基于OBE 理念的食品工程類專業(yè)“工程制圖”教學(xué)體系改革探索與實踐

宋樹杰，孟永宏，趙鵬濤

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710119）

在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，基于服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，教育部提出了一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃“新工科建設(shè)”[1]。與傳統(tǒng)工科相比，新工科建設(shè)具有鮮明的反映時代特征、內(nèi)涵豐富新穎、多學(xué)科交叉融合、涉及面廣等特點。新工科建設(shè)的基礎(chǔ)在于課程建設(shè)，因此對課程教學(xué)也提出了更高的要求。

作為食品工程類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，“工程制圖”是探究運用正投影的基本理論和方法，繪制和閱讀各種工程圖樣的一門課程，也是“食品工程原理”“食品機(jī)械與設(shè)備”“食品工廠設(shè)計”等課程的基礎(chǔ)。作為理論與實踐并重的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括：①制圖的基礎(chǔ)知識與技能；②正投影的基礎(chǔ)知識；③立體的投影；④軸測圖；⑤組合體；⑥機(jī)件常用的表達(dá)方法；⑦標(biāo)準(zhǔn)件與常用件；⑧零件圖；⑨裝配圖；⑩其他工程圖樣簡介等[2]。由于“工程制圖”課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，同時重視實踐操作繪圖與理論基礎(chǔ)知識結(jié)合的能力。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：掌握正投影的基本原理及其應(yīng)用；學(xué)習(xí)利用繪圖儀器工具，計算機(jī)及繪圖繪制工程圖樣的方法及基本技能；培養(yǎng)初步的空間想象力和形體構(gòu)思能力，能閱讀常見的、較簡單的零件圖和裝配圖；熟悉《技術(shù)制圖》與《機(jī)械制圖》及其有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，具有查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手冊的能力；培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。但目前，傳統(tǒng)“工程制圖”課程體系并不符合新工科建設(shè)要求，限制了食品工程類專業(yè)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及工程素養(yǎng)的養(yǎng)成。

作為一種主流且先進(jìn)的教育教學(xué)理念，以成果為導(dǎo)向的教育模式（Out-come-based Education，OBE）已成為世界各國工程教育改革與建設(shè)的主流理念及重要的質(zhì)量評價準(zhǔn)則[3]。基于OBE 模式構(gòu)建的課程體系更加注重學(xué)生由課程真正掌握的知識、能力和素質(zhì)，而非單純的教學(xué)內(nèi)容。因此，基于OBE 教育理念的課程教學(xué)體系建設(shè)的核心思想是將學(xué)生學(xué)作為中心，將其學(xué)習(xí)成果作為目標(biāo)。作為學(xué)生學(xué)習(xí)的向?qū)Ы巧處熞I(lǐng)學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)，最終完成課堂教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的目的。與新經(jīng)濟(jì)時代的工程教育要求相符，以O(shè)BE 理念探索提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的具體途徑，以完成工程教育改革目標(biāo)，得到了國內(nèi)地方工科院校的廣泛關(guān)注[4]。

據(jù)此，以食品工程類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程“工程制圖”課程為例，通過OBE 理念與“工程制圖”課程教學(xué)體系相互融合，完成教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等多方面的課程體系建設(shè)，實現(xiàn)對課程改革與實踐的持續(xù)改進(jìn)。以學(xué)校食品科學(xué)與工程專業(yè)為例進(jìn)行了課程教學(xué)實踐，以適應(yīng)新工科建設(shè)的發(fā)展要求，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 基于OBE 理念的“工程制圖”教學(xué)體系改革方向與思路

目前，基于OBE 理念的教學(xué)模式創(chuàng)新與改革的基本理念及主要核心思想為：以教學(xué)產(chǎn)出為中心，完成對其的定義→實現(xiàn)→評估→使用的持續(xù)改進(jìn)。基于以上基本理念，結(jié)合“新工科”建設(shè)要求與陜西師范大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)“工程制圖”課程教學(xué)特點，則基于OBE 理念的工程制圖課程體系構(gòu)建思路為：首先定義教學(xué)產(chǎn)出；然后根據(jù)教學(xué)產(chǎn)出的目標(biāo)和任務(wù)，完成教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法反向設(shè)計，并構(gòu)建基于OBE 理念的課程體系結(jié)構(gòu)，保證學(xué)生達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，滿足“新工科”建設(shè)要求；然后，以教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度與教學(xué)任務(wù)完成度作為評價指標(biāo)對教學(xué)產(chǎn)出進(jìn)行評估；最后，利用教學(xué)產(chǎn)出的使用對該教育模式持續(xù)改進(jìn)，如課程內(nèi)容優(yōu)化，教學(xué)方法改良及考核方式完善等。

