基于CDIO工程教育理念的“畫法幾何及工程制圖”教學研究

吳艷英 陳海虹 吳錦行

[摘 要]“畫法幾何及工程制圖”是機械類專業的核心基礎課程，在教學實踐中，引入CDIO工程教育理念，探索項目化教學實施方法，緊緊圍繞課程任務，選擇和組織課程內容。探索一條以素質為基準、以能力為本位、以學生為主體、以項目為載體、以參與項目過程為導向的課程項目化教學設計之路，以實現教學改革、提高教學效果的目的。

[關鍵詞]畫法幾何及工程制圖 CDIO 項目化教學 教學改革

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）01-0148-02

高等工程教育是培養工程人才的一個階段，其目的是將學生培養為具有扎實的專業技術基礎知識和深厚工程能力的工程師，工科院校就是培養未來工程師的搖籃。

傳統的工程教育偏重于科學知識的傳授，在實踐能力、創新能力與藝術創作方面的教育和訓練方面存在許多缺陷[1]，為了解決未來創新工程人才的培養問題，2004年，由4所國際大學組成的跨國研究組合創立了CDIO工程教育理念并成立了國際合作組織。所謂CDIO教學，就是以構思、設計、實現、運作為載體培養學生的工程能力、創新能力和綜合素質的一種教學方式[2]，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，它是“做中學”和“基于項目教學”的概括和表達。[1]教學中，學生將所學的知識加以運用和表達，運用所學的知識分析問題、解決問題的過程是知識轉化為能力不可缺少的途徑。[3]因此根據“畫法幾何及工程制圖”課程的特點，探索、創設這樣的轉化環境顯得尤為重要。

一、課程分析

“畫法幾何及工程制圖”課程是高等工科院校中一門既有理論，又有實踐的重要技術基礎課，主要內容有畫法幾何、制圖基礎、零件圖與裝配圖、計算機繪圖等，通過學習該門課程培養學生具有繪圖、看圖和空間想象能力，在學習過程中逐步建立產品信息概念，設計構型概念和工廠規范概念。[4]本課程在大一開設，為工程實踐提供了一個框架，使學生對工程實踐和工程師的角色有一個快速的了解，教給學生一些基本能力，并提供一些早期實際的個人經驗，這些經驗可以激發學生對學科內容的學習興趣[5]。本課程也是一門對于教和學的交互性、實踐性、自主性要求比較高的課程，是學生學習后續課程和完成課程設計、畢業設計不可缺少的基礎，更是學生畢業后從事相關工作的基本技能。如何提高該課程的教學質量，一直是教師們所關注的重點。

二、教學存在的問題

運用傳統的教學手段——黑板加粉筆、模型加掛圖的模式，教學效率不高。這種以教師為主體的教學方法，其弊端反映在幾個方面：1.注重基礎知識和基本技能的訓練而不注重思維能力、創新精神和科學探究能力的培養。2.對學生的激發性不夠，探索性問題較少。3.重視步驟的指導性而不重視步驟的探索性。4.教學環節主要采取“預習-教師講授-學生接受-布置作業課下完成”的模式，學生缺乏主動性和參與性的體驗。灌輸式教學導致知識的單向傳輸，學生的參與感不強。在這種情況下，作為教師要思考課堂上角色的轉變，要尋找如何將學生吸引到課堂上確實參與整個教學過程。

三、基于CDIO項目式教學案例探索

基于項目的學習方法是CDIO工程教育培養目標的重要內容。一級項目是綜合性設計項目，類似學生的畢業設計;二級項目是小型綜合性設計項目，類似課程設計;三級項目主要就是為了鞏固一門課程的基礎知識，緊密結合課程的知識點進行設計，以鍛煉學生動手和動腦能力，增強學生對課程的了解和提高學習主動性為目的。

“畫法幾何及工程制圖”作為機類學生專業基礎課，學習的最終目的是讓學生能繪制、看懂工程圖樣，那么在學習過程就要讓學生建立 “工程項目”的學習體驗。教學實踐過程如圖1所示：

