基于工程教育專業(yè)認證的工程圖學課程改革與實踐

鄭 敏 李海燕 陳衛(wèi)華 朱宗孝

（蘭州理工大學機電工程學院 甘肅·蘭州 730050）

工程教育專業(yè)認證是針對高等教育機構(gòu)專業(yè)認證機構(gòu)進行的工程類專業(yè)教育的專業(yè)認證，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向的合格性評價。專業(yè)認證由職業(yè)或行業(yè)協(xié)會、專業(yè)學會和學科領(lǐng)域的教育專家，以及相關(guān)行業(yè)、企業(yè)專家共同參與，為各專業(yè)工程技術(shù)人才未來從事相關(guān)專業(yè)工作提供高等教育質(zhì)量保證。作為高等教育階段推進工程教育國際互認的重要舉措，全國高等工科院校各專業(yè)開展工程教育專業(yè)認證對提升高等教育質(zhì)量具有十分重要的作用。

工程圖學是面向高等工科院校學生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是工科院校同學入校后涉足工程領(lǐng)域的第一門核心課程。課程的教學質(zhì)量與工科各專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量息息相關(guān)，課程對于工科學生綜合能力培養(yǎng)方面，尤其在知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)三方面起著至關(guān)重要的作用。

1 課程的教學改革

面對人才培養(yǎng)的新需求，各高等院校相繼開展工程教育專業(yè)認證工作，不斷與國際工程界接軌。為進一步提升工程教育的質(zhì)量，推動工程教育國際化，蘭州理工大學機電工程學院在實施教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，率先組織工程教育認證工作。蘭州理工大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)于2016年順利通過中國工程教育專業(yè)認證，2018年順利通過第二次工程教育專業(yè)認證，有效期6年。人才培養(yǎng)質(zhì)量得到認可和肯定，為工程教育的國際化翻開了新的篇章，為工程類專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展提供了進一步的保障。基于工程教育的專業(yè)認證，工程圖學系列課程在深化教育教學改革、全面提升學校教育教學質(zhì)量方面取得了成效。

針對工程圖學課程，圍繞工程教育的專業(yè)認證畢業(yè)要求，踐行以學生為中心的教育理念，培養(yǎng)學生的基本技能及空間想象能力，培養(yǎng)工程設(shè)計表達能力，從而為后續(xù)專業(yè)課程學習、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等奠定基礎(chǔ)。注重教學設(shè)計和教學方法，進行教改實踐并持續(xù)改進以提升課程的教學質(zhì)量。根據(jù)課程特點，重視工程圖學教學中的理論與實踐，不僅是圖形表達時思維過程的具體展現(xiàn)，也對培養(yǎng)學生認真負責的工作態(tài)度以及嚴謹細致的工程素養(yǎng)起著非常重要的作用。強化教學基本功訓練，積極開展教學手段和教學方法的創(chuàng)新與實踐，重視教學研究的積累，教學中能靈活運用多種教學方法，提高教學效果，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐素養(yǎng)高、創(chuàng)新意識強的現(xiàn)代化人才。

注重課程實踐教學環(huán)節(jié)，構(gòu)建了與工程圖學理論教學緊密結(jié)合，具有鮮明特色的課程實踐教學體系。通過設(shè)置投影基礎(chǔ)、組合體構(gòu)形、裝配體裝拆、零件測繪等實驗環(huán)節(jié)以及工程圖學綜合實踐課程和CAD創(chuàng)新設(shè)計大賽，形成了實踐環(huán)節(jié)與理論教學有機結(jié)合，貫穿于本科教學全過程的層次化、漸進式實踐教學體系。

通過CAD創(chuàng)新設(shè)計大賽，以探究問題的方式激發(fā)學生的學習興趣及創(chuàng)造靈感，改善學生在后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中創(chuàng)新設(shè)計能力相對薄弱，缺乏探究及創(chuàng)新精神的現(xiàn)狀。

通過開放、創(chuàng)新的機械工程綜合測繪，使實踐環(huán)節(jié)綜合化。采用學生為中心、教師合理引導的教學模式，涉及齒輪減速器的拆裝、零部件測繪及二維工程圖等實踐環(huán)節(jié)。教師有意識地引導學生進行三維數(shù)字化技術(shù)完成零件的造型設(shè)計及裝配等，進一步加深課程學習中對零件構(gòu)形和裝配等內(nèi)容的理解，同時加強利用三維數(shù)字化表達開展科研創(chuàng)新、產(chǎn)品的設(shè)計及創(chuàng)新設(shè)計活動，使學生具備較強的知識拓展能力。

