機械CAD課程多元考核體系構建研究

牛文杰 李靜 王珉 袁寶民 張宗波

【摘 要】為了建立科學、合理的課程考核體系，結合中國石油大學（華東）機械CAD課程，以多元教學框架立體教學模式為基礎，提出了考試改革的理念、制定考試改革的方案，對課程多元考核體系進行了具體構建，內容包括過程考核、基礎知識考核、實踐技能考核、研究性學習能力考核和創新能力考核5部分，并將考核過程貫穿于課程學習的全過程。多元考核體系可有效地提高學生學習CAD理論知識，利用CAD技術進行工程實踐、創新設計的積極性和主動性。

【關鍵詞】考試改革理念；多元考核體系；研究性學習；CAD大作業

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）22-0003-02

一、問題的提出

高等教育的目的是培養社會所需要的有用人才，而大學考試是檢驗課程教學水平和人才培養質量的有效手段。以新時期創新人才培養為目標的大學課程考試改革，能夠更好地發揮考試在教育教學中的獨特作用，能夠提高學生自主學習能力、工程實踐能力，對培養學生的創新意識具有重要作用[1]。

近年來，隨著高校教學改革的不斷深入，機械CAD課程教學內容發生了很大變化，研究型高校大多以CAD理論、原理講授為主，而應用型高校多側重于CAD軟件教學，但不論哪種類型，其課程考試形式還停留在傳統的考試模式上。考核方式也主要有兩種：一種是以試卷考核為主，另一種以上機繪圖考查為主。試卷考核主要考查學生對基礎理論、基本原理的理解，以筆試成績作為考核依據。這種單一的理論考核方式缺乏對學生CAD技術的實際應用能力考核。上機繪圖考查形式主要是在規定時間內利用繪圖軟件“照抄”指定的工程圖樣，以檢驗學生對繪圖軟件的操作能力，并以軟件“復制”的最終結果作為考核依據。這種考核形式只考查了學生對軟件操作的熟悉程度，無法體現利用CAD理論進行工程實踐、創新設計的能力。

中國石油大學（華東）機械CAD課程2010年被評為山東省省級精品課程。目前該課程總學時為64，其中理論教學32學時，課內配套上機輔導32學時，每學年有十多個專業的本科生學習該課程，經過多年的建設構建了課程多元教學框架立體教學模式。多元教學框架立體教學模式是指，在“混合式學習”理論指導下，以學生自主學習為主，教師指導為輔的各種教學方法、教學手段、教學活動科學、合理地有效利用，也體現在充分利用各種教學資源，全方位服務于教學各個環節的新的教學模式[2]。本文所提出的機械CAD課程多元考核體系是以多元教學框架立體教學模式為基礎建立的較為科學、合理的課程考核與評價體系，利用機械CAD課程考試改革以促進學生全面發展，科學、全面考查學生的綜合能力，尤其是工程實踐能力和創新能力。

二、課程考試改革的理念

1.考試改革應體現課程的教學目標。

機械CAD課程考試目的應該與課程教學目標保持和諧統一，根據不同的教學內容、教學要求、教學環節選擇適合的考試形式和方法，啟發學生利用CAD手段進行工程實踐、創新設計；將創新意識教育融入CAD教學和考試改革的全過程，在推進考試改革的進程中，促進學生綜合素質和創新能力的提高[1]。

2.考試改革應以教學改革為基礎。

機械CAD課程考試改革必須緊密結合教學方法、教學內容、教學手段的改革來開展，即必須以多元教學框架立體教學模式為基礎。課程考試改革與教學改革兩者是相輔相成的，脫離了課程教學各項環節的改革，考試改革就會成為無本之木。例如，多元教學框架立體教學模式所包含教學方法之一就是研究性學習的教學方法，其課程考核方法必須相應而動，根據教學方法的特點而變化。

