“四年不斷線”制圖能力培養的研究與實踐

王 力

（南京理工大學紫金學院，江蘇 南京210023）

工程圖是生產中必不可少的技術文件，是在世界范圍通用的“工程技術語言”。正確規范繪制和閱讀工程圖是一名工程技術人員必備的基本素質。因此，工程制圖類課程是工科院校學生必修的專業基礎課程，在培養學生作為創造性思維基礎的空間想象力及構思能力和促進工業化進程等諸多方面發揮了重要的作用[1-2]。工程制圖類課程包括制圖基礎知識、機械制圖和機械拆裝與測繪等系列課程，是與生產實際密切相關的課程，具有很強的實踐性和實用性，完全契合獨立學院應用型人才培養的目標定位。

然而，經過長期教學實踐表明，對學生制圖能力的培養存在兩個顯著的問題：一是傳統的工程制圖類課程教學體系建設思路只是停留在對教學方法、教學手段及教學模式的改變，理論與實踐教學之間也只是簡單的融合，各門課程的知識點仍然比較孤立，缺乏課程知識的系統性；二是工程制圖類課程只是在大一年級開設，著重培養學生的空間想象力和邏輯思維能力，但缺少將工程制圖與后續的專業課程相融合的關鍵環節，造成工程制圖缺少配合要求、形位公差要求、技術要求等內容，學生秀而不實，這點在其機械設計基礎課程設計及畢業設計工作中尤為突出。因此，如何將工程制圖能力的培養貫穿學生的整個大學學習階段，以培養學生必備的工程技術基本素質是丞待解決的問題。

近年來，學院圍繞應用型大學辦學定位，積極推進轉型發展，實施“大類招生、分流培養”的人才培養模式，以促進應用型人才培養課程體系建設，并下發《關于新一輪人才培養方案的制訂規程》的指導意見，組織全院教師開展新一輪人才培養方案的制定工作。在學院實施“大類招生、分流培養”的大背景下，筆者及其所在的教學團隊以新一輪人才培養方案制定工作為契機，開展了基于“四年不斷線”制圖能力培養模式的研究工作，即借助課程教學、創新實踐基地、學科競賽以及技能認證等多個環節，將制圖能力的培養貫穿到整個大學四年學習階段，全面提升機械類專業學生的工程制圖能力。

1 制圖課程教學體系存在的問題

在學院發展初期，教學資源完全是依托母體學校的教學資源，包括人才培養模式、師資隊伍和實驗條件等，所以人才培養方案也是完全照搬母體學校的方案。教學實踐結果表明，母體學校的制圖課程教學均以理論知識為主，實踐環節為輔的教學理念，完全與學院應用型大學的辦學定位不相吻合，存在一系列問題和不足，主要表現在：

1.1 理論與實踐學時分配嚴重不均

制圖類課程主要分為機械類、近機類，學時數分別為88學時和48學時。以機械類專業為例，88學時分配是理論課時80學時，實踐教學包括AutoCAD和零件測繪兩個環節，只有8學時。理論課時主要是按照教材知識體系講解畫法幾何、制圖規范、制圖基礎知識、零件圖和裝配圖等，AutoCAD和零件測繪只是起到輔助制圖教學的功能，沒有充分發揮課程的實踐性和應用性的特點。教學實踐結果表明，學生的尺規繪圖能力得到了很大的鍛煉，但是對手工草圖和計算機繪圖的能力缺乏鍛煉，而且尺規繪圖的鍛煉多是來源于課本和習題集，選題單一、知識乏味，嚴重制約著應用型人才的培養。

1.2 課程體系不夠完整

在人才培養方案中，制圖類課程只是在大一年級得以體現。與制圖能力培養相關的課程在后續的課程中很少體現，如AutoCAD、Creo/SolidWorks/UG/CATIA等繪圖軟件均沒有開設。唯一與制圖相關的課程只有機械設計基礎課程設計，開設在大三第二學期。此時讓學生利用制圖基礎知識完成二級減速器繪圖工作，等于從頭再來。因為學生對一年級的課程知識基本上處于空白狀態，導致圖紙質量較差，以致影響后期的畢業設計圖紙質量。

1.3 教學方法和手段陳舊，沒有體現對現代設計工具的應用

在教學過程中，還是以“黑板+粉筆”為主要教學手段，教學效率低下，嚴重影響教學進度和教學質量；教學形式單一，“滿堂灌、一言堂”現象嚴重，難以充分調動學生學習的積極性和主動性；教學課堂組織不夠科學，教學質量較差。

為了培養學生的應用能力，增強就業競爭力，在新一輪人才培養方案制定中，課題組成員通過走訪高校和企業、網絡平臺，集體搜集材料，充分調研，了解當今社會對學生基本技能培養的要求，同時參考、學習其他高校在工程制圖教學方面的成功經驗，提出將制圖能力培養貫穿到大學整個學習階段，全面提升機械類專業學生的工程制圖能力的培養模式。

