張彥娥， Chulho Yang， 李 麗

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息電氣工程學(xué)院工程制圖與CAD 研究室，北京 100083； 2. Department of Mechanical Engineering, Oklahoma State University, Stillwater, 74078 USA）

中國(guó)教育改革30 年，但高等教育仍然存在著很多問(wèn)題，工科教育嚴(yán)重脫離現(xiàn)行技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)象仍顯嚴(yán)重，應(yīng)用研究人才的教育與西方同類院校距離很大。近些年社會(huì)各方均提出了培養(yǎng)創(chuàng) 新人才的問(wèn)題。正確的改革方向是改革的重要內(nèi)容，客觀比較和深入分析國(guó)內(nèi)外的高等教育模式是探討正確方向的重要前提。美國(guó)的工科教育因其帶動(dòng)美國(guó)的高速發(fā)展，受到世界性推崇[1-4]。研究中美教學(xué)差別，比較教學(xué)方法對(duì)于國(guó)內(nèi)同類課程的適應(yīng)性，為實(shí)際調(diào)整教學(xué)計(jì)劃做更加具體，深入的研究在當(dāng)前教育改革中具有很重要的意義。

中美高校的工程專業(yè)均有工程制圖與CAD系列課程的相應(yīng)設(shè)置，該課程是公認(rèn)的工科技術(shù)基礎(chǔ)課。中美教育模式不同，加之文化背景、現(xiàn)實(shí)社會(huì)條件和社會(huì)教育觀念都存在很大差別，課程組織和實(shí)施存在差異。通過(guò)不同文化條件下各種教學(xué)模式的比較，確定正確的調(diào)整方向是課程改革實(shí)施中比較重要的研究工作。

本文作者在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)(CAU)具有20 多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)(Oklahoma State University, OSU)作了10 個(gè)月的訪問(wèn)學(xué)者，期間旁聽(tīng)并參加助教了相應(yīng)課程，對(duì)教學(xué)過(guò)程、組織、內(nèi)容、方法進(jìn)行了比較分析。分別在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和OSU 做了學(xué)生問(wèn)卷，對(duì)學(xué)生對(duì)課程興趣等方面問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查。

2 課程設(shè)置和內(nèi)容比較

本文所選取的兩個(gè)學(xué)校，均是以農(nóng)業(yè)工程為主體，間或發(fā)展其他工科專業(yè)的綜合院校。農(nóng)業(yè)工程是兩個(gè)學(xué)校共同的主要工科專業(yè)。但國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)工程專業(yè)劃歸在機(jī)械學(xué)科大類，而美國(guó)，農(nóng)業(yè)工程專業(yè)是從農(nóng)業(yè)學(xué)科中剝離出來(lái)的專業(yè)分支。由于教學(xué)管理和專業(yè)沿襲存在很大差異，工程制圖與CAD 課程設(shè)置在農(nóng)業(yè)工程專業(yè)差別較大，不宜類比。因此，選擇了相同的機(jī)械專業(yè)的工程制圖與CAD 課程進(jìn)行比較。

系列課程涵蓋的主要理論知識(shí)及其應(yīng)用的結(jié)構(gòu)關(guān)系，如圖1 所示。兩校該課程的基本內(nèi)容基本相同。

圖1 系列課程涵蓋的主要知識(shí)結(jié)構(gòu)

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的相應(yīng)課程采用模塊化模式，分為投影理論、工程圖樣和繪圖實(shí)踐3 部分。如圖2 所示。

其中，“畫法幾何與技術(shù)制圖基礎(chǔ)”為理論模塊，48 講課學(xué)時(shí)。講解投影理論，以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于工程圖樣表達(dá)規(guī)則為主。學(xué)生作業(yè)以手工繪圖小作業(yè)為主。每節(jié)課后有4-8 個(gè)題目?！皺C(jī)械制圖與CAD 基礎(chǔ)”為應(yīng)用模塊，30 講課學(xué)時(shí)和18 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。介紹工程圖樣和相關(guān)工藝結(jié)構(gòu)，包括CAD 軟件的使用及簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念。包括零件圖和裝配圖。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件以AutoCAD為主。學(xué)生作業(yè)手工制圖和計(jì)算機(jī)繪圖并重。2-3個(gè)零件和4 個(gè)裝配體的典型練習(xí)?！皽y(cè)繪基礎(chǔ)與制圖實(shí)踐”為綜合模塊，兩周。以實(shí)驗(yàn)和小組討論教學(xué)模式為主。對(duì)裝配體進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)量和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各個(gè)模塊強(qiáng)調(diào)知識(shí)的邏輯性和獨(dú)立性。