2 基于OBE 理念的“工程制圖”教學(xué)體系改革的實施

2.1 教學(xué)產(chǎn)出定義，教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)

原有“工程制圖”課程目標(biāo)單純關(guān)注學(xué)生對基礎(chǔ)制圖原理的掌握及學(xué)習(xí)，而缺乏對學(xué)生畢業(yè)要求支撐與支持思想。而利用OBE 理念與課程教學(xué)融合的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)學(xué)生畢業(yè)時的學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果來完成的，首先需將課程教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生畢業(yè)要求及“新工科”建設(shè)目標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行構(gòu)建，以明確課程教學(xué)目標(biāo)對于學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案中的具體作用和在畢業(yè)要求達(dá)成方面所作的貢獻(xiàn)。根據(jù)陜西師范大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)滿足國家建設(shè)需要的高級食品工程技術(shù)人才，則“工程制圖”課程與新工科食品科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的對應(yīng)支撐矩陣如表1 所示。

“工程制圖”對食品科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐矩陣見表1。

表1 “工程制圖”對食品科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐矩陣

根據(jù)課程支撐矩陣確定了課程教學(xué)目標(biāo)如下：①通過課程基礎(chǔ)知識及其方法論的學(xué)習(xí)，如正投影的基本原理、繪圖儀器及計算機(jī)繪圖技術(shù)等，使學(xué)生具備協(xié)同應(yīng)用數(shù)學(xué)幾何及工科知識的能力；②培養(yǎng)學(xué)生工程觀點，學(xué)生通過“工程制圖”課程的學(xué)習(xí)，工程思路得到有效開拓，知識范圍得到拓寬，創(chuàng)新思維得到啟發(fā)與鍛煉，從而將課程知識與原理技術(shù)應(yīng)用于食品工程實踐，設(shè)計新裝備及食品工廠；③培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)工具，繪制工程圖樣的方法與基本技能的能力；④培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和有效溝通的能力；⑤具備閱讀及管理常見，較簡單零件圖和裝配圖的能力。畢業(yè)要求（a） 由設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)1 進(jìn)行支撐，以考查學(xué)生對工程基礎(chǔ)知識基本理論的掌握；畢業(yè)要求（b） （c） （d） 和（e） 由教學(xué)目標(biāo)2~3 進(jìn)行支撐，教學(xué)目標(biāo)4，5 分別支撐畢業(yè)要求（h） 和（i）。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

“工程制圖”是以《技術(shù)制圖》與《機(jī)械制圖》等國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，掌握正投影的基本原理及其應(yīng)用，同時學(xué)習(xí)利用繪圖儀器工具，計算機(jī)及繪圖繪制工程圖樣的方法及基本技能；培養(yǎng)初步的空間想象力和形體構(gòu)思能力，能閱讀常見的、較簡單的零件圖和裝配圖；培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

根據(jù)OBE 的教育理念與“工程制圖”課程融合目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)需支撐與支持課程教學(xué)目標(biāo)。因此，課程在保留原有核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合典型中國工匠工程案例，如火星探測器“天問一號”、國產(chǎn)大飛機(jī)C919、港珠澳跨海大橋、中國天眼（500 m 口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡） 等，增加食品工業(yè)機(jī)械熱點問題，豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的動手繪圖能力、創(chuàng)新能力及發(fā)現(xiàn)與分析解決問題的能力。根據(jù)“工程制圖”各章節(jié)內(nèi)容的特點，教學(xué)內(nèi)容可有機(jī)分為畫法幾何、制圖基礎(chǔ)、機(jī)械制圖及計算機(jī)繪圖等4 個教學(xué)模塊。

