宋鳴，陳衛(wèi)華，鄭敏，魏興春，李海燕

(蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

目前部分高校開展的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”和“工程教育認(rèn)證”要求專業(yè)建設(shè)中課程的設(shè)置和實(shí)施應(yīng)以學(xué)生的能力培養(yǎng)為目標(biāo)，要適應(yīng)這樣一種新形勢(shì)，則必須打破傳統(tǒng)教育模式中存在的不足，以實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)的課程體系進(jìn)行改革。

工程圖學(xué)測(cè)繪訓(xùn)練作為機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)重要的基礎(chǔ)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅要鞏固所學(xué)的制圖理論知識(shí)，更重要的是應(yīng)以提高學(xué)生繪制和閱讀機(jī)械圖的能力，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)[1-3]。近幾年部分高校結(jié)合卓越工程師計(jì)劃和工程教育認(rèn)證對(duì)工程圖學(xué)測(cè)繪教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核等方面都進(jìn)行了一些探索和改革[4-7]。我校自2010年以來，針對(duì)該課程以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、模式、方法及考核方式持續(xù)進(jìn)行探索實(shí)踐，形成了自己的特色并取得了一些教學(xué)成果。

1 測(cè)繪教學(xué)基本情況及存在的問題

為了強(qiáng)化學(xué)生的工程圖表達(dá)能力和計(jì)算繪圖的能力，自2010年起針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)了為期一周的“計(jì)算機(jī)繪圖綜合訓(xùn)練”實(shí)訓(xùn)課程，課程內(nèi)容主要包括完成一組簡(jiǎn)單裝配體的全部非標(biāo)零件的徒手測(cè)繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖(非標(biāo)零件圖和裝配圖)。由于學(xué)時(shí)較少，測(cè)繪對(duì)象的選擇有較大限制，只能選擇零件較少，結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單的裝配體(L型齒輪油泵)，因此使得工程圖表達(dá)的深度不夠，課程的訓(xùn)練效果不理想。

根據(jù)幾年來“計(jì)算機(jī)繪圖綜合訓(xùn)練”課程的實(shí)施情況，在進(jìn)行充分調(diào)研和討論的基礎(chǔ)上，2012年在修訂培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)將“計(jì)算機(jī)繪圖綜合訓(xùn)練”課程改為“機(jī)械工程綜合測(cè)繪”，時(shí)間延長(zhǎng)為2周，面對(duì)全校機(jī)械類專業(yè)開放，課程的內(nèi)容更加偏重于工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。課程的測(cè)繪對(duì)象調(diào)整為較為復(fù)雜的裝配體(一級(jí)齒輪減速器)，其中測(cè)繪草圖和計(jì)算機(jī)二維工程圖各占1周的時(shí)間，2013年春季學(xué)期首先在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)實(shí)施。課程實(shí)施過程中主要由老師布置任務(wù)，并分階段對(duì)零件和裝配圖的表達(dá)方案進(jìn)行部分講解，然后在課堂上指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)任務(wù)。在整個(gè)教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容以及所采用的教學(xué)模式未做大的調(diào)整，并與大多數(shù)工科院校情況基本類似。

近幾年在課程的實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題：1) 由于所有學(xué)生的測(cè)繪對(duì)象相同，過程和任務(wù)一致，課程內(nèi)容沒有彈性設(shè)置，學(xué)生無權(quán)取舍或改變教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的創(chuàng)造靈感和個(gè)人能力得不到充分展示。2)在裝配體測(cè)繪階段，學(xué)生是采用手工繪圖，工作量大。為完成繪圖，學(xué)生只是機(jī)械地模仿畫圖，片面追求速度，而忽視了對(duì)零件設(shè)計(jì)、工藝結(jié)構(gòu)、工程圖表達(dá)及尺寸標(biāo)注合理性等方面知識(shí)的理解和綜合運(yùn)用，最終導(dǎo)致工程表達(dá)能力和設(shè)計(jì)能力的欠缺。3)在計(jì)算機(jī)繪圖階段，由于學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力差異較大，對(duì)于部分計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力偏弱的同學(xué)，為期一周的CAD工程圖任務(wù)量偏大，導(dǎo)致部分同學(xué)疲于應(yīng)付。對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較強(qiáng)的同學(xué)，則顯得任務(wù)量偏小，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。最后所完成的計(jì)算機(jī)圖雷同，從中看不出學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的差別。4)教學(xué)形式過于刻板，沒有活力，不能有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，部分學(xué)生處于被動(dòng)應(yīng)付狀態(tài)。5)傳統(tǒng)測(cè)繪課程的考核主要依據(jù)圖面質(zhì)量評(píng)定成績(jī)，考核和評(píng)價(jià)注重結(jié)果，評(píng)價(jià)方式過于單一，考核方式缺乏公平性和科學(xué)性，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。尤其是將計(jì)算機(jī)繪圖引入測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)后，只注重結(jié)果的考核方式很難反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，嚴(yán)重挫傷了部分同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，最終導(dǎo)致課程教學(xué)達(dá)不到預(yù)期目的。