OSU 課程采用層次化模式，分為技術(shù)制圖和機(jī)械CAD 基礎(chǔ)兩個(gè)層次。如圖3 所示。

其中，“工程制圖”為基礎(chǔ)部分，48 講課和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，講課實(shí)驗(yàn)時(shí)間各占一半。介紹投影基礎(chǔ)概念和方法，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用AutoCAD軟件和草圖完成簡(jiǎn)單圖樣繪制。每周1-2 個(gè)習(xí)題?！肮I(yè)CAD”為應(yīng)用部分，48 講課和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，講課實(shí)驗(yàn)時(shí)間各占一半。介紹工程詳圖中所用的表達(dá)方法，用SolidWorks 進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)在于應(yīng)用基礎(chǔ)課程涉及的技術(shù)制圖內(nèi)容，表達(dá)具有一定工程含義的結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系，并同時(shí)實(shí)踐三維參數(shù)化設(shè)計(jì)。每周1-2 個(gè)習(xí)題，一個(gè)課程大作業(yè)。

圖2 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的課程內(nèi)容體系

圖3 OSU 的課程內(nèi)容體系

從上述課程開設(shè)和內(nèi)容可以看出，從知識(shí)點(diǎn)上中美學(xué)校的不存在質(zhì)的差異。而是從內(nèi)容的安排次序上存在比較大的差異。作業(yè)安排上，體現(xiàn)對(duì)課程的目標(biāo)要求略有不同。如表1 所示，列出了兩校內(nèi)容安排的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表1 中美相應(yīng)系列課程中的課后練習(xí)安排

表1 數(shù)據(jù)表明，CAU 的該課程中作業(yè)量明顯高于OSU 的同樣課程。

但從具體作業(yè)內(nèi)容上分析，CAU 的作業(yè)主要體現(xiàn)重復(fù)訓(xùn)練課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，重點(diǎn)在投影理論部分；而OSU 的作業(yè)只起到點(diǎn)明課程要點(diǎn)的作用，且要點(diǎn)設(shè)定在滿足工程應(yīng)用上。這種作業(yè)特點(diǎn)具有一定普遍性，體現(xiàn)了兩國(guó)高等教育的教育宗旨不同和高等教育中對(duì)“學(xué)生是教育主體”認(rèn)識(shí)上的差異。CAU 和OSU 的同類課程中均安排了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的綜合練習(xí)，難度和作業(yè)量上，OSU 略高于CAU；題目的選擇范圍，OSU 大大廣于CAU。項(xiàng)目作業(yè)是中美高等教育中的重要不同點(diǎn)，是文化差異和教育認(rèn)識(shí)差異的體現(xiàn)。

3 項(xiàng)目作業(yè)與教學(xué)觀念比較

中國(guó)人大多認(rèn)為教育的主要功能是傳授知識(shí)，“老師講，學(xué)生聽(tīng)”是天經(jīng)地義的形式。盡管近年來(lái)高等教育中已逐漸認(rèn)識(shí)到學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，但這種以教師為主體的教育形式仍然是一種主要存在模式[5]。

美國(guó)人認(rèn)為大學(xué)是一種以成年人為對(duì)象，以職業(yè)為目的的教育。培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化的獨(dú)立工作技能是其主要方向。老師傳授知識(shí)只是大學(xué)課堂的一部分，而通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣而達(dá)到提高學(xué)生技術(shù)能力是大學(xué)主要作用。教師只是起到引領(lǐng)者的作用，學(xué)生才是主體。

CAU 和OSU 的同類課程中均安排了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的綜合練習(xí)，但形式卻非常不同。

CAU 的設(shè)計(jì)選題是在調(diào)研了國(guó)內(nèi)多所高等院?；A(chǔ)上，經(jīng)過(guò)作業(yè)量分析后所確定的通用部件，如減速箱、齒輪泵或者安全閥等。題目相對(duì)固定，考慮了課程覆蓋面、后續(xù)課程銜接、典型結(jié)構(gòu)引入等具體問(wèn)題。操作中，采用6-10 人一組，分組進(jìn)行。工作內(nèi)容包括：機(jī)械拆裝、結(jié)構(gòu)分析、零部件測(cè)繪和圖紙繪制等。而OSU 的選題是變化的，由學(xué)生根據(jù)興趣自行確定。汽車、自行車、飛機(jī)、玩具等功能清楚的完整機(jī)械。3-5 人一組進(jìn)行。工作內(nèi)容包括：功能分析、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、三維造型和圖形繪制等。

從選題形式上看，中國(guó)學(xué)生自主性差，但知識(shí)完整訓(xùn)練方面有所長(zhǎng)；相比之下，美國(guó)學(xué)生的自主性好，但難度不統(tǒng)一，對(duì)教學(xué)組織和資源利用提出較高要求，對(duì)教學(xué)創(chuàng)新和能力培養(yǎng)有很大好處。

從工作內(nèi)容上看，國(guó)內(nèi)題目仍然是重點(diǎn)在于對(duì)知識(shí)的領(lǐng)會(huì)；而美國(guó)學(xué)校題目的重點(diǎn)放在了實(shí)用目標(biāo)上，有較好的整體性。

就國(guó)內(nèi)教改方向面向培養(yǎng)創(chuàng)新能力的需求，相關(guān)內(nèi)容應(yīng)做出適當(dāng)調(diào)整。但因?yàn)閲?guó)情不同，需注意以下3 點(diǎn)：

