工程教育專業認證背景下工程制圖課程大綱的改革與實踐

穆浩志， 薛立軍， 牛興華

(1. 天津理工大學機械工程學院，天津 300384；2. 天津市先進機電系統設計與智能控制重點實驗室，天津 300384)

工程教育專業認證背景下工程制圖課程大綱的改革與實踐

穆浩志1,2， 薛立軍1,2， 牛興華1,2

(1. 天津理工大學機械工程學院，天津 300384；2. 天津市先進機電系統設計與智能控制重點實驗室，天津 300384)

根據機械類工程教育專業認證標準，結合天津區域經濟發展需求和天津理工大學機械工程學院專業特色，對照工程教育專業認證的畢業要求，以“工程制圖”課程為例，闡述構建畢業要求指標點與課程對應矩陣，開展指標點與教學內容相融合的教學大綱改革。改革體現了以“學生為中心”的教育導向，對推動普通高校工程教育認證，培養適應區域發展和國際化需求的工程技術人才從教學課程大綱的制定方法上提供必要的參考。

工程教育專業認證；畢業要求；工程制圖；課程大綱；改革

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業認證教育理念的核心是以學生為中心，以培養目標為導向，堅持持續改進。認證過程是把培養目標和畢業要求作為評價學生是否合格的標準，評價工科類專業畢業的學生，其能力是否達到行業認可的要求；同時評價依據區域經濟和學校定位所設置的專業課程體

系、實驗環節、師資隊伍、以及專業辦學條件配置等教育教學活動是否以培養學生畢業能力達成這個中心而展開，同時也強調持續改進機制是否能夠保證教育質量，是否能使教育、教學活動充滿活力[1]。

普通本科院校要通過工程教育專業認證是一項系統的工程，依照工程教育專業認證標準，需要在專業設置目標和學習結果探索改革的基礎上，進一步開展專業目標定位、培養方案定位、課程體系調整、課程大綱、培養模式、評價體系等方面的改革，文章僅就工程教育專業認證體系下課程大綱的改革思路和做法進行闡述。

1 課程大綱是高校辦學規范性指導性文件和基本依據

我國《高等教育法》在第34條規定：高等學校根據教學需要，自主制定教學計劃、選編教材、組織實施教學活動。工程教育專業認證起源于美國，是基于《華盛頓協議》對學生有公開的、符合學校定位的、適應社會經濟發展需要的培養目標。《華盛頓協議》發布于 1989年，宗旨是通過多邊認可工程教育學歷，推動全球工程教育質量提升，促進工程技術人員跨國(境)流動[2]。無論國內還是國外，在高校人才培養過程中，教學大綱一直以來都是教師組織實施教學、選擇教材或編寫教材的依據，也是教師進行考試命題、試卷分析、教學評估與教學檢查的依據。與國外高校教育比較，教學大綱更是學生學習的重要依據[3]。因此，教學大綱被許多教育工作者和專家稱為教學活動中的綱領性指導文件，或是法規性文件[4]。

2 我國普通高校現階段教學大綱編寫現狀

針對我國高校教學大綱的編寫工作和大綱質量，有文獻指出，由于對課程教學大綱的價值、作用存有認識不足的問題，所以，在課程大綱編寫過程中基本上都缺乏深入思考和研究，把編寫大綱當作差事，其結果造成對課程教學大綱使用上不嚴格，課程大綱難于發揮應有的教學價值[3-5]。此外，與工程教育專業認證的 12條畢業要求相比較，我國普通高校的教學大綱在制定過程中過于宏觀，在人才培養目標上，課程目標與教學內容的指向性不明確，而且同質化程度也比較高。教學大綱的制定多為參考國家重點類高校的大綱后加以修改，缺乏按照學校自身定位和專業培養目標而制定的課程大綱。有的學校培養目標定位為應用型，但課程大綱的制定上卻側重了培養學術型人才。有的雖是同一院校同一類專業課程體系下的課程，但在大綱制定過程中也存有差異。例如，有的課程教學大綱培養目標傾向于培養學術型人才，在制定過程中反而偏向于培養應用型人才，大綱制定缺乏專業教學團隊和課程教學團隊的集體研討和協作。

