湯曉燕　云忠

[摘 要]依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，提出以解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)為核心的課程教學(xué)改革思路。以工程圖學(xué)課程為研究對(duì)象，針對(duì)學(xué)生的能力要求、培養(yǎng)、考核做整體規(guī)劃，在教學(xué)目標(biāo)、教材建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、考核形式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行改革，采取的具體措施、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可為兄弟院校相關(guān)課程的建設(shè)及教改提供借鑒與參考。

[關(guān)鍵詞]工程教育專業(yè)認(rèn)證；工程圖學(xué)；教學(xué)改革；復(fù)雜工程問(wèn)題

[中圖分類號(hào)] TB23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2019）05-0069-04

一、引言

高等工科院校各專業(yè)開展工程教育專業(yè)認(rèn)證，是響應(yīng)教育部號(hào)召，提升高等教育質(zhì)量，推進(jìn)工程教育國(guó)際互認(rèn)的重要舉措[1]。我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要參考美國(guó)《華盛頓協(xié)議》[2]，其中新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高校畢業(yè)生的12項(xiàng)畢業(yè)要求中有8條都提到復(fù)雜工程問(wèn)題。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)林健教授就“如何理解和解決復(fù)雜工程問(wèn)題”做了翔實(shí)的闡述[3]，主要包括：表達(dá)、分析、解決復(fù)雜工程問(wèn)題，以及針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、模擬、交流，并對(duì)開展科學(xué)研究等方面的能力提出了考核要求。

眾所周知，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力不可能一蹴而就，應(yīng)該循序漸進(jìn)。國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校工程圖學(xué)教學(xué)一般只注重基本知識(shí)技能的傳授，沒(méi)有針對(duì)學(xué)生的解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力要求、培養(yǎng)、考核做整體規(guī)劃，缺乏合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)內(nèi)容與真實(shí)生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)，考核不夠全面，這使得學(xué)生設(shè)計(jì)的產(chǎn)品存在很多問(wèn)題，繪制的圖紙不規(guī)范。

從“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的視角[4]研究工程人才培養(yǎng)方式，可讓我們找到弊端，剖析原因，從而探索出更好的課程改革路徑。美國(guó)普渡大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、加州大學(xué)的工程圖學(xué)課程采用獨(dú)立開課；而加州理工大學(xué)則將其整合在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)與制造等課程中。不論哪種方式，工程圖學(xué)教育都是以培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力為核心，有其明確的目標(biāo)和思路。國(guó)內(nèi)天津理工大學(xué)穆浩志等教師對(duì)照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)與工程制圖課程的對(duì)應(yīng)矩陣，并編制了相應(yīng)的教學(xué)大綱[5]。北京工業(yè)大學(xué)李富平教師團(tuán)隊(duì)研究了以實(shí)踐為先導(dǎo)的工程圖學(xué)教學(xué)方式[6]。杭州電子科技大學(xué)郭艷等教師探討了工程認(rèn)證背景下工程圖學(xué)課程如何提高教學(xué)質(zhì)量的多種教學(xué)法[7]。這些研究盡管都取得了一些成績(jī)，但就如何培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的教學(xué)研究并不多。吸收、學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，開展圖學(xué)教學(xué)改革，就是要循序漸進(jìn)地教會(huì)學(xué)生針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題，如何進(jìn)行思考、分析，如何繪制復(fù)雜工程系統(tǒng)圖紙，如何協(xié)同合作進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。

二、課程的教學(xué)改革

（一）教學(xué)改革目標(biāo)

