基于OBE理念的工程制圖教學改革與實踐

摘 要：文章基于OBE（Outcome-Based Education）理念，對工程制圖的教學改革進行了分析、探索和實踐，旨在提高學生的工程素養和創新能力。首先文章分析了工程制圖的教學現狀與教學痛點，隨后提出了基于OBE理念的教學改革途徑。通過對教學內容的重構、教學資源的完善、教學方法的改進和評價體系多元化等措施，有效達成本課程的教學目標。通過這些改革舉措，有效提升工程制圖課程的教學質量，培養了學生的綜合素質和工程實踐能力，適應新工科對人才的要求。

關鍵詞：OBE 工程制圖 教學改革

工程制圖是研究工程圖樣的繪制、表達和閱讀的一門應用科學，是一門既有系統理論又有較強實踐性的技術基礎課程。主要包括畫法幾何、制圖基礎、機械制圖、計算機繪圖四大部分內容。由于工程圖樣是設計、制造、使用和維修過程中所共同遵守的技術語言，繪圖和讀圖的任何差錯將給生產帶來程度不同的損失。當今，隨著科學技術的迅猛發展，現代制造業正在向高、精、尖縱向深入，不再是傳統的單一模式。因此對學生的繪圖、讀圖能力提出了更高更新的要求。因此，課程學習必須建立和培養嚴謹、細致、一絲不茍的工作態度和工作作風。但是很多學生都覺得很難學，老師也是覺得即使備課充分，講解投入，但是學生還是覺得一知半解。通過多年來的教學總結和反思，以及與學生的交流調研，發現在以往的教學中存在以下教學痛點。

1 現代工程制圖教學痛點

1.1 立體幾何基礎薄弱，學生缺乏空間想象力

工程制圖作為工程學科中的基礎技能，要求學生能夠將三維的空間結構準確地轉化為二維的圖紙，或者從二維圖紙中還原出三維的立體形象。這一過程中，想象力起到了至關重要的作用。一些學生由于高中立體幾何基礎不夠扎實，導致在學習畫法幾何和機械制圖時感到困難，存在畏難情緒。其實工程制圖和立體幾何是幾何學的兩個分支，立體幾何采用公理化的方法研究空間的點、線、面的各種位置關系，并進而討論簡單集合體的性質和有關計算以及它們的應用的學科。而機械制圖涉及三維空間中物體的表達和繪制，空間思維和想象力、投影原理和視圖表達、尺寸標注和技術要求以及圖形表達規范性和準確性等知識點，這些對學生來說都是學習的難點。部分學生可能習慣于具象思維，面對抽象的二維圖紙難以在腦海中構建出相應的三維模型，很多學生缺乏實際動手制作或觀察三維模型的機會，使得學生在面對工程制圖時難以形成直觀的空間感。而且在機械圖樣的繪制中，離不開尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的標注；在零件圖、裝配圖的識讀中，能讀懂尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的標注，能正確理解公差的意義對于讀懂圖樣、分析裝配關系等起著重要的作用。

1.2 理論與實踐脫節，能聽懂但不會用

理論與實踐脫節是一個常見的問題，許多學生能夠聽懂理論知識，但在實際應用時卻感到困難重重。工程制圖作為一門專業基礎課，一般都開設在大一第一學期。對產品和零部件的認識也只限于認知實習時所看到的一點感性認識。對于一個具體的零部件，學生不能綜合地從機械制造和工藝、機械結構和原理等方面去理解工程制圖中的配合、尺寸以及粗糙度等知識點。測繪過程中，也多半是對著三維視圖在畫，這些模型與實際的工程產品存在很大差距，側重于書本理論，紙上談兵。對于一些透視關系和畫法幾何等都是靠死記硬背，不利于學生動手能力和創新能力的培養。隨著科技的不斷發展，工程制圖技術也在不斷進步[1]。然而，一些工程制圖教材的內容更新卻相對緩慢，無法跟上時代的步伐。這使得學生在學習過程中接觸到的知識往往已經過時，無法滿足實際工作的需求。

1.3 教學方法傳統，教學效果不佳

傳統的教學方法往往側重于理論知識的傳授，而忽視了實踐操作、創新思維和個性化學習的重要性。以往教師主要圍繞教學目標展開，教學方法也主要以PPT、視頻或媒體課件為主，向學生傳授工程制圖的理論知識，如投影原理、視圖表達、尺寸標注等。這種單向的學習模式，不利于培養學生獨立學習。教師主要用繪圖工具在黑板上作圖示范教學，再輔之以掛圖、實物模型來體現空間立體，從而幫助學生理解，這種方法提高了學生的尺規作圖能力，但整個教學過程缺乏互動、枯燥乏味，同學們難以建立空間概念。

如何解決以上教學中的難題，如何激發學生學習動力？學生在本課程中要掌握哪些內容？為什么要掌握這些內容？如何有效地學習這些知識？如何檢測是否掌握本課程的學習？

2 基于OBE理念導向的教學改革

2.1 以生為本，優化課程資源

本課程的教學目標主要是為學生日后繪制和識讀機械圖紙打好基礎，同時“工程制圖”課程也為后續很多機械課程做好前期知識的鋪墊。如后續的機械制圖AutoCAD，三維建模等課程都需要有“工程制圖”課程的基礎。然而傳統的制圖教學方法與現今的行業有一定的差距，因此需要結合企業具體的案例展開項目化的教學，以期在今后的教學中培養學生的項目化設計的能力以及實踐的識圖與繪圖能力。主要可從以下幾方面來優化課程資源。（1）制作高質量的多媒體教學課件，包括文字、圖片、動畫和視頻等多種形式的內容。（2）建立或利用現有的在線學習平臺[2]，提供豐富的學習資源和互動功能。學生可以在平臺上進行自主學習、交流討論和提交作業等。利用這些材料輔助教學，提高學生的學習興趣和理解能力。（3）建設虛擬仿真實驗室：利用虛擬現實技術構建虛擬仿真實驗室，讓學生能夠在虛擬環境中進行工程制圖的實踐操作，提高動手能力和實踐能力。（4）完善在線學習平臺：搭建功能完善的在線學習平臺，提供豐富的視頻教程、在線測試、互動問答等資源[3]，方便學生自主學習和互動交流。同時引入實地考察、案例分析、實踐操作等多元化的教學手段[4]，以豐富學生的制圖教學體驗，提高他們的學習積極性和參與度。

