OBE理念在機械制圖線上線下混合教學中的探索與實踐

董志奎　張楠　李大龍　邱雪松　李興東　姚建濤

摘? 要：針對機械制圖課程比較抽象、缺少趣味性、學生積極性不高的現狀，文章對OBE理念在機械制圖線上線下混合教學中的應用進行探索實踐，創新性地提出教學改革模式;基于OBE理念，在教學過程中設計合理的學習成果導向方式、個性化的教學方案，并研究設計一套多元化的教學案例庫;充分發揮線上線下教學的優勢，提高學生學習的目的性、能動性和積極性，學生學習成果大幅度提升，教學效果大大改善。實踐證明，本教學改革方式取得了良好效果，對高等院校機械專業本科生機械制圖教學改革發展有一定意義。

關鍵詞：OBE理念 機械制圖;線上線下混合教學;項目案例庫

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0094-04

Abstract： Aiming at the current situation of relatively abstract mechanical drawing courses， lack of interest， and low student enthusiasm， this article explores and practices the application of OBE concept in the online and offline mixed teaching of mechanical drawing， and innovatively proposes a teaching reform model. Based on the OBE concept， in the teaching process， a reasonable learning achievement-oriented method and personalized teaching plan are designed， and a set of diversified teaching case libraries are researched and designed; the advantages of online and offline teaching are fully utilized to improve students' learning goals， initiative and enthusiasm; students' learning results have been greatly improved， and teaching effects have been greatly improved. Practice has proved that the teaching reform of this article has achieved good results， which has certain significance for the reform and development of mechanical drawing teaching for undergraduates majoring in mechanical engineering in colleges and universities.

Keywords： OBE concept; mechanical drawing; online and offline mixed teaching; project case library

隨著“中國制造2025”“互聯網+”等重大國家戰略的實施，我國發展日新月異，為適應新時代人才培養的新要求，各大高校不斷探索實踐教學培養方法和目標[1]。

2013年，中國加入《華盛頓協議》，成果導向教育（Outcomes-based Education， OBE）理念得到國內各大高校的廣泛重視和應用，不斷推動我國工程教育的深化改革。OBE理念由美國學者Spady提出，其以學生為中心，以學習成果為導向，配合多元個性化學習方法，激發學生學習能動性，以達成培養目標，并強調個性化評定，根據成果反饋來改進課程教學[2]。

隨著互聯網技術的不斷革新，線上教育平臺的不斷發展，為新時代的教育教學模式的改革提供了新思路，加之新冠肺炎疫情肆虐，線下教育無法開展，線上課堂便成為教育教學的主戰場，線上教學得到了迅速發展[3-4]。

2016年，燕山大學作為教育部委派的兩所高校之一，接受《華盛頓協議》專家的考察，獲得高度評價，為我國成為正式成員做出貢獻。多年來，我校不斷探索、改革教育教學模式，以此為契機，本文基于OBE理念，結合線上線下混合教學模式，針對機械制圖的教學方法，展開探索實踐，以學習成果為導向，為學生設計個性化教學方案及案例庫，以多元化形式引導學生學以致用，以提升教學效果。

一、機械制圖課程教學現狀分析

隨著機械行業的不斷革新，逐漸由傳統的生產制造發展為信息化的智能制造，二維和三維CAD/CAM技術在生產制造中得到了飛速發展和廣泛普及[5]。機械制圖作為機械專業的基礎課程，使學生深入學習機械相關技能，如手繪制圖和計算機輔助制圖，對機械人才的培養起著至關重要的作用。

機械制圖作為工程業界生產交流的“語言”，旨在使學生掌握工程設計表達的基礎知識和基本技能，重在工程實際應用，而課堂上學生直接接觸的是課本、圖紙和模型，因此，課堂比較抽象，難以理解，缺少趣味性。

隨著線上線下教學模式迅速發展，線上課程具有靈活性、資源豐富等優點，被各大高校廣泛應用并開發了線上課程資源，而線上課程存在缺乏師生實時互動、缺乏實時督促等缺點，加之機械制圖課程的抽象性、枯燥性，為機械制圖課程線上課程的開發帶來挑戰[6]。另外，各高校生源質量、學時數量以及培養目標都存在一定的差別，因此，合理設計線上和線下的教學內容，合理分配線上和線下學時比例，成為線上線下混合教學的關鍵[7]。

針對機械制圖課程存在的問題，本文基于OBE理念，以學生學習成果為導向，為本校學生在不同學習階段制定個性化線上和線下教學內容，并配備相應教學案例庫資源，合理分配線上線下課時比例，合理制定成績評定策略，以達到更好的教學效果。

