集團公司、四川汽車零部件焊接夾具設計公司等校企合作的積累，結合具體產品，從傳統的面對面教學模式到在線學習、合作學習與混合式教學等形式為特征的信息化模式轉變，學生以分組、團隊合作的形式，各自帶著任務設計產品過程，把理論和實踐有機統一，同時可讓研究生同樣帶著任務與本科生一起學習，通過“資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價”，鼓勵CATIA 設計技能鍛煉，通過互助合作、互提問題，磨練心理素質，增強團隊意識，彼此成就，實現產教結合。

（4）原則四：Experiment，不斷嘗試，銳意創新。尋找學生熟悉的現象或體驗，或是以專業領域典型案例為切入點展開知識點講授，留足空間給學生自主探索、想象、領悟，內化課程內容，以引起學生興趣和思考為教學目標，鼓勵學生不斷嘗試，盡可能熟悉產品的制造工藝流程，達到銳意創新，為以后解決現場實際問題，做到工學結合、邊學邊練，積累豐富的實踐經驗。

3 建立作業有效的監控和評價機制

面向工程教育認證，在專業課學時逐漸減少的情況下，提高學生工程能力培養尤為重要，不僅要借助教學方法改革，更需要建立有效的監控和評價機制。因此，除了傳統的考勤、作業和考試三部分成績外，使用多元化評價手段，將學生預習視頻，課上產品設計的發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力引入總分，來考察學生知識掌握、能力培養以及態度養成的情況。

（1）課程預習的監控和評價。課前通過網絡發布預習任務，學生在交流平臺中提出自己的問題，也可記錄下來，在課堂中進行討論。教師也可在線答疑，通過引導方式，讓學生自主查找相關資料解決問題。課前的操作練習作業評價學生的預習情況，這作為學生平時成績考核比較重要的依據，就能調動學生的主動性。

（2）作業題的監控和評價。以典型產品設計為主線，學生具有自主選擇權，明確學習任務和學習目標，作業答案開放，不再刻板，更注重解題后的歸納、總結，使知識掌握更靈活，利于創新思維能力的培養。除此之外，設計趣味性作業，擺脫機械重復、枯燥乏味、繁瑣的死記硬背的練習。設計層次性作業，尊重學生的獨特性，既關注后進生、中等生，又關注優秀學生的興趣培養，因材施教。探究性作業設計，在教師引導下，通過學生自主、獨立發現問題，解決問題，并整理探索式多元作業。因此，課前預習、課上學習、課后復習，內容成為考核的重要目標，并在該過程中運用網絡、面對面等多種考核手段對學生進行綜合評價。

4 結論

4E 原則改變學生對授課方式的認識，加入新鮮教改元素，互補課內教學內容和課外學習內容；建立教學監控和評價機制，改變以往客觀的作業題，增大占分比重，讓學生對不完成作業產生危機感；同時，使積極學習的學生有成就感和榮耀感，對于困難的學生進行幫扶、鼓勵，彼此成就，最終提高綜合應用能力，培養創新意識。