3.考試改革應加強對學生創新能力的考核。

機械CAD課程考試內容既要考查CAD基礎知識，更要考核學生運用CAD知識進行工程實踐和創新設計的能力。首先，機械CAD課程考試的內容與要求應體現綜合性、差異性、創造性的特點；其次，考試的方式應盡量具有多樣性、競爭性。考核內容應在課程教學內容的基礎上有所提高。通過科學合理的考試結果的比較，能充分調動學生的積極性、主動性，促進學生奮發向上、開拓進取的精神。

4.考試改革應實施多元化考核方式，建立合理考評體系。

為了全面考核學生CAD實踐能力和應用水平，應積極探索建立新型的機械CAD課程考核評價體系。在教學過程中，根據不同階段的教學要求，靈活運用課堂提問、課上討論、網絡平臺線上自測、大作業、研究性學習匯報等方式了解學生學習狀況，獲取教學信息，以指導教學更好地開展。學生成績構成中應加大過程考核成績的比重，將過程性評價和終結性評價結合起來，將考核貫穿于整個教學過程。例如，采取“平時成績+自主學習+創新活動+期末考試”相結合。平時成績以課堂表現和課后作業為依據；自主學習主要考查學生利用各種媒體和工具進行研究性學習的能力；而創新活動體現在綜合多學科知識，以專業應用和日常生活所用為創新設計內容的課程大作業的制作；期末考試則采用理論筆試和上機考試的形式，理論筆試考查學生對CAD基本原理、基礎理論的掌握程度，而上機考試則考核學生利用CAD軟件進行工程圖樣繪制以及三維數字化建模的實踐技能。通過實施多元化考核方式，以考核促教學，形成“教、學、考”的有機互動，從而達到教學更高層次的目標。

三、機械CAD課程考試改革的方案設計

機械CAD課程考核體系是基于多元教學框架立體教學模式，突出“五個有利于”。即本著一切從課程的自身特點和培養目標的實際需要出發，有利于提高課程教學質量，有利于促進學生自主學習，有利于形成良好學風考風，有利于培養學生創新精神和創新能力，有利于促進全體學生全面發展和個性發展相結合的原則而建立的。該考核體系體現了注重對學習過程的監控和評定、重視對學生綜合能力的培養和測試、強化考核對于學習的引導等特點。

四、機械CAD課程多元考核體系組成

1.過程考核。

過程考核重在考查學生在課程學習中每個環節所應具有的各種能力，綜合、全面的考查學生的學習情況。將過程考核貫穿于整個教學活動中，考核的全過程就是學習的全過程。在過程考核中，充分調動學生參與的積極性，考核內容除了常規的考核內容（考勤、平時作業、期末考試）外，還重點增加課堂討論、采用翻轉課堂方式的研究性學習、課程大作業制作等內容。通過平時作業、期末考試考查學生對CAD理論、CAD軟件操作等課堂基本知識的掌握程度；課堂討論參與度則能考查學生學習的積極性、主動性；對研究性學習的考查能體現學生利用各種媒體和手段進行自主學習的能力；而對大作業制作的評定，一方面能激發學生的學習動力和潛能，另一方面則考查了學生利用CAD技術進行工程實踐及創新設計的能力。

2.基礎知識考核。

基礎知識的考核采用期末筆試方式，另外也可結合“線上+線下”融合式教學模式，利用課程教學平臺上的網上測試。期末理論筆試題目一般采用填空、選擇、簡答和分析等形式。考試內容主要包括：

① CAD基本理論、原理及算法，即：機械CAD系統組成、圖形裁剪原理、二維及三維圖形變換原理、工程數據結構及數據庫、三維實體造型、自由曲線曲面算法等。

② CAD軟件知識，包括軟件的基本功能、軟件環境設置、利用軟件進行工程圖樣繪制、三維實體造型的過程及技巧等。例如：2016-2017學年第二學期的筆試給出了一道三維建模步驟題：試說明利用SolidWorks軟件建立軸的三維模型的兩種造型方法；給出在圖2的基礎上形成鍵槽三維模型的過程；如果將鍵槽的長度改為45、寬度改為16、深度改為50，請給出具體的操作過程。通過這種類型的試題考核學生利用軟件進行圖樣繪制、三維建模的熟悉程度和解決實際工程問題的能力。