在教學內容的選擇上，教學大綱缺乏兼顧人才培養方案中課程體系整體優化的原則。對學科交叉、課程內容之間的銜接缺乏考慮，確定教學內容的目的和要求指向不明，在大綱編寫時，除規定課程的授課學時、實驗課時、教學內容、重點和難點、教學方法、作業、考核方式外，缺乏把教學目的、教學要求等明確融入到教學活動的各個環節中。工程教育專業認證對大綱的編寫要求是，課程內容的教學目標、教學要求、學生的學習結果，以及作業、實驗、考核方式等均應與畢業要求的指標點相對應。大綱的制定應體現以學生為中心，整體考慮學生在學習掌握該門課程時所需花費的課時，如預習時間、復習時間、作業時間等。學生可以通過教學大綱了解學習該課程后，能夠達到什么樣的總體目標和所能具備什么樣的知識、素質和能力。在考核方式上除筆試外，注意考核形式的多樣化，如課堂提問、口試、大作業等。

3 工程教育專業認證體系下課程教學大綱的編寫

3.1 發揮專業課程教學團隊和基礎課程教學團隊的作用

為保證專業培養目標的有效達成，工程教育認證要求，各教學環節對人才培養目標的貢獻，專業人才培養目標中的知識、能力和素質，學生學習該課程的預期效果均應系統寫入課程的教學大綱中。為此，充分發揮教學團隊作用，制定培養目標課程體系下各門課程的教學大綱非常重要。團隊的協作避免了大綱個體性編寫的弊端，使大綱的編寫不受個人知識能力水平和工作態度的影響。通過團隊集體討論、研究教學目標、課程教學內容等，形成制定課程大綱的編制思路和項目要素，再以教研室為單位，由某個教師執筆完成大綱書寫，完成后的大綱經過團隊集體審核、定稿并上報教學主管部門。這樣，既可以使制定的課程大綱在理論教學和實驗

教學等方面有效銜接，又可以使整個課程體系的教學環節得到整體優化。

3.2 構建課程對工程教育認證中畢業要求的支撐程度關系矩陣

在大綱制定前，教學團隊組織所有成員集體學習工程教育專業認證的12條畢業要求，理解標準的內涵，同時，結合區域發展和學校目標定位，依照畢業要求按專業培養目標構建課程對工程教育認證畢業要求的支撐程度關系矩陣[6-7]。如天津理工大學作為地方普通本科高校，其機械類專業人才培養是面向京津冀地區機械工程、材料成型及控制工程等制造業，專業培養目標是培養具有扎實的數學與自然科學知識、寬厚的機械工程類專業基礎知識，掌握運用現代工具開展機械產品設計與制造、材料成型及控制工程、機電傳動等設計能力，通過機械工程師的基本訓練，使學生具備工程實踐能力和創新精神，具有解決復雜工程問題的基本素質，能夠在機械工程領域從事機械設計制造、材料成型、設備維護、技術開發、科學研究、生產組織管理等方面工作的寬口徑應用型高級機械工程專業人才。

以工程制圖課程為例，課程是在第一、二學期開課，所以設置為工程制圖AI、AII。表1為工程制圖課程對工程教育認證標準規定的12項畢業要求的支撐程度關系矩陣。

表1 工程制圖課程對工程教育認證標準規定的12項畢業要求的支撐程度關系矩陣

3.3 構建課程對應畢業要求分解細化的指標點支撐關系矩陣

構建課程對應畢業要求分解細化指標點支撐關系矩陣，是構建完成課程對工程教育認證畢業要求的支撐程度關系矩陣后開展的一項復雜工作，是大綱制定的依據。不同于我國傳統的教學大綱，工程教育專業認證下的課程教學大綱，在開課目標中必須指明課程開課目標對應的畢業要求的指標點。因此，對照機械工程類12條畢業要求和培養目標，把宏觀的一級培養標準進行細化，按照每條畢業標準細化為1到4個二級指標點的指導思想，建立課程對工程教育認證標準規定的 12項畢業要求的支撐程度關系矩陣是開始制定課程大綱的第一步。在課程體系中，每門課程都會對應支撐相應的指標點，為了使課程有效支撐指標點，專業教學團隊和課程教學團隊必須綜合考慮每門課程與課程體系

的內在關系，從課程教學內容和課程體系兩個層面構建指標點矩陣，既要考慮學科交叉，又要兼顧學科課程內容的完整性，從課程體系層面處理好課程與人才培養指標點的關系，體現課程體系與畢業要求指標點對應矩陣的科學性和可執行性。在課程對畢業要求支撐度的關系矩陣指導下，完成對每一項畢業要求的分解細化，形成課程對應由 12項畢業要求分解細化后的指標點的支撐程度關系矩陣。以工程制圖課程為例，表2是工程教育認證標準規定的畢業要求 2(分解成指標點)及達成矩陣，表示的僅是其中一個畢業要求細化后，制圖課程與指標點支撐關系。