2 教學(xué)改革開展情況

針對(duì)以上問題教學(xué)團(tuán)隊(duì)連續(xù)三年對(duì)“機(jī)械工程綜合測(cè)繪”課程中展開教學(xué)改革實(shí)踐。在課程的改革實(shí)踐中首先進(jìn)一步明確了課程不同階段的任務(wù)及培養(yǎng)目標(biāo)，并對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了調(diào)整。

2.1 以應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)為目標(biāo)的常規(guī)課程內(nèi)容設(shè)置

在完成課程大綱的基本要求的基礎(chǔ)上，對(duì)課程內(nèi)容作出部分調(diào)整，調(diào)整后課程內(nèi)容側(cè)重于徒手表達(dá)能力、工程圖的表達(dá)能力、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，具體的課程內(nèi)容設(shè)置如圖1所示。

圖1 “機(jī)械工程綜合測(cè)繪”常規(guī)課程內(nèi)容

2.2 以應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)為目標(biāo)的彈性課程內(nèi)容設(shè)置

在課程的實(shí)施過程中，發(fā)現(xiàn)對(duì)于部分專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較強(qiáng)的同學(xué)在第二階段的教學(xué)中總體任務(wù)量偏小，難以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，尤其一部分同學(xué)的三維CAD技術(shù)的應(yīng)用能力較強(qiáng)，在實(shí)踐過程中由于課程內(nèi)容所限，難以發(fā)揮其三維CAD的專長(zhǎng)。為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)將三維CAD技術(shù)的應(yīng)用與工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)有效地結(jié)合起來，教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一部分學(xué)生設(shè)置了彈性課程內(nèi)容(圖2)。

圖2 “機(jī)械工程綜合測(cè)繪”彈性課程任務(wù)實(shí)施流程

彈性任務(wù)的實(shí)施在第一階段任務(wù)基本相同，只是在第二階段任務(wù)量和任務(wù)的完成方式完全不同。要求在完成測(cè)繪圖的同時(shí)，可利用業(yè)余時(shí)間開始第二階段零件的三維造型任務(wù)。零件的三維造型小組成員可分工協(xié)作，按照個(gè)人能力的不同分擔(dān)不同的任務(wù)，合力完成整個(gè)裝配體零件的建模。在這個(gè)環(huán)節(jié)，為了保證三維模型正確裝配，小組成員必須相互討論，對(duì)造型過程中發(fā)現(xiàn)尺寸不協(xié)調(diào)等問題進(jìn)一步進(jìn)行修正。零件三維造型完成之后，利用三維模型直接投影為二維工程圖，再按照機(jī)械制圖的表達(dá)規(guī)范編輯工程圖，添加技術(shù)要求。在此階段允許三維模型成果互享，但二維工程編輯必須獨(dú)立完成。這樣可大大減少計(jì)算繪圖的工作量。隨著學(xué)習(xí)的深入，對(duì)機(jī)械零件的三維建模不斷完善，最終利用三維軟件進(jìn)行三維裝配實(shí)驗(yàn)，以加深對(duì)設(shè)計(jì)和裝配相關(guān)概念的理解。

2.3 以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)、教師合理引導(dǎo)、學(xué)生自主開展學(xué)習(xí)的實(shí)踐教學(xué)模式

課程從一開始就對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分組(學(xué)生按照自愿的原則同時(shí)兼顧強(qiáng)弱搭配，4～6人組成一個(gè)大組， 2～3人分為一小組)。在測(cè)繪過程中以大組為單位進(jìn)行一級(jí)減速器工作原理的分析和拆卸，以小組為單位對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪，構(gòu)思零件的表達(dá)方案，然后大組內(nèi)對(duì)測(cè)繪對(duì)象的表達(dá)方案、小組表達(dá)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論，通過和授課老師交流后，最終確定最優(yōu)表達(dá)方案。