2 “四年不斷線”制圖能力培養模式

以學院《關于新一輪人才培養方案的制訂規程》為指導思想，圍繞應用型人才培養目標定位，培養工程技術人員必備的基本素質為宗旨，構建制圖類系列課程，并將創新實踐、學科競賽以及技能認證等環節融入到課程教學環節中，全方位培養學生的工程制圖能力，具體構建框架如圖1所示。

圖1 “四年不斷線”制圖能力人才培養模式框架

2.1 建立制圖類課程群，完善課程知識體系

現行的人才培養方案中，按照各專業對制圖能力要求程度不同，工程圖形學課程分為機類和近機類，課時分別為88學時和48學時。機類為機械工程和車輛工程專業開設，近機類為測控技術與儀器和工業工程專業開設。大類招生以后，機械工程、車輛工程和測控技術與儀器三個專業合并招生，統稱為機械類，工業工程專業單獨招生。為了能夠在大一下學期完成學生分流工作，在新一輪人才培養方案中將《工程圖形學》拆分為《工程制圖基礎知識》和《機械制圖》，在原有的《AutoCAD》計算機繪圖課基礎上增開了《三維 CAD（UG/CATIA）》、《機械拆裝與測繪》等實踐類課程，具體實施計劃如表1所示。

表1 課程體系實施計劃

《工程圖形學》課程主要任務是培養學生的空間想象力和創新思維能力，利用繪圖工具完成手工繪圖。教學內容主要是制圖基礎知識，采用以理論教學為主，實踐教學為輔的教學方法。在制圖理論教學的不同階段加入不同的環節，使得制圖教學更加生動、有趣。實踐環節主要包括基礎認知實驗，即參觀企業產品生產現場和學校教具室，讓學生對制圖課程有了直觀理解和認識；三維模型繪圖實驗，即利用實物模型和平面圖形相結合的方法，讓學生得到直觀訓練，培養學生的空間想象力和創新思維能力。《AutoCAD》課程主要任務是培養學生計算機繪圖能力，課程教學內容與制圖課程中的標準件和常用件相結合，要求學生利用計算機繪圖完成標準件和常用件的繪圖工作。教學方法采用任務驅動式教學，將生產過程中遇到的典型零部件融入到實踐教學中，使得學生能夠熟悉AutoCAD繪圖工具在機械產品設計中的具體應用。

《機械制圖》課程主要任務是通過對機械產品中典型零部件和機構的理解和認識，培養學生識圖、讀圖的能力。課堂組織采用“基于工作過程系統化”教學模式[3]，即要求學生在學習課程中完成一個完整的零件圖和裝配圖測繪工作過程。零件圖包括軸套類零件、盤類零件、叉架類零件和箱體類零件；裝配圖包括千斤頂、臺虎鉗、減速器和齒輪泵等裝配圖，進一步增強學生的繪圖、讀圖能力。

《UG/CATIA》課程主要任務是讓學生熟悉三維CAD技術，運用UG/CATIA建立零部件的三維模型，同時能夠掌握2D-3D之間的圖形轉換知識，提升自身的制圖能力。課堂組織依然采用“基于工作過程系統化”教學模式，即要求學生在學習過程中完成減速器、柴油發動機、齒輪泵等裝配圖的三維設計。

《機械設計基礎課程設計》課程主要任務是培養學生理論聯系實際的正確設計思想，提高綜合運用已學過的理論和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力。課程選題擯棄傳統的單一性、課題內容窄、設計手段落后等劣勢，以應用能力培養為目標，提出選題多樣化、現代設計工具應用、參數化設計訓練及結構設計大賽相結合的課程設計教學方案[4]。

《機械拆裝與測繪》課程主要任務是通過拆裝與測繪環節，學生親身參與動手拆、裝部件，測繪零件，查閱機械工程手冊，訓練學生觀察、動手和動腦的協調能力以及團隊精神和相互協作能力。課程選題以機械實際產品為教學題材，提高學生綜合運用專業理論知識分析和解決工程實際問題的能力。同時為畢業設計奠定良好和扎實的理論基礎。

頂崗實踐是培養學生應用能力最直接的途徑[5]。畢業設計是檢驗學生在整個大學學習階段掌握理論知識的真實水平的重要環節。近年來，學校大力推進產教融合、校企合作的人才培養模式。課題組以此為契機，開展與合作單位聯合指導學生畢業設計，即采取“企業和校內”雙導師模式。學生畢業設計課題來源于生產實際中遇到的工程問題，校內指導教師負責畢業設計文檔的規范和歸檔工作，企業指導教師負責課題的研究工作，包括研究對象、研究內容及工程圖樣的技能訓練，從而實現理論知識與工程實踐無縫對接，為頂崗就業奠定了扎實的基礎，達到三方共贏的目的。