表2 工程教育認證標準規定的畢業要求2(分解成指標點)及達成矩陣

3.4 依照畢業要求的指標點構建理論教學和實驗教學內容

把人才培養的指標點具體地體現在課程教學中，是工程教育認證的基本要求，實現這一目標的重要環節是課程教學大綱的編寫。首先，課程教學團隊必須認真研討支撐畢業要求指標點的課程的教學內容，編寫大綱時把課程教學內容指向人才培養目標的標準要求。其次，要兼顧課程體系中每一門課程之間的聯系和自身的獨立性，編寫教學大綱要從全局出發來考慮本門課程的教學地位和教學任務，不能片面強調某一門課程的學科知識體系的完整性和全能性，在考慮本門課程的學科知識結構、技能體系的同時，客觀考慮學生不可能通過對一門課程的學習就能掌握并獲取完整的學科知識和技能；教師也不可能通過一門課程的教學，就能使學生掌握并獲取完整的學科知識和技能。依照工程教育認證畢業要求，每一個指標點須有三至四門課程的支撐原則，大綱編制應遵循教學規律，在內容上貫徹少而精的原則，避免把教材作為教學大綱編寫的依據，也不要把教材中知識體系一并羅列到大綱中，應依照指標點，規劃好課程教學的每一部分內容，對教材內容進行選取。

通過整個課程體系中教學內容的滲透銜接，循序漸進地開展教學和實驗活動，幫助學生完成指標點要求的知識體系構建和能力素質的全面提升。最后再依照專業人才培養方案中規定的課程教學和實驗學時數，按教學內容適當分配學時，有效優化課程教學大綱編寫的整體質量。

3.5 教學要求要體現有效支撐畢業要求指標點的達成并方便考核

以工程制圖課程為例，教學要求的教學環節包括：課堂講授及習題課、課外作業、實驗、考試等。大綱編寫除了闡明課內外學時比例、教學方法、教學手段、課內實驗環節、答疑輔導、考試等內容外，工程教育專業認證特別注重這些環節對畢業要求指標點的支撐程度[8]，因此，不僅在考核和成績評定方法上要求有詳細的評價環節，而且要保證每個環節均需要有評估畢業要求的指標點。

如工程制圖課程在課程培養目標中對畢業要求2有支撐作用，當畢業要求2分解和細化為2.1、2.2、2.3、2.4 4個指標點(表2)后，工程制圖課程僅對后3個指標點有支撐作用。如果要評價工程制圖AI課程實驗四的教學環節，即由模型或軸測圖繪制組合體三視圖并標注尺寸A4×1，那么在大綱編寫時要在該環節的后面注明對應畢業要求指標點2.3、3.2，并且標明該環節所占的分數，以便評價該環節時使用。

同樣涉及到對作業的考核，也要一一對應。如工程制圖作業五，第6章：P16：6-3、6-4；P17：6-5((6)不做)題，是平面立體投影和曲面立體截切問題，屬于概念及應用題。通過題目練習，重點要求學生掌握曲面立體投影規律，截交線的概念。培養學生空間邏輯思維能力，利用截切進行產品的構型設計能力，具備空間要素的平面化表現和平面要素的空間轉化能力。把學生固有的三維物態思維習慣提升到形象思維和抽象思維相融合的層次。(對應畢業要求2.2、2.3、2.4)

此外，大綱編寫還要明確考試評定方法，考核試卷中的每一道題目，均要標明其對應的畢業要求指標點，如工程制圖AI教學大綱對考試的評定要求：

試題一：點、線、面作圖題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、5.1、10.1

試題二：點、線、面，立體截交線、相貫線

選擇題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、5.1、10.1

試題三：立體截交線作圖題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、3.2、3.3、3.4、4.2、5.1、10.1

試題四：相貫線作圖題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、3.2、3.3、3.4、4.2、5.1、10.1

試題五：組合體視圖補漏線，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、3.2、3.3、3.4、4.2、5.1、10.1

試題六：剖視圖尺寸標注，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、3.2、3.3、3.4、4.2、5.1、6.1、10.1

試題七：剖視綜合題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、2.2、2.3、2.4、3.2、3.3、3.4、4.2、5.1、10.1

