王 偉，畢 思，蔣慧瓊

（1.武昌工學(xué)院智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430065；2.綠色風(fēng)機制造湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430065）

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-Based Education，OBE）由美國著名教育學(xué)者Spady于1981年首次提出，已成為歐美發(fā)達(dá)國家教育改革的主流理念[1]。強調(diào)將“產(chǎn)出導(dǎo)向”“以學(xué)生為中心”“持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念貫穿人才培養(yǎng)全過程，對推動地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)有較強的指導(dǎo)意義。

制造業(yè)信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，使設(shè)計方式產(chǎn)生了巨大變革。目前的設(shè)計方式有以二維為主、三維為輔的，也有完全立體化、數(shù)字化的。不管設(shè)計方式如何變革，成圖能力是機械類學(xué)生的必備技能。成圖能力包括二維工程圖的制圖、讀圖能力，也包括三維建模與仿真分析能力，兩種能力相輔相成，相得益彰。

1 傳統(tǒng)成圖課程教學(xué)的不足

成圖能力培養(yǎng)通常是由一系列的課程共同完成，包括機械工程制圖、二維CAD繪圖、三維建模及仿真等理論課程，還有制圖測繪等實踐課程。但是在以上課程的教學(xué)過程中未形成合力，尤其是二維CAD繪圖、三維建模及仿真等課程，授課內(nèi)容僅僅關(guān)注軟件的基本操作。如三維建模及仿真教學(xué)內(nèi)容只是側(cè)重介紹三維建模、由三維到二維的轉(zhuǎn)換等基本知識，使該課程僅僅讓學(xué)生多學(xué)了一種軟件，沒有體現(xiàn)其作為輔助設(shè)計的軟件功能；另外，相關(guān)軟件課程與專業(yè)課程結(jié)合不夠緊密，僅作為一門課程，結(jié)課后并未進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和應(yīng)用[2]。由于上述原因，導(dǎo)致本科畢業(yè)設(shè)計中學(xué)生工程圖紙質(zhì)量不高[3]，畢業(yè)生成圖能力偏弱。

2 基于OBE理念的成圖能力培養(yǎng)課程體系構(gòu)建與實踐

2.1 課程體系構(gòu)建與實踐

本課題以學(xué)生成圖能力培養(yǎng)為對象，探討基于OBE理念的課程體系構(gòu)建與實踐。以機械工程制圖、二維CAD繪圖、制圖測繪、三維建模與仿真、三維數(shù)字化設(shè)計系列實踐課程構(gòu)建成圖能力課程群，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及評價體系等方面進(jìn)行綜合性的改進(jìn)。為提高教學(xué)效率、達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)、提高學(xué)生的工程實踐能力，做進(jìn)一步研究。

首先，教師團隊需明確人才培養(yǎng)的主線、課程群組成以及學(xué)生在畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的畢業(yè)指標(biāo)點，從而確定出本門課的教學(xué)目標(biāo)，即“學(xué)生應(yīng)該掌握什么知識，具備什么能力”；其次，通過對課程內(nèi)容的整合，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)即預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)制定教學(xué)內(nèi)容，并設(shè)計相對應(yīng)的教學(xué)方法與實施方案，即“學(xué)生怎樣才能掌握知識”；最后，采用全面的教學(xué)評價體系對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出進(jìn)行評估，即“判斷學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)”[4]。

2.2 明確成圖能力與課程的關(guān)系

通過對企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，并對畢業(yè)生進(jìn)行回訪，了解企業(yè)、行業(yè)對機械類專業(yè)學(xué)生成圖能力的要求，制訂本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，并依據(jù)畢業(yè)要求建立課程體系、教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)評價。

學(xué)生要具備相應(yīng)的成圖能力及其他相關(guān)能力，需要通過大學(xué)四年不同的課程持續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，具體的成圖能力培養(yǎng)目標(biāo)與課程如表1所示。

