基于CDIO的《工程制圖》課程教學改革與實踐

尚曉明 張娟利

（興義民族師范學院物理與工程技術學院 貴州·黔西南 562400）

近年來，越來越多的企業反映高校工科畢業生盡管掌握了相關的理論知識，但是缺乏解決實際工程問題的諸多能力，大多數畢業生實踐動手能力較弱。隨著工程領域的發展，如何將理論型畢業生轉化為實踐型畢業生，培養具備一定專業級別的知識、能力和素質協調發展的創新型工科畢業生，是高等工程教育的改革熱點[1]。

《工程制圖》課程是一門研究繪制和閱讀工程圖樣基本方法的基礎技術課程，是各工科專業學生必修的一門基礎課程，對實踐性要求比較高，學生需要通過大量的實踐訓練，培養其空間想象能力和形象思維能力，并能運用于實際來解決相關的工程問題。以往的教學模式存在一些弊端，比如，在知識體系上，學生不能綜合運用所學知識，腦海中只是單個的知識點，不能將所有知識點進行有機組合及運用；在目標體系上，教學目標與社會對畢業生的要求不匹配，學生不知道如何將所學知識或能力運用于實際工程問題；在教學方法上，課堂教學方法單一，普遍為理論授課，課后練習；在考核體系上，教學結果評估方法單一，普遍是以期末考試作為評估學生的唯一標準。傳統的教學，不利于培養學生的創新思考能力和綜合解決問題的能力。故如何在《工程制圖》教學過程中將學生的理論知識與實踐動手能力有機結合，使學生能將所學知識運用于解決實際工程問題呢？ CDIO工程教育模式為解決以上問題提供了有效手段[2]。

CDIO是國際工程教育與人才培養的創新模式，由美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等四所大學組成的工程教育改革研究團隊經過多年的探索研究而創立的工程教育理念。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate），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，培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力[3-5]。

本文借鑒CDIO工程教育理念，以汽車服務工程專業的《工程制圖》課程為例，從教學目標、教學內容、教學方法和考核方式四個方面進行改革探索與實踐，以期達到提升學生創新、實踐能力和解決實際工程問題的目的[2]。

1 基于CDIO的《工程制圖》教學目標的重塑

教學目標是課程內容、授課方式方法的方向標。在傳統教學中，《工程制圖》教學目標主要為理論知識的掌握和空間思維能力的培養。其中理論知識的掌握為核心，課程目標單一。導致學生學了，但是不知道怎么用，不能解決實際工程問題，并且未將課程思政元素加入到日常教學過程中。

為了保證教學目標的科學性、合理性、實用性和可實施性，按照CDIO的要求和導向，結合本?！暗胤叫?、應用型”的辦學定位，參考工程認證標準中對畢業生的12條畢業要求，以及汽車后服務市場對應聘人員的能力需求，對原有的教學目標進行了重塑。構建了“知識目標—能力目標—素質目標—思政目標”的四階式課程教學目標體系，具體內容如圖1所示。由圖1可知，知識目標要求學生通過全面的學習，掌握工程制圖中設計的所有知識，能運用所學知識完成工程圖樣的閱讀和繪制；能力目標要求學生通過課程的學習，具有一定的空間想象能力和形體表達能力；素質目標要求學生具有綜合解決問題的能力、有工程思維的能力、有問題分析的能力和具備終生學習的能力；思政目標要求教師在課程講授過程中加入思政元素，培養學生的工匠精神、民族自豪感、愛國主義情懷。

圖1：《工程制圖》課程目標體系

2 基于CDIO的《工程制圖》教學內容的改革

2.1 教材的選擇

本課程教材選用西北工業大學出版社2018年出版的《工程制圖》，曾萍主編，是21世紀應用型人才培養“十三五”規劃教材。本書包含制圖基本知識、投影原理和理論、投影制圖、測繪以及計算機繪圖等方面的理論內容，并配有與主要理論內容相配套的習題集。該教材在保留傳統、經典的制圖課程教學內容體系的同時，結合工程圖學課程當前的課程改革發展趨勢，以項目驅動教學法對教材內容進行編排，充分激發了學生的學習興趣，使其利用“碎片化時間”輕松掌握學習中的重點和難點，有很好的輔助課堂教學的效果[6]。

