基于工程認證背景的機械制圖教學改革研究

摘" 要" 以工程教育專業認證的先進理念為依據，以機械制圖課程的課堂教學為主線，基于成果導向理念重構課程教學內容，基于以學生為中心理念改革教學模式，基于持續改進理念，組織圖學類學科競賽促學促教，構建以能力培養和工程素養為目標，學生線上與線下、課內與課外相結合的主動學習模式，并通過學科競賽實現持續改進的教學目標，獲得了較好的教學效果。

關鍵詞" 工程認證；機械制圖；成果導向

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）05-00-04

0" 引言

工程教育專業認證是教育部為切實提升高等教育教學質量，推進工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要舉措[1]。專業認證可以促進高校工程教育對業界需求的適應性，從而提升工程專業人才的國際競爭力。

齊魯工業大學（山東省科學院）機械制造及其自動化專業是山東省名校工程重點建設專業，2019年正式通過工程教育專業認證，從而對機械專業學生的培養目標提出了更高的要求。要求學生除了具有扎實的工程基礎知識和系統的專業知識，分析和解決復雜工程問題、開展工程研究的綜合能力，還要具備良好的人文素養、溝通能力與協作精神，同時具備創新性潛質和國際視野，成為能夠在機械制造及輕工機械等支柱產業中，從事技術開發和科學研究等方面工作的高素質應用型人才。機械制圖課程對學生的工程能力培養具有非常重要的作用。齊魯工業大學圖學教研室以工程教育專業認證的先進理念為依據，對機械專業機械制圖課程的目標、內容及教學模式進行了一系列改革。基于成果導向的教育理念重構課程內容，實現課程內容與工程需求的融合，以培養學生圖學思維和工程應用；基于以學生為中心的理念，充分開發整合線上教學資源，形成學生線上與線下、課內與課外相結合主動學習的新模式，解決了由于課時縮減而產生的學時不足、理論內容枯燥導致學生學習興趣不高等問題，同時以制圖類學科競賽促進教學相長，持續改進，獲得了較好的教學效果。

1" 基于成果導向教育理念重構課程教學內容

隨著信息技術的發展，多元化計算機輔助技術的發展替代了原有的圖紙設計模式，基于模型定義（Model Based Definition，MBD）技術已在航空業實現了全過程數字化設計解決方案[2]。為適應現代設計工程的發展，工程技術人員除了要有扎實的制圖知識和構型能力，還要有較高的計算機繪圖能力，因此，計算機設計軟件已成為機械制圖課程的重要教學內容。

目前我國高校在機械制圖課程中融合計算機設計教學多采用分段式。由于機械制圖課程安排在大學第一學期，學生此時尚欠缺工程實踐經驗和空間思維能力，對機械制圖課程的一些立體空間概念難以理解，容易失去學習興趣。，但學生對上機操作的環節非常感興趣，學習熱情較高，掌握程度也較好。因此，基于成果導向的教育理念重構課程內容，實現課程內容與工程需求的融合，以培養學生圖學思維和工程應用尤為重要。

教學內容的重構從修改大綱、調整教學內容和教學重點入手，如表1所示，齊魯工業大學機械制圖共112學時，分為上下兩個學期。本課程在認證之前為制圖知識和計算機軟件分段教學，即上學期56學時傳統制圖理論，下學期24學時理論+32學時上機；認證之后改革為融合教學模式，在總學時不變的前提下，調整為上下兩個學期都是40學時理論+16學時上機。此外，在教學內容上也有很大的調整，重點體現在壓縮畫法幾何部分學時，將更多學時用于安排到表達方法、零件圖、裝配圖等核心章節，同時增加工程案例分析及分組大作業部分（10學時），以便讓學生結合工程應用，更好地掌握零件的表達及典型件的裝配等內容。

在機械制圖上學期教學內容中，結合幾何作圖和國標部分，上機講授用 AutoCAD 繪制平面圖形，通過正確設置“圖幅、圖框、線型、線寬、字體樣式、尺寸樣式”內容，鞏固國標中的相關規定，通過尺規繪圖和上機兩種方式完成幾何圖形的繪制。學生以任務驅動結合制圖基礎知識去學軟件，可以更好地鞏固知識，更有效地掌握軟件的應用，二者相輔相成。在講解立體的截交線及相貫線、組合體的繪圖和讀圖以及圖樣的表達方法等環節時，結合軟件的三維建模，使學生可以全方位動態地觀看立體圖形，大大激發學生的學習興趣。通過投影生成二維工程圖，可以讓學生更好地體會三視圖的投影關系和投影規律。這樣使傳統制圖教學與二維、三維設計軟件的教學互相促進，實現融入式一體化教學，使學生的學習過程更加鮮活有趣，大大提升學生學習的積極性。

在機械制圖下學期教學內容中，如圖1所示，結合常用的各種裝配體（千斤頂、滑動軸承、手壓閥、球閥、回油閥、虎鉗、減速器等），整合機械制圖下學期的教學內容，完成標準件和常用件、各典型零件和裝配體的學習。