“工程制圖課程大綱”實例：

天津理工大學《工程制圖AI》課程教學大綱

一、課程簡介

課程簡介如圖1所示。

圖1 課程簡介

二、課程教學內容及學時分配

第1章. 緒論(0.5學時)

1.1 工程圖學與CAD基礎課程介紹

1.2 投影法基本知識

1.3 平行投影的投影特性

第2章. 制圖基本知識和基本技能(1學時)

2.1 國家標準《技術制圖》和《機械制圖》中的若干基本規定(包括圖紙幅面與格式、標題欄、比例、字體、圖線、尺寸標注等)

2.2 繪圖工具和儀器的使用方法(自學)

2.3 繪圖技能

要求：使學生掌握投影法基本知識、平行投影

的投影特性。了解國家標準《技術制圖》和《機械制圖》中的若干基本規定和作用。掌握并嚴格遵守國家標準的基本規定，掌握繪圖的技能。

重點：平行投影的投影特性，工程制圖國家標準有關規定。

……

三、教學要求

教學環節包括：課堂講授及習題課、課外作業、實驗、考試等。

1. 課堂講授

本課程的教學環節有：講課、習題課、手工繪草圖及機算機繪圖、答疑輔導、考試等，課內外學時比例一般應為1:1.5。

(1) 教學方法

講課貫徹“少而精”的原則，采用啟發式教學，培養學生思考問題、分析問題和解決問題的能力。舉例注意典型性，重視作業練習，培養自學能力。引導和鼓勵學生通過實踐和自學獲取知識，增加實驗現場教學課以及答疑等教學環節。

(2) 教學手段

教學要充分利用投影儀、CAI課件等先進的手段。設立模型陳列室、復習參考櫥窗，工程制圖網絡在線課程，在網絡在線課程中，向學生明確本課程的教學大綱、教學日歷、教學參考書、建立學習指導，計算機三維實體模型、習題解答、按教學知識點編制的教學課件，在線答疑、計算機微課視頻、實體課堂教學視頻等資料以利于學生自主學習。

……

計算機的應用：計算機繪圖是適應現代化建設的新技術，為以后學生掌握計算機輔助設計技術打好基礎，本內容要精講多練，著重培養學生用計算機繪制工程圖的能力。

(3) 對外語的要求

在講課過程中，給出各章節主要專業名詞的英語單詞，在使用AutoCAD教學中，對教學中涉及到的AutoCAD命令，一律列出英語單詞。通過本門課程學習，可接觸到如下專業名詞的英語單詞：

畫法幾何(descriptive geometry)，機械制圖(mechanical drawing)，視圖(view)，主視圖(front view)，左視圖(left view)，俯視圖(vertical view)……等。

2. 實驗環節

實驗共計8學時，安排4次CAD上機實驗。

設置繪圖環境并繪制A4樣板圖，存盤。

……

3. 課外作業和答疑

(1) 課外作業

根據教學請況選用教材的配套習題集中的部分習題。

(2) 答疑

每周在規定時間和地點安排一次答疑。

4. 考試環節

采用筆試方式的題型包括點、線、面作圖題、點、線、面，立體截交線、相貫線選擇題、立體截交線、相貫線作圖題、組合體視圖補漏線、剖視圖尺寸標注、綜合運用各種表達方法表達機件。

CAD考核，采用課堂問答方式，內容包括符合國標標準的繪圖環境設置、二維圖形構形、機件三視圖的繪制。

課程總評成績=筆試成績 70%+平時成績(含CAD)30%，總成績不及格者，下學年重修。

四、考核及成績評定方法

考核及成績評定方法如表3所示。

表3 考核及成績評定

五、考核過程

1. 作業環節

(1) 作業一：第1章、第3章：P4：3-1~3-4；P5：3-7、9、10；P6：3-12、3-14、3-16；P7：3-17。

P4：3-1~3-4題：是點在三面體系中的投影和兩點相對位置問題，屬于概念題。通過題目練習，重點是讓學生掌握點的投影規律和空間點在投影面的投影，使學生建立點在平面和空間對應關系，是正確繪制物體正面投影的基礎。培養空間思維能力和邏輯思維能力，掌握工程語言便于業界溝通交流。