2.2 產出導向，重構教學內容

根據現代工程技術的發展需求，及時更新工程制圖教學內容，引入新的理論知識和實踐技能。創新教學方法：采用多樣化的教學方法，如案例分析、小組討論、實踐操作等，激發學生的學習興趣和主動性。強化實踐環節：增加實踐課程的比重[5]，提供充足的實踐機會和實踐環境，培養學生的實際操作能力和解決問題的能力。推廣新技術應用：加強計算機技術在工程制圖教學中的應用，推廣CAD等現代制圖技術，提高制圖效率和質量。主要從以下幾方面優化課程內容與結構。（1）模塊化課程設計：將課程內容劃分為不同的模塊，如基礎知識模塊、繪圖技能模塊、創新設計模塊等。每個模塊都應有明確的學習目標和評估標準，以便于學生進行有針對性的學習和自我評估。（2）理論與實踐相結合：在理論教學中，注重基礎知識的講解和原理的闡述，確保學生具備扎實的理論基礎。在實踐教學中，增加案例分析和動手操作的環節，讓學生在實踐中鞏固理論知識，提升實踐技能。（3）關注工程制圖領域的最新技術和發展趨勢，將其融入課程教學中。鼓勵學生了解和掌握新技術，以提升他們的競爭力和創新能力。（4）緊跟行業標準與技術發展：定期審查和更新教材內容，確保其與當前工程制圖行業的標準和最新技術保持一致。引入最新的工程制圖軟件和技術，如AutoCAD、SolidWorks等，以適應行業變化。結合工程實際案例，豐富教學內容，增強教學的實用性和針對性[6]。

2.3 多元考核，注重過程評價

建立多元化的評價體系，注重對學生實踐能力和創新能力的考核[7]，全面反映學生的實際水平。由原來單一的知識點考核變為知識掌握和學習狀態兩個方面全過程的考量。教學內容主要考核具體可分為圖學基礎、專業應用和制圖技術等3個模塊。考核形式也由原來傳統的筆試變為筆試和機考兩部分結合。過程考核主要包括出勤、作業、互動、職業素養等內容。持續提升模塊主要對課堂外的學習情況進行考核，包括競賽、職業資格認證等內容[8]。其中，競賽包括所有與課程直接相關的各級競賽，如全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等。通過多元化評價，重點促進學生具備運用制圖知識解決實際問題的能力。采用平時成績、實驗報告、課程論文等多種評價方式，全面評估學生的學習成果。注重過程評價和終結評價相結合[9]，鼓勵學生積極參與教學過程，培養其自主學習能力。

隨著工程技術的不斷發展和“中國制造2025”等戰略規劃的實施，對工程技術人才的需求日益迫切。工程制圖作為理工類本科生的重要基礎課程，其教學質量直接影響到學生的專業技能和創新能力。因此，工程制圖教學團隊積極投身于教改，旨在提升教學質量，培養更多具備創新思維和實踐能力的工程技術人才。同時通過組織教師進行定期培訓和學習交流活動，提升他們的教學水平和專業素養。鼓勵教師參加學術會議和研討會，了解最新的教學理念和研究成果。團隊建設與合作：加強教師之間的團隊合作與交流，共同研究教學方法和課程內容優化等問題。通過團隊合作提升整體教學水平和課程質量[10]。工程制圖教師通常具有豐富的實踐經驗。他們不僅能夠為學生提供課堂上的理論指導，還能在實驗室或實際工程項目中給予實踐指導。通過分享自己的經驗和教訓，教師可以幫助學生避免走彎路，更快地掌握制圖技能。

3 總結

基于OBE理念，對“工程制圖”課程開展教學改革，在以學習目標為導向的教學理念下，學生的學習動力也更足。以畢業要求達成度為產出導向對課程教學目標進行了反向設計與正向評價。通過課程內容的優化、教學目標的制定、課程評價體系的構建，以期提高教學效果，促進“工程制圖”課程的教學活動對其所支撐的畢業要求指標點的達成，激勵學生積極主動地參與到學習之中，提高學生在工程知識、問題分析和使用現代工具等方面解決復雜工程問題的能力。綜上所述，基于OBE理念的工程制圖課程資源優化需要從明確課程目標與學習成果、優化課程內容與結構、豐富教學資源與手段、完善評估與反饋機制以及強化師資培訓與團隊建設等多個方面進行綜合考慮和實施。通過這些措施的實施，有效提升工程制圖課程的教學質量，培養學生的綜合素質和工程實踐能力，適應新工科對人才的要求，為他們未來的職業發展打下堅實的基礎。

基金項目：2022年度江蘇高校哲學社會科學研究一般項目“新工科背景下大學生工程實踐素養培養的探索與實踐——以現代工程圖學課程為例”（項目編號：2022SJYB0991）；2024年度無錫學院優秀案例項目“新工科背景下課程思政的探索與實踐”（項目號：2024AL001）。

參考文獻：

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[10]徐玉東，韓運華，王志剛，等.基于工程訓練教學構建工程實踐與創新能力培養體系[J].吉林化工學院學報，2023，40（06）：8-11.