表1 學(xué)生成圖能力培養(yǎng)目標(biāo)與課程

2.3 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法

根據(jù)學(xué)生的能力要求，合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，在學(xué)時縮減的情況下對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一些刪減與整合，分離出必學(xué)的內(nèi)容、教師輔導(dǎo)學(xué)習(xí)的內(nèi)容與自學(xué)的內(nèi)容。機械工程制圖主要培養(yǎng)學(xué)生識圖、繪圖能力，以及空間想象能力[5]；二維CAD繪圖主要培養(yǎng)學(xué)生利用CAD軟件繪圖的能力；三維建模及仿真培養(yǎng)學(xué)生利用三維建模軟件輔助三維建模，并進(jìn)行運動仿真、結(jié)構(gòu)強度分析的能力；通過集中實踐環(huán)節(jié)制圖測繪，加強學(xué)生測量、繪制工程圖的能力；三維數(shù)字化設(shè)計系列實踐課程中，一個主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)解決工程實踐問題的能力。

對于教學(xué)內(nèi)容的整合，以三維建模及仿真這門課為例，如圖1所示。教學(xué)改革前，教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行到基礎(chǔ)篇就結(jié)束了，而改革之后的教學(xué)內(nèi)容，則有以下特點。

圖1 整合三維建模及仿真課程內(nèi)容

1）緒論階段主要給學(xué)生講述機械CAD/CAM技術(shù)在機械設(shè)計和加工制造這些機械產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用：以軸的設(shè)計、強度校核以及輔助數(shù)控編程為案例，同時，介紹一些簡單連桿機構(gòu)的運動分析，并進(jìn)行實際工程案例視頻的演示。相比整合以前，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)生興趣。

2）在基礎(chǔ)篇階段，讓學(xué)生理解零件實體建模的建模原則，如圖2所示，寬箭頭表示模型結(jié)構(gòu)，細(xì)箭頭表示建模過程的操作順序。并要求熟練掌握零件實體建模、裝配體、工程圖的操作技巧。

圖2 模型結(jié)構(gòu)與建模順序

3）在提高篇階段，結(jié)合在基礎(chǔ)篇中建立的模型，對學(xué)生進(jìn)行機構(gòu)運動分析以及零件強度分析的教學(xué)。此內(nèi)容能加深學(xué)生對計算機輔助設(shè)計的理解，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

4）CAM技術(shù)過渡篇，此階段主要讓學(xué)生了解CAM技術(shù)的應(yīng)用情況，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。

5）教學(xué)改革以前，機械CAD/CAM課程的教學(xué)只是為學(xué)生打開了一扇門，而改革之后，不僅為學(xué)生打開了門，還引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)房間對里面的工具進(jìn)行了了解和使用。

依據(jù)上述能力與課程的關(guān)系，將成圖能力的培養(yǎng)安排在機械工程制圖、二維CAD繪圖、三維建模及仿真、制圖測繪、三維數(shù)字化設(shè)計系列實踐課程中進(jìn)行持續(xù)不斷的培養(yǎng)。不同的課程、不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，如表2所示。

表2 課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法

教學(xué)方法摒棄傳統(tǒng)教師教、學(xué)生學(xué)的方式，以學(xué)生為課堂的主體，多結(jié)合項目式教學(xué)、案例式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生參與討論和分析，并與自主獨立學(xué)習(xí)、解決工程問題相結(jié)合，將理論融入實踐，采用實體教具、生動的課件、三維動畫、視頻等輔助教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)與研究的興趣，從而達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出[4]。以機械工程制圖為例，機械制圖是培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制機械圖樣能力的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力是指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好這門課的關(guān)鍵[6]。課堂教學(xué)多結(jié)合案例式教學(xué)、項目式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論，并利用三維建模軟件輔助教學(xué)，解決空間抽象帶來的問題[7]。使學(xué)生在學(xué)習(xí)投影時，通過將立體的構(gòu)成按照基本幾何體構(gòu)形特點進(jìn)行歸納、總結(jié)、分類、劃分，建立不同特征的立體與其投影之間的對應(yīng)關(guān)系，并進(jìn)行分類推廣，培養(yǎng)學(xué)生建立空間想象的能力。