2.2 組建創新實踐基地，發揮學生主體作用

為了充分發揮學生的主觀能動性和創新實踐能力，根據各專業學生不同的知識背景組建科技社團，如3D動力社團、節能車隊社團和浩辰杯社團。每個社團均有1-2名優秀學生擔任社團負責人，主要負責組織社團的日常活動，包括招新工作、學科競賽的動員以及校內選拔賽組織工作等。同時，每個社團聘請1-2名專業教師作為社團的指導教師，主要負責社團學員的選拔工作和學科競賽的指導工作。每個社團建立一個QQ群，在全校范圍內大力宣傳3D的普及工作，掀起“學3D，我創造；學3D，我快樂”的學習熱潮。

2.3 組織學科競賽，做到以賽促學、以賽促教

近年來，學院下發《關于專業教師指導學生學科競賽取得成果的獎勵管理辦法》，大力支持和鼓勵專業教師指導學生參與各類學科競賽，進一步提高了學生學習的主動性和積極性。在工程制圖學科范圍內，組織學生參與華東區大學生CAD技能大賽、全國大學生三維數字化創新設計大賽。每年5月份初，3D動力社團和浩辰杯社團的學生骨干配合專業教師在全校范圍內開展二維和三維CAD制圖校內選拔賽活動，主要為參加全國賽選拔人才，并對入選的團隊和個人進行專業指導和強化訓練，使得學生能夠更好地掌握CAD技術，達到以賽促學的目的。同時，專業教師參與到學生的學科競賽中，也能夠與學生更好地互動交流，尋求適合學生的教學方法和手段，達到以賽促教的目的，進一步提升教師的教育水平和教學質量。

2.4 開展CAD技術認證，提升學生專業技能

為了提升學生CAD技術的專業技能，學院大力推進CAD技術認證工作。目前，與國家信息化工程師崗位技能認證中心合作，開展二維CAD工程師認證工作；與國家制造業信息化培訓中心合作，開展三維CAD工程師認證工作。二維和三維CAD工程師認證工作均在學校計算機實訓中心設立培訓點和考點。為使得CAD技術認證工作得到學生、學校和社會的認可，學校與認證中心取得聯系，建立培訓基地，并每年選派1-2名專業教師參與認證中心的培訓工作。參加完培訓工作的專業教師必須具備CAD技術認證的講師資格才能為學生開展培訓工作，保證培訓的有效性。對認證的考核，采用隨機調取認證中心的考卷，考查學生掌握CAD技術的真實水平，并嚴格按照認證中心考核辦法實施。

3 改革取得的成效

新一輪人才培養方案已經在15級348名學生中全面實施，目前已經進入畢業設計階段。經過前期的實踐教學表明，制圖能力培養的各個階段取得了顯著成效，主要表現在：構建制圖類課程知識體系，將制圖能力培養貫穿到大學整個學習階段，不斷灌輸工程圖的概念，使得學生在學習過程中，不斷接觸到識圖、讀圖和繪圖的過程，提高學生對工程圖重要性的思想意識。前期的制圖課程學習往往對后期的制圖類相關課程產生了積極的作用。如《機械拆裝與測繪》課程是安排在第七學期，學生出勤率達到98.3%，得到了大幅度的提高，除了因病請假之外，基本沒有出現曠課的情況，體現出高度的積極性和學習熱情；在結果考核中，優秀率占17.5%，良好占35%，中等占37.5%，其余都是及格的學生，從而表現出大部分學生具有扎實的制圖基礎理論知識、現場應變能力和技術文件材料整理歸檔能力。參加各類創新實踐基地的學生由原先基本無人報名參加，到現在一、二年級報名參加各類社團和學科競賽的積極性越來越高，而且在各類學科競賽中取得了優異的成績。截止到目前，參加華東區大學生CAD技能大賽、全國大學生三維數字化創新設計大賽，并取得了省級獎項20多項、國家獎項10余項。專業教師參與到指導學生大賽過程中，積極申報制圖類教改課題3項，主編應用型本科制圖教材2部。二維CAD技能認證的學生幾乎是全員參與，體現了高度的積極性和學習興趣。最終CAD技能認證率達到90%以上，為就業實習增加了一份專業技能，拓寬了就業渠道。

4 總結

制圖能力的培養在工科院校專業人才培養中占有重要的地位。課題組圍繞應用型人才培養目標，結合學校轉型發展的實際情況，提出“四年不斷線”制圖能力培養的教學模式，從課程群建設、創新實踐基地建設、學科競賽及技能認證等四個方面對人才培養過程進行改革與實踐，并取得了顯著的成效，為應用型人才培養提供了一定的參考價值。