在整個(gè)課程實(shí)施過程中強(qiáng)調(diào)師生交往、小組成員之間討論和協(xié)作，構(gòu)建互動(dòng)的師生關(guān)系和教學(xué)關(guān)系。對(duì)于按彈性任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)的小組，教師有意識(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)的其他課程的相關(guān)知識(shí)對(duì)所測(cè)繪的零部件，根據(jù)自己的構(gòu)想，對(duì)原有機(jī)械零部件進(jìn)行改造，以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。學(xué)生在任務(wù)完成過程中，在不斷遇到問題、解決問題的實(shí)踐過程中，理解所學(xué)理論知識(shí)的具體應(yīng)用，做到理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的融會(huì)貫通，既培養(yǎng)了分析和解決問題的能力，又提高了動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

通過這樣具有開放性和創(chuàng)新性實(shí)踐過程，使學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的初步過程，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)將三維CAD技術(shù)的應(yīng)用與工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)有效地結(jié)合起來，最終使學(xué)生具備了可持續(xù)發(fā)展的潛能。

2.4 以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的過程化成績(jī)考核方法

傳統(tǒng)測(cè)繪課程的考核主要依據(jù)圖面質(zhì)量評(píng)定成績(jī)，對(duì)于學(xué)生是獨(dú)立完成還是模仿、抄襲只能依據(jù)印象判斷。對(duì)零件工藝結(jié)構(gòu)、表達(dá)方案選擇、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的規(guī)定畫法、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等相關(guān)知識(shí)的掌握程度以及標(biāo)準(zhǔn)件的選用、查閱標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)等方面的能力沒有量化的考核標(biāo)準(zhǔn)，考核方式缺乏公平性、科學(xué)性。同時(shí)，將計(jì)算機(jī)繪圖引入測(cè)繪周的教學(xué)，教師一定要加強(qiáng)項(xiàng)目完成過程的督促和指導(dǎo)。既要突出學(xué)生的主體地位，又要掌控整個(gè)教學(xué)進(jìn)程，及時(shí)有效地解決學(xué)生遇到的問題。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)制定了有針對(duì)性的過程考核辦法，每個(gè)考核環(huán)節(jié)都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，同時(shí)，這種以過程考核為主考核方式還要易于執(zhí)行，不宜過分復(fù)雜，使考核不流于形式，具體考核方式如表1所示。

表1 “機(jī)械工程綜合測(cè)繪”考核方式

3 效果分析

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)中全面實(shí)施新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革以來，尤其是彈性任務(wù)的實(shí)施過程中，課程班中超過30%的同學(xué)選擇該項(xiàng)內(nèi)容。在測(cè)繪階段，部分小組已開始利用課余時(shí)間開始了三維建模的任務(wù)，同時(shí)，由于三維建模任務(wù)的實(shí)施要求小組成員要協(xié)作完成，并且最終要提交任務(wù)分配表，這樣使得小組內(nèi)互相協(xié)作和溝通明顯加強(qiáng)，改善了原來“自己測(cè)自己畫或完全抄畫”的局面，學(xué)生的主動(dòng)性顯著增強(qiáng)。

過程化的考核方式的實(shí)施，以及在評(píng)價(jià)過程中采用小組內(nèi)互評(píng)和老師針對(duì)小組的評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，使得最終的評(píng)價(jià)更能反映學(xué)生的實(shí)際狀態(tài)，有效避免了由于評(píng)價(jià)結(jié)果的不準(zhǔn)確導(dǎo)致挫傷學(xué)生的積極性，對(duì)課程的實(shí)施起了積極作用。過程化考核的實(shí)施還應(yīng)注意應(yīng)該在課程開始前就讓學(xué)生明確考核的方式。

4 結(jié)語(yǔ)

開放性和創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施和淡化結(jié)果、重在過程的考核方式，將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化落實(shí)到測(cè)繪的每一個(gè)具體教學(xué)環(huán)節(jié)，使得最終的評(píng)價(jià)結(jié)果能更好地反映學(xué)生的能力水平，大多數(shù)同學(xué)在課程結(jié)束時(shí)也基本能預(yù)測(cè)到自己的考核結(jié)果，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和求知欲，以及積極探索、主動(dòng)創(chuàng)新的開拓精神。通過三年來測(cè)繪教學(xué)實(shí)踐，收到了較好的教學(xué)效果，極大地提升了課程教學(xué)質(zhì)量。

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