在標準件和常用件部分，利用SolidWorks三維設計軟件中的設計庫對標準件進行調用，加深學生對標準件的代號、規格、結構、用途及裝配關系的理解。在零件圖部分，用AutoCAD繪制工程圖，用SolidWorks對典型零件進行建模并生成工程圖，鞏固學生對零件圖的內容、工藝、尺寸、技術要求的學習。在裝配圖部分，對學生進行分組，用SolidWorks分別完成各典型裝配體中的零件三維建模、裝配體的虛擬裝配和運動仿真。通過這個過程，讓學生加深理解裝配體的工作原理及裝配過程、零件在裝配體中的作用，掌握工程圖的繪制，提高工程認知能力。這種項目驅動式教學讓學生有了非常具體的學習任務和學習目標，使原本抽象枯燥的學習內容變得生動且有趣，大大提高了學生學習的積極性和主動性，獲得了較好的教學效果。

我國高校課程多采用期末考試卷面成績加一定比例的平時成績進行考核。隨著課程教學目標、大綱及教學模式的改變，考核方式亦隨之調整。基于工程教育專業認證先進理念的教學改革需要改變以往的考核模式，建立新的考核體系。在上學期，學生除了完成每章對應的習題集作業、幾何作圖和組合體的尺規繪圖大作業，還要完成幾何作圖和組合體的AutoCAD二維以及SolidWorks三維建模的電子作業。在下學期，除了習題集作業，還要完成螺紋堅固件連接的尺規繪圖，用AutoCAD完成典型軸類零件的零件圖及千斤頂的裝配圖的繪制，用SolidWorks完成一整套裝配體的項目作業，課程結束時進行小組成果匯報展示。期末總評成績增加過程性評價，將學生的平時作業、尺規繪圖大作業以及電子作業，包括平時上課上機表現及小測驗和項目作業等都作為考核記錄，同時在期末試卷中增加工程實際問題，從而建立多元化、過程化、能力化的考核體系。

2" 基于以學生為中心的理念改革教學模式

當代大學生思想活躍，求知欲強，但大一學生又普遍存在依賴性強、自主學習能力不夠等情況[3]。結合學校機械工程類專業的機械制圖教學實際情況，理論課時大幅縮減，增加32學時的上機教學，無論是理論還是上機都存在學時不足的問題。要較好地解決這個問題，基于本課程重工程應用的特點以及課程所面對的低年級學生特點，線上教學與學習體現出較大的優越性。除了現有豐富的在線資源，教學團隊還結合本校的學生特點和課程內容，在超星學習通平臺創建班級和QQ群，為學生制作豐富的教學素材及微視頻，使學生能夠根據自己的時間靈活地安排學習，且在學習過程中隨時通過電話、QQ截圖等及時獲得教師的在線指導。特別是在項目驅動式學習中，教師分組布置項目作業，各項目組組長分解任務，組員分工合作完成項目作業。這樣，整個教學過程由傳統的以教師講授為中心逐漸轉變為以學生學習為中心，促進學生轉變學習習慣，淡化學生對傳統課堂教學的依賴，從而形成以學生自主學習為主的、注重學生能力培養的新的學習

模式。

3" 基于持續改進教育理念，組織學生參加

圖學類學科競賽

積極組織學生參加山東省及國家圖學類學科競賽，激發學生的學習熱情，同時提高教學水平，可以有效檢驗教師教學及學生學習的成果，以賽促學促教，持續改進[4]。

齊魯工業大學2021、2022連續兩年組織學生參加山東省大學生智能制造大賽及“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽，多名學生獲得諸多獎項。這些優秀的學生在后續的機電產品創新大賽及諸多學科競賽中都成為骨干力量。同時以這些獲獎學生為主體組建學習小組，對低年級的學生進行課外輔導和培訓。學生在教師及高年級學長學姐的指導下，利用課外時間深入學習三維設計軟件，形成良好的學習氛圍，從而提升了學生的綜合素質。

4" 結束語

本文結合齊魯工業大學（山東省科學院）實際情況，基于工程教育專業認證的3個基本教育理念——以成果為導向、以學生為中心、持續改進，對機械專業基于專業認證背景的機械制圖課程教學改革進行探討。

機械制圖課程是機械類大學生最先接觸的技術基礎課，對于培養學生的工程思維、工程實踐能力具有重要作用，是學生認識工程、走進工程的橋梁。在課程的整個教與學的過程中，始終貫徹成果導向教育理念，將課程內容融入項目設計之中，通過精選典型工程實例由淺入深，由簡到繁，使重要知識點始終貫穿工程實例中。通過布置工程實踐作業，提升學生工程設計方面的綜合素養。真正做到以學生為中心，不斷優化教學內容，不斷完善在線教學資源，組織學生參加圖學類學科競賽，從而培養學生自主學習和終身學習的習慣，達到專業認證提高工程教育質量的目的。

教學實踐證明，基于專業認證的教學改革能有效提高機械制圖課程的教學質量，使學生畢業后更加適應現代設計制造企業對高素質人才的需求。

5" 參考文獻

[1]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，2018，39（4）：

786-790.

[2]曹清園，王珉，張宗波，等.基于MBD技術的工程制圖教學體系構建[J].大學教育，2019（5）：63-65.

[3]欒英艷，王迎，何蕊.新工科背景下工程圖學課程改革研究[J].圖學學報，2020，41（1）：164-168.

[4]張京英，楊薇，佟獻英，等.構建基于OBE的立體化制圖教學新體系[J].圖學學報，2019，40（1）：201-206.