1） 美國(guó)從基礎(chǔ)教育開始，比較重視個(gè)性化培養(yǎng)。學(xué)生已經(jīng)具有了自我選擇的意識(shí)和觀念。物質(zhì)條件相對(duì)豐富，教學(xué)投入相對(duì)寬松。

2） 美國(guó)學(xué)校采用的是真正的積點(diǎn)學(xué)分制。學(xué)生年級(jí)相對(duì)較高，對(duì)設(shè)計(jì)已經(jīng)有一定基礎(chǔ)。美國(guó)學(xué)生普遍動(dòng)手能力較強(qiáng)，工業(yè)常識(shí)相對(duì)豐富。

3） 中美管理方式不同，對(duì)教師評(píng)價(jià)體系、對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)方式、課后時(shí)間占用等均存在差異。

4 問(wèn)卷調(diào)查與教育文化比較

美國(guó)大學(xué)里組織教學(xué)的負(fù)責(zé)人是每位任課教師，即使是開同樣的課程，也是因教師不同而個(gè)性化的。這點(diǎn)與國(guó)內(nèi)差別極大?？荚嚪绞剑瑢W(xué)生水平評(píng)價(jià)均是由任課教師決定。所謂教學(xué)管理，只起到教學(xué)評(píng)估的作用。每個(gè)課程結(jié)束時(shí)有對(duì)任課教師的背對(duì)背答卷評(píng)價(jià)。問(wèn)卷設(shè)計(jì)中除與國(guó)內(nèi)大體相當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)項(xiàng)目外，還有一項(xiàng)重要內(nèi)容是課程內(nèi)容的趣味性和實(shí)用性。

在美國(guó)的學(xué)校教育中，教育的趣味性被提到很高的位置。美國(guó)的教育觀點(diǎn)是，興趣產(chǎn)生求知欲，才能產(chǎn)生創(chuàng)造性[5]。

針對(duì)這一特點(diǎn)，作者設(shè)計(jì)了學(xué)生問(wèn)卷，問(wèn)卷中主要對(duì)課程趣味性進(jìn)行了調(diào)查。同樣的問(wèn)卷在兩所大學(xué)里的工程制圖基礎(chǔ)部分的課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行。問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2 所示。

表2 課程趣味性的問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)

可以看出，美國(guó)學(xué)生會(huì)認(rèn)為課程有趣味性的比例明顯高于中國(guó)學(xué)生。

在問(wèn)卷中，學(xué)生還對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題做了主觀陳述。結(jié)果顯示，中國(guó)在評(píng)價(jià)課程是否有趣的時(shí)候，多是從難度、作業(yè)多少和教師的個(gè)人魅力上去考量；而美國(guó)學(xué)生多是從教學(xué)內(nèi)容本身和作業(yè)問(wèn)題是否能調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣上直接回答。這點(diǎn)從另一個(gè)側(cè)面也反應(yīng)出中美對(duì)教育的認(rèn)識(shí)上存在較大差異。

創(chuàng)造性來(lái)源于興趣，很大程度上是受到肯定的。我國(guó)目前的教育形式?jīng)Q定了初等教育的現(xiàn)狀是很難在短期內(nèi)改變的，應(yīng)試教育使得學(xué)生學(xué)習(xí)中很少考慮到自己是否對(duì)某課程的知識(shí)感興趣。這個(gè)問(wèn)題在以提高創(chuàng)造性為方向的教育改革中，應(yīng)該受到重視。為了提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，大學(xué)本科教育中應(yīng)該逐漸調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。

5 結(jié) 論

中美兩所高校，具有相近的專業(yè)設(shè)置，并且開設(shè)了相應(yīng)內(nèi)容的工程制圖與CAD 基礎(chǔ)的系列課程。作者對(duì)課程內(nèi)容與教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了比較，并從學(xué)生問(wèn)卷設(shè)計(jì)、課程中項(xiàng)目作業(yè)設(shè)計(jì)等方面的比較，對(duì)教育觀念進(jìn)行了比較。得出以下結(jié)論：

中美對(duì)于工程制圖與CAD 基礎(chǔ)課程的內(nèi)容上差異不大；但課程的內(nèi)容安排和方式存在差異。教學(xué)的重點(diǎn)存在較大差異，中國(guó)的學(xué)校相應(yīng)重視理論體系，而美國(guó)著眼于應(yīng)用。 項(xiàng)目設(shè)計(jì)作業(yè)數(shù)量相同，內(nèi)容安排略有不同，但選題方式存在較大差異，體現(xiàn)了兩種教育觀念的差異。美國(guó)的教學(xué)組織從調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；而相應(yīng)中國(guó)的大學(xué)教育中在培養(yǎng)興趣上，缺少長(zhǎng)處。

為了使教學(xué)改革能夠向提高學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方向發(fā)展，未來(lái)的工程制圖和CAD 系列課程的改革，應(yīng)在考慮中國(guó)國(guó)情的前提下，在趣味性和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)方面多做些研究工作和教學(xué)實(shí)踐。

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