基于OBE 理念的工程制圖課程主要內(nèi)容的重組優(yōu)化見表2。

表2 基于OBE 理念的工程制圖課程主要內(nèi)容的重組優(yōu)化

2.3 教學(xué)方法的改進(jìn)

教學(xué)方法與手段是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的重要措施。通過改進(jìn)教學(xué)手段，可改變原有教學(xué)方法單一而造成的學(xué)生參與度低、學(xué)習(xí)動力不足、課堂不活躍等缺點，嚴(yán)重降低了教學(xué)效果，也與OBE 教學(xué)理念相悖。因此，課堂教學(xué)中采用靈活多樣的教學(xué)方法。為了達(dá)到較為良好的教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)情出發(fā)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點，采用啟發(fā)、案例、項目分析、問題驅(qū)動等教學(xué)方式，形成活躍的課堂氣氛和提高授課信息量。

項目教學(xué)法是學(xué)生獨立完成項目需求信息收集、解決方案設(shè)計、實施及評價全過程，并根據(jù)教師指導(dǎo)，自主了解并把握所有環(huán)節(jié)的基本要求，可系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的全局意識，加深知識學(xué)習(xí)掌握與應(yīng)用效果。選擇機(jī)械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)、裝配圖的內(nèi)容與繪制應(yīng)用該方法。問題驅(qū)動式教學(xué)法是利用學(xué)生好奇心及探索欲，以問題為起點及核心規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，以探索問題解決方案為設(shè)計教學(xué)過程，可顯著提高學(xué)生課堂參與度及主動性，激發(fā)學(xué)生求知欲及探索思維[5]，選擇點線面的投影過程與特性、基本幾何體的投影、截交與相貫應(yīng)用該方法。

啟發(fā)式教學(xué)以學(xué)生思維啟發(fā)為目標(biāo)與核心，可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的積極性與主動性，選擇投影的基本知識、平面圖形的繪制、計算機(jī)二維圖形的繪制應(yīng)用該教學(xué)方法。案例教學(xué)法是將實際工程場景圍繞教學(xué)目標(biāo)及內(nèi)容進(jìn)行典型化加工與處理，構(gòu)成學(xué)生分析與學(xué)習(xí)的案例，并經(jīng)過學(xué)生獨立探究及成組研討的方式，建立解決方案，以培養(yǎng)學(xué)生分析及解決實際生產(chǎn)問題的素養(yǎng)及能力[6]。選擇標(biāo)準(zhǔn)件與常用件的表達(dá)、零件圖的內(nèi)容與繪制和計算機(jī)尺寸，文本與公差的標(biāo)注應(yīng)用該方法教學(xué)。

2.4 考核方式的改革

原“工程制圖”的課程評價方法與OBE 教學(xué)理念背道而馳，主要以知識與技能的獲取量為標(biāo)準(zhǔn)，缺乏學(xué)生綜合素質(zhì)能力的評價與考核。因此，基于OBE 理念的“工程制圖”教學(xué)評價體系主要評價教學(xué)目標(biāo)的完成度及教學(xué)任務(wù)的掌握度，同時綜合評價學(xué)生的工程素養(yǎng)及解決工程問題的能力，因此需要豐富考核方式，并打通教與學(xué)的反饋通道。①多元化考試形式。由原先的期末考試、計算機(jī)繪圖成績及手工繪圖作業(yè)成績?yōu)橹鳎⒃黾幽芰εc素質(zhì)、學(xué)習(xí)態(tài)度，完成考核的平時性評價，促進(jìn)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)；②完成教學(xué)相長與促進(jìn)融合。利用微信投票與PPT 彈幕小程序，完成教學(xué)效果的實時反饋，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，及時調(diào)整課程進(jìn)程及教學(xué)方法。

3 結(jié)語

在“新工科建設(shè)”工程人才培養(yǎng)思想的指導(dǎo)下，將OBE 的教學(xué)理念融入到食品工程類專業(yè)“工程制圖”課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等方面，完成了課程教學(xué)的改革及實踐，以此提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性與前沿性和教學(xué)方法的先進(jìn)性和互動性。教學(xué)實踐表明，基于OBE 理念的“工程制圖”課程教學(xué)體系改革能增強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維及實踐能力，對于“新工科”背景下創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)具有重要的推進(jìn)作用。