面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的工程圖學(xué)教學(xué)改革，其特點(diǎn)就是以學(xué)生為主體，以解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)為核心，教學(xué)內(nèi)容依照學(xué)生畢業(yè)要求做調(diào)整，教學(xué)師資、課程資源、實(shí)驗(yàn)配置盡可能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，并以學(xué)生學(xué)習(xí)效果來(lái)評(píng)價(jià)教學(xué)，通過(guò)反饋、總結(jié)來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)目標(biāo)除專業(yè)知識(shí)及技能的傳授外，更側(cè)重教師如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，達(dá)到能綜合運(yùn)用工程圖學(xué)及相關(guān)學(xué)科知識(shí)，表達(dá)、分析、解決復(fù)雜工程問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)及研究的目的，為學(xué)生畢業(yè)，以及將來(lái)從事相關(guān)設(shè)計(jì)、研發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)各專業(yè)的畢業(yè)要求，工程圖學(xué)課程的設(shè)置可分為機(jī)械類、近機(jī)類、非機(jī)類。采用分層次教學(xué)，機(jī)械類112學(xué)時(shí)，課程包括工程圖學(xué)（Ⅰ）、工程圖學(xué)（Ⅱ）、工程圖學(xué)（Ⅲ）——機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪與設(shè)計(jì)；近機(jī)類、非機(jī)類專業(yè)的學(xué)生則只完成工程圖學(xué)（Ⅰ）、（Ⅱ）部分的學(xué)習(xí)。表1列出了改革后機(jī)械類課程體系及教學(xué)目標(biāo)。

（二）教材建設(shè)

原有教材內(nèi)容過(guò)于理論化，只適合于傳統(tǒng)教學(xué)，不適合現(xiàn)在以學(xué)生為中心的開放式的教學(xué)模式。新編教材內(nèi)容參考中、美大學(xué)工程圖學(xué)教材結(jié)構(gòu)體系[8]，并依據(jù)專業(yè)認(rèn)證要求做調(diào)整，調(diào)整包括以下幾方面。

1.注重知識(shí)內(nèi)容的實(shí)用性和綜合性，將更多的學(xué)時(shí)和內(nèi)容重點(diǎn)放在實(shí)用設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)技能以及設(shè)計(jì)過(guò)程的闡述上。

2.注重開放式教學(xué)理念的引入，在各章節(jié)設(shè)置“課程導(dǎo)學(xué)”“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”“課程拓展”“解題技巧”模塊，引導(dǎo)學(xué)生自主、深入學(xué)習(xí)。

3.注重新媒體技術(shù)的引入，將二維碼、AR技術(shù)、動(dòng)畫、視頻等新媒體技術(shù)引入教材，學(xué)生可通過(guò)二維碼掃描等方式了解相關(guān)的課內(nèi)外知識(shí)。

4.注重國(guó)際化人才培養(yǎng)的需求，在教材中增加“國(guó)外典型制圖標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用”，對(duì)涉及的專業(yè)術(shù)語(yǔ)均進(jìn)行中英文介紹，以適應(yīng)工業(yè)全球化的快速發(fā)展。

（三）教學(xué)安排及方案設(shè)計(jì)

在教學(xué)中通過(guò)創(chuàng)設(shè)有助于能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，注重實(shí)踐知識(shí)的習(xí)得。具體的教學(xué)安排及方案設(shè)計(jì)如表2。

（四）教學(xué)方法

教師課前精心準(zhǔn)備，課堂上借助多媒體課件、動(dòng)畫、視頻等手段，采用啟發(fā)、討論、案例分析等教學(xué)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生工程圖學(xué)思維能力。

工程圖學(xué)（Ⅰ）——側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)以及自主學(xué)習(xí)的能力，能對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行圖形表達(dá)和識(shí)別。教學(xué)中通過(guò)課程導(dǎo)學(xué)、文獻(xiàn)收集、課堂討論、課外專題匯報(bào)等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課外專題3人一組，協(xié)作完成資料收集、PPT制作、撰寫授課報(bào)告和上臺(tái)講授，采用開放式選題，要求將工程圖學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與生活實(shí)際相結(jié)合。

工程圖學(xué)（Ⅱ）——側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。教師授課以實(shí)際工程案例、功能器件的結(jié)構(gòu)為載體，講解零部件表達(dá)方法、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等知識(shí)。學(xué)生的課外專題內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)寬，包括齒輪、彈簧的應(yīng)用，XXX中的連接，裝配的歷史與發(fā)展，介紹一種身邊的機(jī)械裝置等。圖1為機(jī)械1606班董一心同學(xué)代表小組上臺(tái)講授“鎖的起源及發(fā)展”。