二、基于OBE理念的教學方案設計

機械制圖課程學習比較理想的方式是工廠實習，在工程實際應用中獲得能力，讓學生親身參與產品的設計、出圖和制造，但由于教育成本、安全等一系列因素，這樣的方式是很難普及的[8]。傳統教學受限于課堂、教具及教學形式，學生之所學不能得到及時應用，很難將看得見摸得著的學習成果和能力呈現出來，故而難以調動課堂上學生的積極性、參與性。

本文基于OBE理念，結合機械制圖課程特點，改革傳統教學方法，在教學過程中設計合理的學習成果導向方式、個性化的教學方案，使機械制圖的教學更加科學有效。

（一）學習成果導向方式

在本科高等教育中，學科競賽是理論課程的豐富和延伸，與理論課程相輔相成[9]。在學科競賽中，學生能夠學以致用，通過參賽隊伍之間的相互比拼和激勵，提高學生的學習興趣和動力，提升對理論知識的理解。因此，機械制圖相關的學科競賽，給了學生一個很好的實踐平臺。

機械制圖課程的學習目的，是讓學生掌握工程設計表達的基礎知識和基本技能，能夠將所學應用于工程實際生產，因此，工程實際案例是機械制圖課程的重要學習資源。

本文將考試成績、學科競賽和工程案例實習作為學習成果的具體表現形式，同時將學習成績、競賽獲獎情況和工程應用表現納入課程的最終考核，以此對學生的學習產生導向和激勵作用。考試內容側重基礎知識、概念和方法;依托學科競賽，鍛煉學生拓展創新能力;工程實際案例考核學生知識的綜合應用本領。

（二）個性化教學方案設計

有了科學合理的學習成果導向方式，還需為學生在不同學習階段設計合適的學習內容，雖然目前線上線下已擁有豐富的學習資源，但針對不同學生群體、不同培養目標，這些已有資源并不完全適用[10]。

機械制圖的教學內容包括：畫法幾何、機械制圖、二維和三維計算機輔助制圖。針對學習成果導向方式，結合教學內容和培養目標，將教學方案分為四大板塊：制圖基本知識教學、計算機輔助設計教學、學科競賽培訓和工程案例實習。如圖1所示，針對四大板塊分別設計個性化教學案例庫。

案例庫取材于教學過程、競賽過程、工程實際以及國內外相關優秀教學資源。按知識點將各案例庫串聯，進行編號儲存，教師可根據教學進度和學生學習情況，從案例庫中選取合適的案例。

1. 制圖基本知識教學案例庫

按照學生不同學習階段，將課程知識點進行分類，按照類別和難度整合線上優秀教學資源;將不同類知識點整理歸納，形成單獨的知識點活頁和關聯設計。

2. 計算機輔助設計教學案例庫

按照學生不同學習階段，整合線上常用軟件的教學資源，將不同知識點結合軟件操作，設計合適難度、合適知識范圍的教學案例。

3. 學科競賽案例庫

課程教學過程中，做好學生選拔，指導集訓，參加競賽。積累競賽歷年試題及優秀學生作品，按照學生不同學習階段，針對性整理，形成案例庫。

4. 工程實際案例庫

結合機械專業研究生培養過程中與企業合作開展的企業項目，積累并挑選符合課程教學不同階段的典型案例，將其按照教學階段進行拆解、整理和修改，形成案例庫。

三、線上線下混合教學方案的設計

合理設計線上和線下的教學內容和學時比例，能夠充分發揮線上線下教學各自的優點，提升課程的教學效果。根據上述個性化教學方案的四大板塊：制圖基本知識教學、計算機輔助設計教學、學科競賽培訓和工程案例實習，剖析各板塊教學特點，利用中國大學MOOC線上平臺，引進精品教學資源，設計線上線下混合的教學方案。

（一）線上線下教學內容分配

1. 制圖基本知識教學板塊

其主要內容是課本上的基礎知識、概念和方法，包括點、線、面、基本體的投影規律及作圖方法，復雜形體（截切體、相貫體、組合體）的構建及三視圖，制圖相關的國家標準和行業標準，工程中常用的表達方法（軸測圖、多視圖、剖視圖、斷面圖、尺寸標注），標準件、常用件、零件圖、裝配圖的繪制及相關技術要求。

此板塊教學以課本為主，隨著多媒體教學的普及，PPT、視頻和模型等資源能夠有助于學生的理解，隨著線上教學平臺的發展，線上教學資源得以充分利用計算機技術的優勢，基于二維/三維制圖軟件，將機械制圖抽象的知識用直觀的、可交互的實體模型及動畫展現給學生，能夠更加易于學生的理解，激發興趣。