2.2 教學大綱的調整

在傳統的教學大綱中只給出了課程目標及授課內容。授課內容、課程目標、畢業要求之間并未明確相互支撐關系，因此，我們對課程大綱進行了調整，明確授課知識點、授課方式和考核方式所支撐的課程目標，及對應的畢業要求指標點。

引入CDIO模式以后，課程將原有的知識體系按照知識的遞進性分類整合為模塊式結構，具體包括工程制圖基礎知識模塊、能力及素質提升模塊、思政教育模塊貫穿整個工程制圖授課全過程。具體如圖2所示。

圖2：《工程制圖》教學大綱體系

2.3 教學內容的選擇

根據CDIO人才培養計劃的目的和要求，結合汽車服務工程專業人才培養的實際情況，對教材體系中的課程內容進行了選擇，制定了符合CDIO人才培養目標的教學內容。授課內容如圖3所示。

圖3：《工程制圖》教學內容

2.4 思政元素的引入

教育不僅是提高社會生產力的一種方法，也是造就全面發展的人的唯一方法。英國教育家赫伯特·斯賓塞指出，文化和精神是決定課程發展質量的靈魂。因此，要提高課程發展質量，就需要開展課程內涵建設，在課程講授過程中注入精神文化和思想動能，而開展課程思政建設為課程文化建設提供了實踐路徑[7]。根據課程內容及特點，在《工程制圖》課程講授過程中加入了相應的思政元素。具體內容如表1所示。

表1：《工程制圖》課程融入思政元素要點

3 基于CDIO的《工程制圖》教學方法的改革

在傳統的教學中，該課程主要采用教師課堂理論講授為主的教學方式，學生對知識的學習以被動接受為主。按照CDIO的要求，為了提升學生的自主學習能力和綜合問題解決的能力，對該課程教學方法進行了改革。

采用“課前導學—課中討論—課后練習”的“三步式”教學模式開展《工程制圖》課程的教學工作。

3.1 課前導學

每次開始新章節的學習之前，布置學生自學任務，要求每個學生預習下一章的內容，并以思維導圖的形式總結下一章的知識點。思維導圖的繪制，一方面可以強制要求學生進行課堂預習，并檢測學生預習的效果；另一方面也可以鍛煉學生的自學能力和總結概括能力。經過一個學期的實踐，發現增加課前導學（繪制思維導圖）環節，能很好的提高學生的課堂參與度，對提高課堂教學效率有很好的幫助。

3.2 課中討論

課中討論環節，主要指教師授課，學生分組討論環節。教師授課采用項目式教學的方式，每個章節均設計有相應的工程項目，以項目導入的方式提出問題，其次講授解決該項目所需知識點，再次進行項目的實施。學生分組討論環節由教師提出工程問題，學生分組討論，給出解決該工程問題的完整方案。

3.3 課后練習

課后總結部分，主要體現在學生掌握課堂所學知識，完成相應的課后習題作業，教師對學生完成課后作業時遇到的問題進行解答，訓練學生綜合運用所學知識，獨立完成相關工程問題的能力。

4 基于CDIO的《工程制圖》考核方式的改革

根據CDIO模式的人才培養目標和考核要求，修訂傳統只以結果知識性考核為主的考核方式，將過程考核與結果考核并重，基礎知識考核與應用實踐能力考核并重，個人業務能力與團隊協作考核并重的綜合考核方式，將學生發展成為完整的、成熟的、有思想的個體。具體如表2所示。

表2：《工程制圖》考核體系

5 教學效果的評價

教學改革是否成功，需要通過教學結果來進行驗證。《工程制圖》課程改革實施以來，對2020級的51名學生授課，跟實施教學改革以前的2017級的學生成績做對比，如圖4所示，從圖中可以看出，實施教學改革以后，全班總評成績平均分有所提高，優秀、良好人數占比均高于改革前。改革后的課堂教學效果優于改革前，說明課堂教學改革是有效的。

圖4：《工程制圖》課堂教學效果評價

6 結論

針對當前汽車后服務市場對汽車服務工程專業的知識、能力、素質需求，借鑒CDIO工程教學理念，對《工程試圖》課程教學模式進行了改革，構建基于CDIO的《工程制圖》教學目標體系、教學內容體系、教學方法和考核方式體系。經過教學實踐證明，基于CDIO的《工程制圖》課堂教學改革，對學生基礎知識掌握、能力及素質培養上有較好的效果，對培養適應現代工程行業發展需求的應用型人才具有重要意義。