2.4 教學(xué)評價改革

針對上述課程授課內(nèi)容與授課方式的特點，摒棄以往單一的期末考試的考核方式，加強過程性考核；通過平時考核、理論考核及項目完成度來評估學(xué)生學(xué)習(xí)成效。進(jìn)行以能力為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)評價方法改革，通過多主體（學(xué)生自評、同學(xué)互評、教師主評、企業(yè)參評）、多維度（學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果、知識轉(zhuǎn)化）的評價方法改革，促進(jìn)專業(yè)教師及學(xué)生從“重分?jǐn)?shù)”向“重能力”轉(zhuǎn)變。

其中平時考核加大作業(yè)成績占比，而對平時作業(yè)的批閱流程進(jìn)行改變，采取“提交作業(yè)、點評問題、再做再交、再評再改、評定成績”的方式，給學(xué)生足夠空間反復(fù)訓(xùn)練提升。此評閱流程不僅適用于理論課的平時作業(yè)，也適用于集中實踐課的圖紙作業(yè)中，如：在二維CAD繪圖課程作業(yè)中，要求學(xué)生完成電子檔作業(yè)后將圖紙打印出來，學(xué)生第一次打印出來的圖紙普遍存在圖幅規(guī)格不對、輪廓線與尺寸標(biāo)注線粗細(xì)不分、標(biāo)注文字過大或過小等問題，對圖紙存在的問題進(jìn)行點評后，學(xué)生繼續(xù)修改，第二次提交的作業(yè)問題就少很多，繼續(xù)點評后，學(xué)生繼續(xù)修改，第三次上交的作業(yè)普遍較好。同一個繪圖作業(yè)經(jīng)過這樣的反復(fù)點評及修改后，學(xué)生加深了對繪圖技術(shù)規(guī)范的理解，后期上交的其他作業(yè)基本上就比較規(guī)范了。

項目完成度考核通過項目是否完成以及完成質(zhì)量等方面進(jìn)行考核，尤其是在實踐課程中，還應(yīng)考核學(xué)生個人在小組項目中發(fā)揮的作用。項目完成度考核更能檢驗學(xué)生成圖能力掌握的程度。

為進(jìn)一步建立課程教學(xué)與多種學(xué)習(xí)方式的互通機制，充分利用校內(nèi)外各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，滿足學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展需要，依據(jù)《教育部關(guān)于推進(jìn)高等教育學(xué)分認(rèn)定和轉(zhuǎn)換工作的意見》（教改〔2016〕3號）文件精神，結(jié)合學(xué)校實際，特制定本校課程置換與學(xué)分認(rèn)定管理辦法。鼓勵學(xué)生參與職業(yè)技能考試、校企合作項目、國內(nèi)外交流培養(yǎng)項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等活動，達(dá)到專業(yè)人才培養(yǎng)方案中規(guī)定課程或?qū)W分要求的，可通過申請課程置換并認(rèn)定獲得學(xué)分，提倡“以證代考”，以專業(yè)資格證代替相關(guān)專業(yè)課考試。

3 組織學(xué)科競賽、提升學(xué)生成圖能力

武昌工學(xué)院通過多年組織學(xué)生參加學(xué)科競賽，近年來在先進(jìn)成圖大賽、大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生工程能力大賽上取得一等獎2項、二等獎5項、三等獎5項的成績。其中尤其大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生工程能力大賽等比賽，對參賽學(xué)生的綜合素質(zhì)要求高：要求學(xué)生在有限時間內(nèi)完成參賽作品設(shè)計、實物或模型的加工制作，最后參加答辯。學(xué)生的熱情很高，在很短時間內(nèi)，就能構(gòu)思很多課題。學(xué)生以課題組的形式參賽，不但可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力，而且還培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作能力。通過參加學(xué)科競賽，一方面，可以促使學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)理論知識，并將其系統(tǒng)化；另一方面，通過加工、制作、裝配，也培養(yǎng)了學(xué)生的實踐、動手能力。

4 結(jié)論

本課題以學(xué)生成圖能力的培養(yǎng)為研究對象，基于OBE理念，構(gòu)建成圖能力培養(yǎng)課程群，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及評價體系等方面進(jìn)行綜合改革，將對學(xué)生成圖能力的培養(yǎng)貫穿整個大學(xué)四年。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)與研究興趣，加強了學(xué)生工程實踐能力與工程意識的培養(yǎng)，適應(yīng)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過一輪實踐，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中工程圖紙質(zhì)量普遍提高。