課堂實(shí)訓(xùn)、上機(jī)實(shí)訓(xùn)均采用項(xiàng)目式教學(xué)，以工程實(shí)際項(xiàng)目（如千斤頂、球閥、虎鉗等）為驅(qū)動(dòng)，教師將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化，加強(qiáng)過(guò)程指導(dǎo)、監(jiān)督，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，最終完成教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生能熟練運(yùn)用現(xiàn)代繪圖工具正確表達(dá)、繪制復(fù)雜零、部件工程圖。

工程圖學(xué)（Ⅲ）（機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪與設(shè)計(jì)）——側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、研發(fā)復(fù)雜工程系統(tǒng)的能力。采用項(xiàng)目式教學(xué)，以齒輪油泵為研究對(duì)象，要求學(xué)生分析討論立式、臥式、三片式、高壓、常壓等各種形式齒輪油泵的優(yōu)缺點(diǎn)，并就密封、聯(lián)接、加大流量、降低噪音、綠色環(huán)保等設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題作對(duì)比分析，學(xué)生2人一組，分組實(shí)踐，對(duì)測(cè)繪的立式齒輪油泵做改進(jìn)設(shè)計(jì)，撰寫“XXX齒輪油泵的改進(jìn)分析報(bào)告”。學(xué)生作品如圖2、圖3、圖4所示。

三、課程的考核與評(píng)價(jià)

科學(xué)合理地評(píng)價(jià)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，是保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要手段，也是準(zhǔn)確診斷教學(xué)、發(fā)現(xiàn)不足、促進(jìn)改革的重要保證。

按課程性質(zhì)，考核分階段并以多種形式進(jìn)行，具體的教學(xué)要求及考核形式如表3所示。對(duì)于工程圖學(xué)（I），將期末閉卷成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的比例降低，由原來(lái)的70%降至50%，同時(shí)提高平時(shí)成績(jī)所占的比重；對(duì)于工程圖學(xué)（II）、工程圖學(xué)（III），加強(qiáng)對(duì)平時(shí)作業(yè)、上機(jī)測(cè)試、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)報(bào)告、專題研討、小組答辯等的評(píng)分，并采用合理的權(quán)重系數(shù)來(lái)處理“平時(shí)過(guò)程性評(píng)價(jià)”和“期末結(jié)果性評(píng)價(jià)”的關(guān)系。

考核評(píng)價(jià)應(yīng)重視學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的過(guò)程，學(xué)期總評(píng)應(yīng)根據(jù)學(xué)生完成的課程作業(yè)、專題調(diào)研報(bào)告、書面考試；課程的設(shè)計(jì)作品的獨(dú)特性、創(chuàng)新性；以及學(xué)生撰寫的綜合性報(bào)告、小組答辯表現(xiàn)等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。學(xué)生需要通過(guò)全過(guò)程參與、努力學(xué)習(xí)，在掌握了基本理論及相關(guān)知識(shí)，并具備了一定的解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力后，才能合格。

本改革項(xiàng)目已在我校2015-2017級(jí)機(jī)械類約48個(gè)班級(jí)中推廣，并得到了學(xué)生、專家、同行的好評(píng)，其多種開放的教學(xué)形式證明這對(duì)于工程圖學(xué)課程來(lái)說(shuō)是適合且可行的。

四、結(jié)束語(yǔ)

全國(guó)高校正在開展“雙一流”建設(shè)，中南大學(xué)為建設(shè)一流學(xué)校、一流學(xué)科與國(guó)際接軌，各個(gè)專業(yè)都在進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證。

我校圖學(xué)教師團(tuán)隊(duì)，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)生能力要求，共同研究探討，開展以解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)為核心的工程圖學(xué)課程教學(xué)改革；將整體目標(biāo)細(xì)化為各學(xué)習(xí)階段應(yīng)達(dá)成的具體目標(biāo)，通過(guò)精心設(shè)計(jì)、合理安排、科學(xué)引導(dǎo)、規(guī)范考評(píng)，構(gòu)建能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而滿足學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。改革的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量，以及類似課程的教學(xué)改革都有借鑒意義，有助于我校機(jī)械工程專業(yè)早日實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)，從而培養(yǎng)出更多國(guó)際化優(yōu)秀工程人才。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]