2 教學方法的探索

工程教育的專業(yè)認證背景下，在提高工科同學解決復雜工程問題的能力培養(yǎng)方面，探求提升學生的綜合素質(zhì)和知識拓展能力的教學方法。注重能力培養(yǎng)，在教學過程中傳授理論知識的同時注重思維及能力的培養(yǎng)和訓練，通過思維導圖的方式引導學生梳理課程內(nèi)容的脈絡(luò)，不斷提升綜合能力。形體構(gòu)成與邏輯思維、工程制圖與現(xiàn)代設(shè)計方法等，傳授圖學知識過程中強化信息化時代設(shè)計方法和設(shè)計手段的運用。

融入沉浸式、啟發(fā)式教學，積極開展教學手段和教學方法的創(chuàng)新、實踐與交流，開發(fā)學生創(chuàng)造性思維。工程圖學作為一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，學習之初想象力較弱的同學會覺得束手無策，教師從三維空間到二維平面，再由二維平面到三維空間予以引導和啟發(fā)，并通過實踐和認知掌握特征并找出規(guī)律。采用Solidworks構(gòu)建三維實體模型幫助學生在三維和二維間輾轉(zhuǎn)，培養(yǎng)并不斷提升空間想象能力，從而達成對應(yīng)的課程目標及畢業(yè)目標。

運用交互式的教學方式，想方設(shè)法調(diào)動學生的學習興趣及主動性，在教學活動中顯得尤為重要，要實現(xiàn)互動，首先要有合理的命題，通過不時地向?qū)W生拋出問題引導學生尋求答案，激發(fā)學生自主學習。

在教學實踐中適當階段恰當?shù)剡\用三維CAD技術(shù)開展理論教學，運用三維CAD技術(shù)擴展學生的空間想象能力，加深對基本形體的截切、組合體構(gòu)形、零件構(gòu)形及裝配的理解，引導學生初步了解CAD新技術(shù)，激發(fā)學生的學習興趣。

3 工程教育認證實踐

圖1：課程過程評價原始數(shù)據(jù)錄入表單

圖2：課程達成度統(tǒng)計表單

圖3：課程總體數(shù)據(jù)統(tǒng)計表單

隨著工程教育專業(yè)認證工作的開展，不斷將專業(yè)認證的思想融入到課程的實施中，在課程大綱基本要求的基礎(chǔ)上，以學生的能力培養(yǎng)為目標，根據(jù)課程實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題對課程內(nèi)容相應(yīng)調(diào)整，側(cè)重于徒手表達能力、工程圖的表達能力、計算機的應(yīng)用能力以及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。針對能力方面測試的新要求建設(shè)課程試卷庫，并按新的教學大綱要求在考核題型方面進行較大的變動，加入了工程圖綜合表達能力的考核內(nèi)容，在試卷中體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認證中以能力考核為導向的思想。

注重過程評價，近年來通過作業(yè)、平時成績、考試等教學數(shù)據(jù)的收集和發(fā)布，工程圖學機類、近機類及非機類系列課程和機械工程綜合測繪均全部施行專業(yè)認證標準化模板，任課教師提供過程評價原始數(shù)據(jù)，課程的原始數(shù)據(jù)錄入表單如圖1所示。根據(jù)不同專業(yè)的課程教學目標要求提供支撐材料并對課程提出持續(xù)改進措施，課程達成度統(tǒng)計表單及總體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖2、圖3所示。

按課程的教學大綱以及教學目標的要求加強教學過程管理，強化教學過程考核的實施與監(jiān)控，規(guī)范、統(tǒng)一過程評價，強化教學環(huán)節(jié)的落實，在課程的整體實施過程中體現(xiàn)過程評價。

工程圖學作為工科院校的一門既學習理論又重視實踐的技術(shù)基礎(chǔ)核心課程，主要研究用投影法繪制和閱讀工程圖樣以及解決空間幾何問題，培養(yǎng)學生的空間思維、構(gòu)形設(shè)計和計算機繪圖等能力，注重培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)及解決復雜工程問題的實際能力，長期以來在工科院校人才培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。依據(jù)工程教育專業(yè)認證標準，針對學生的能力目標、培養(yǎng)、考核進行整體規(guī)劃，對照工程教育專業(yè)認證中的畢業(yè)生要求，重視教學設(shè)計及教學方法等，采取的具體措施與實踐在課程的建設(shè)及教改過程中取得了一定的成效，提高了工程教育的教學質(zhì)量。