P5：3-7、9、10；P6：3-12、3-14、3-16；P7：3-17題：是直線在三面體系中的投影和直線對投影面的相對位置問題，屬于概念題。通過題目練習，重點是讓學生掌握直線的投影特性和空間直線在投影面的投影，使學生建立直線在平面和空間對應關系，掌握直線對投影面的投影特性，是正確繪制物體正面投影的基礎。培養學生空間思維能力和邏輯思維能力，掌握工程語言便于業界溝通交流(對應畢業要求1.2、1.4、3.2、4.2、5.1、10.1、12.1、12.2)

……

2. 課堂測驗

不定期在上課過程中對學生進行課堂隨機測驗，通過測驗，檢驗學生對所學知識的掌握程度，加深和鞏固講過的基本理論知識，培養學生良好的學習態度，樹立良好的職業道德和規范，提高學生自我學習的意識和能力。(對應畢業要求：3.4、4.2、6.2、7.2、8.3、11.1)

3. 習題課

針對課外作業，根據學生所做的作業質量情況，安排習題課進行討論、講解，通過學生溝通和交流、陳述發言、清晰表達，以加深和鞏固學生對知識的掌握，提高學生運用所學知識解決工程問題的能力。(對應畢業要求：10.1)

4. 實驗

(1) 設置繪圖環境并繪制A4樣板圖，存盤。

具體內容見實驗大綱，對應畢業要求：1.2、1.4、2.4、3.2、4.2、5.1、6.1、8.3、9.1、10.1、12.1、12.2

……

5. 考試

考試采用筆試方式，題型包括：點、線、面作圖題，立體截交線、相貫線選擇題、立體截交線、相貫線作圖題、組合體視圖補漏線、剖視圖尺寸標注、綜合運用各種表達方法表達機件等。

試題一：點、線、面作圖題，具體內容見試卷，對應畢業要求：1.2、1.4、5.1、10.1

……

4 結 束 語

基于工程教育專業認證標準編制課程教學大綱，是保障工程教育得以實施、提高普通高校教育教學質量的重要舉措，在教學活動中有效執行課程教學大綱，勢必提升高校人才培養質量。教學團隊在教學中不斷發揮集體智慧，研究教育教學規律和方法，按照工程教育畢業要求標準，把整體目標細化為提高學生知識、能力和素質的具體目標，從大綱制定上，明確了教師“教什么”、“如何教”；學生“學什么”、“如何學”。當一門課程學習完成后，教師能通過大綱反思自己的教學效果，學生能反思自己學習效果。

在一個教學學期結束后，課程教學團隊要對大綱執行過程中發現的問題進行研討、修正，不斷發揮教學大綱對教學的規范性和指導性的作用。

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[2] 中國工程教育專業認證協會網. 中國加入《華盛頓協議》,成為該協議組織第 21個成員[EB/OL]. (2013-08-21) [2016-02-31]. http://cn.ceeaa.org.cn/news.php?news_id=79.

[3] 李紅衛. 保證教學大綱對高校教學的指導作用[J]. 中國勞動關系學院學報, 2015, 29(1): 114-118.

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[8] 郭長虹, 馬筱聰, 李大龍, 等. 構建基于“卓越工程師教育培養計劃”和 CDIO的工程圖學教學體系[J]. 圖學學報, 2014, 35(1): 121-126.

The Reform and Practice of Engineering Drawing Courses Syllabus Under the Background of Engineering Education Professional Certification

Mu Haozhi1,2, Xue Lijun1,2, Niu Xinghua1,2

(1. College of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Key Laboratory of the Design and Intelligent Control of the Advanced Mechatronical System, Tianjin 300384, China)

According to the standards of the mechanical engineering education professional certification, considering the requirements of Tianjin regional economic development and the specialty characteristics of the School of Mechanical Engineering of Tianjin of University of Technology, with the course of “engineering drawing” as an example, a reform of the teaching syllabus, which can construct the corresponding matrix of the index point of graduation requirements and the courses, fusing the index point with the teaching contents, is elaborated. This reform reflects the education guidance of “student-centred”, and provides some necessary

on promoting the certification of engineering education in colleges and universities, training engineering and technical personnel to adapt to the regional development and meet the needs of internationalization. Keywords: engineering education professional certification; graduation requirement; engineering drawing; syllabus; reform

TB 23

10.11996/JG.j.2095-302X.2016050711

A

2095-302X(2016)05-0711-07

2016-03-09；定稿日期：2016-04-16

天津理工大學教學基金項目(YB15-18)；天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究重點項目(B01-0802)

穆浩志(1963–)，男，北京人，副教授，碩士。主要研究方向為計算機圖形學及工程圖學。E-mail：m1056@sina.com