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圖1 ? 項目式教學實踐過程

以下列舉部分教學案例探索本門課程的項目式教學設計。

1.緒論課項目式教學

緒論課在一門課的教學中是十分重要的，它建立學生對課程的初步認識，激發學生對后續知識學習興趣的關鍵。因此在本門課的緒論課上設計一個恰當的學習項目可以培養學生對制圖課程的基本印象和興趣。選取的項目不能太難，否則會起到適得其反的作用，而且項目應是學生熟悉的、有一定認識的模型。

教師課前準備：收集完整的工程圖樣若干張，要有代表性的。

學生課前準備：學生個人手機、鉛筆、A4圖紙等工具。

項目設計：學生個人手機外觀圖繪制

培養目標：培養學生對制圖課程的基本印象和興趣

課堂設計：（1）繪制個人手機外觀圖。（2）請學生注意觀察自己的手機，假設自己是設計者，現在手機僅僅存在于自己的腦海中，要將手機的尺寸、外形等等表達出來。（3）畫圖期間可以點撥性的指導學生。（4）從畫好的圖紙中挑出部分典型的圖紙，讀出學生圖中表達的尺寸或形狀。因為學生初次畫工程圖，難免有不規范的圖樣表達，在讀圖過程中關聯性的提出國標繪圖要求：如畫圖前要先畫圖框，然后布圖等知識，形成規范意識。（5）展示課前準備的工程圖樣，讓學生初步了解工程繪圖上的一些基本要求，以及要繪制一幅完整的工程圖樣必須具備的繪圖要素。

2.減速器測繪項目式教學

測繪是制圖課必不可少的實踐教學環節。CDIO項目式教學不僅要培養學生動手能力，還要培養學生團隊協作能力、交流表達能力等。以往的測繪成績主要是以學生圖紙表達效果進行評分，并不重視學生測繪過程的參與情況。CDIO項目式教學，注重學生整個參與過程。實施項目前將學生分為若干組，下達測繪任務——減速器測繪項目。測繪圖表達方式不作限制，有利于培養學生靈活運用知識的能力，學生根據對工程制圖的理解，將需要表達的零部件選擇不同的視圖（如三視圖、局部視圖、剖視圖等）畫出。各組的表達方式不盡相同，組員之間通過討論，查閱資料，最終完成測繪圖。最后將各個組的圖樣進行展示，并請各組代表講解圖樣中所表達的內容，其他組員可以對該組圖樣進行評價，指出可能存在的不足。教師對各組圖樣進行分析指導，使教與學充分配合，結合學生參與過程的表現，最終給出綜合性評分。

四、結束語

通過實施CDIO項目式教學，在項目中教師起指導作用，學生起主導作用。看到自己的繪制作品，學生富有成就感，從而激發了學習興趣，同時提高了學生實踐動手能力。分組完成項目，在參與過程中彼此配合交流，培養學生的團隊協作精神。通過自評和互評圖樣，逐步鍛煉了學生的綜合表達能力。

積極開展CDIO項目式教學，有利于使學生走出“應試教育”、“高分低能”的怪圈，使學生始終處于積極主動的地位，對培養學生的初步發展自我能力、團隊協作能力、創新能力等方面都有積極的促進作用和重要意義。

[ 注 釋 ]

[1] 曹建樹，代峰燕，王殿君，王偉.一般工科院校機電類專業CDIO工程教育模式的研究和實踐[Z].北京：2011北京CDIO區域性國家會議文集——面向未來工程職場的CDIO教育模式研究與實踐，2011：184.

[2] 查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：1-9.

[3] 黃華圣.從企業角度，探索產學合作及高校工程訓練新模式[Z].北京：2011北京CDIO區域性國家會議文集——面向未來工程職場的CDIO教育模式研究與實踐，2011：218.

[4] 朱輝，單鴻波，曹桄，金怡等.畫法幾何及工程制圖[M].上海：上海科學技術出版社，2013（8）.

[5] 顧佩華，沈民奮，陸小華譯.重新認識工程教育——國際CDIO培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[責任編輯：鐘 嵐]