3.實踐技能考核。

實踐能力考核采用開卷、上機考試形式，題庫數量可保證每班同學人手一題，題目難度、工作量和考核的知識點均衡。考試內容為在規定的時間內對給定的支架類、箱體類零件的紙質零件圖，利用AutoCAD軟件進行原圖繪制、利用Solidworks軟件進行三維建模，涉及到AutoCAD軟件基本圖形的繪制及編輯、尺寸標注、圖層設置、剖面線填充、文本標注、尺寸公差及形位公差標注等，以及SolidWorks軟件的草圖繪制、特征建模（包括：拉伸、旋轉、掃描、放樣、陣列、鏡像、筋等特征）方面實踐能力的考核。

4.創新能力考核。

創新能力的考核主要通過學生在學期內完成一項CAD大作業來實現。CAD大作業模塊主要考核學生利用CAD技術進行工程實踐、創新設計的能力和水平。該模塊以學生為實踐活動的主體，教師指導為輔，選題上注重與學生興趣相結合，要求學生運用CAD技術，結合日常生活和專業基礎知識對感興趣的工程問題利用課程所學的CAD知識進行創新設計訓練，考核的標準主要體現在利用CAD技術對產品的改進設計、小改造、小革新并以產品的數字化方式表現出來。為了調動學生的積極性，組織形式上鼓勵學生多人合作，共同完成工作量較大，或較為復雜的產品設計。學期初以主題形式布置CAD大作業，在學期末上交作品，教師的指導方式采用“跟蹤指導”的方式。課程進行中教師可對CAD大作業制作過程中出現的問題進行個別輔導、答疑；期中階段組織學生對大作業的選題背景、設計方案進行階段性匯報、討論；在課程臨結束前，組織CAD大作業成果匯報，匯報形式采用PPT、Word、三維模型演示、計算說明書等，并交流完成CAD大作業的難點和收獲等；考核形式采用學生打分的形式，并在總評中占一定比例。這種在團體合作的氛圍中，通過“思考+討論+實踐”的訓練模式，既加強了學生CAD技術的綜合應用能力，也鍛煉了個人的組織能力、團隊協作能力和表達能力。

手動式小型擦窗機設計（如圖7所示）是CAD大作業的一個作品，其創新之處在于：學生通過在內外玻璃擦洗塊上安裝磁鐵解決了高層建筑戶外玻璃擦拭困難問題，手動真空壓力水泵及廢水回收壺一體化設計解決了擦拭水的供給及室內水污染問題；圖8給出的是另一個CAD大作業作品：創新型全自動履帶式輪椅設計。其創新之處在于，學生將坦克的履帶和傳統輪椅結合，所設計出的輪椅解決了適應各種地形的問題。

六、結束語

經過幾年的實踐證明，機械CAD課程多元考核體系的建立及實施不但能夠從多個方面考查學生對CAD基本原理、基礎知識、CAD軟件操作的掌握程度，而且能夠考查學生利用CAD技術進行工程實踐、創新設計的能力。該考核體系將過程考核貫穿于課程學習的全過程，有效地提高了學生學習的積極性、主動性，培養了學生自主運用課程知識來解決專業問題的能力，增強了學生的工程意識與創新素質培養。

參考文獻

[1] 陳吉寧.全面深化教育教學改革大力提升人才培養質量[J].清華大學教育研究，2014，35（6）：1-5.

[2] 李宇耀，張新猛，陳仕鴻，李心廣.基于“多元教學”框架立體教學模式的大學計算機基礎課程教學改革[J].計算機教育，2011.18：41-45.

作者簡介：牛文杰（1967–），男，教授，博士。主要研究方向為計算機輔助設計及圖形學、科學計算可視化。