因此，此板塊教學分為線上講授、線下課堂討論答疑和作業練習。學生在線上學習基本知識后，在線下課堂可以和老師同學及時討論、答疑和練習，鞏固知識。

2. 計算機輔助設計教學板塊

此板塊教學，要點是使學生掌握常用二維/三維制圖軟件的基本操作，包括零件、裝配體和動畫，并能夠按照國家標準繪制工程圖紙。目的是教授學生使用現代化制圖工具，結合課本所學知識點，完成工程制圖的表達和設計，其重在實際應用。隨著互聯網的發展，線上機械各軟件的教學資源非常豐富，有助于學生學習軟件操作。

而軟件操作是基礎，實際應用是重點，因此，此板塊分為線上軟件操作講授和線下課堂軟件應用練習，學生在線上完成軟件基本操作的學習，在線下課堂上，基于軟件操作完成圖紙應用，以練習、掌握和應用現代化工具設計方法。

3. 學科競賽培訓板塊

各高校開展的學科競賽，為學生提供了可以發揮知識實踐、應用和創新的平臺，本文以學科競賽作為成果導向方式之一，能夠讓學生明確學習目標、提升學習興趣和動力。

本文教學模式要求學生參加學科競賽，針對學院開展的相關競賽要求，開展競賽培訓，對學生進行培訓和指導。并要求參賽作品不僅要滿足舉辦方的相關要求，還必須滿足機械制圖的課程要求。形成競賽獲獎、專利與論文等形式的成果。

因此，此板塊以線下課堂形式開展，引導學生如何應用課本知識點，啟發學生創新思維，使學生從實踐中獲得真知，提升本領。

4. 工程案例實習板塊

機械制圖的學習最終是要應用于工程實際的，學生能夠按照國家標準和行業標準正確地表達工程實際問題是機械制圖教學的最終目的。因此，對于機械制圖的學習，工程實例訓練是至關重要的，讓學生真正接觸工程實際，才能讓學生對所學知識有更深刻的認識和理解。

此板塊的學習資源主要來源于企業實際生產經典案例，包括成套圖紙、三維模型和產品仿真動畫等，讓學生以手繪制圖、計算機輔助制圖兩種方式進行讀圖、制圖的學習和練習，因此，此板塊以線下課堂形式展開。

（二）線上線下教學課時分配

機械制圖教學主要在本科生大一大二階段，為本科生進入專業課程的學習奠定良好的基礎。

1. 大一期間，主要學習制圖基本知識，培養徒手尺規繪圖的能力，加深對基本理論知識的理解和掌握;配備相應難度和知識范圍的工程案例實習，幫助學生理解理論知識;鼓勵學生自學并參加院校學科競賽。

我校此階段本課程學時為32學時，每周2次，1次2學時，共8周。此階段以學習制圖基本知識為主，為使學生線上學習后能夠得到及時練習鞏固，本次改革安排每周1次2學時線上，1次2學時線下。另外，課后練習以工程案例實習形式進行，為學生布置工程案例，完成后老師再集中講解。

2. 大二期間，首先學習計算機輔助設計，配備相應難度和知識范圍的案例庫，增強學生結合制圖基本知識，運用現代工具解決復雜問題的能力。然后進行學科競賽培訓，了解競賽要求，培養創新思維，強化知識應用。最后進行工程案例實習，鍛煉知識的工程實際應用能力，加深理論知識的理解和升華。

我校此階段本課程學時為48學時，每周2次，1次2學時，1次4學時，共8周。此階段的學習主要以基本知識的現代化應用為主，因此本次改革安排計算機輔助設計4周，競賽培訓1周，工程案例實習3周。其中計算機輔助設計每周1次2學時線上，1次4學時線下，競賽培訓和工程案例實習均為線下。另外，競賽培訓后，要求學生根據自己能力和興趣選擇參賽項目、設計參賽作品，在指導教師的指導下完成競賽。

（三）課程考核辦法

根據學習成果的具體表現形式：考試成績、學科競賽和工程案例實習三方面，來對學生綜合素質進行考核。考核在課程結束后和學院各競賽結束后開展，其中考試測驗50分，學科競賽情況20分，工程案例實習表現30分。

考試測驗以筆試形式進行，主要考察制圖基本知識掌握情況;學科競賽考核以答辯形式進行，展示自己的參賽作品，結合參賽情況打分。工程案例實習考核以實習過程中完成的圖紙質量來評定打分。

四、教學模式的改革實踐及成效分析

以機械設計制造及其自動化專業的4個班，共120人，為教學試點，自2018級入學的本科生開始，采用本文改革的教學方法，配合所設計的案例庫，對本科生進行教學培養。經過實踐，本文改革方案取得了如下成效：

（1）增加了課堂的趣味性，使課堂知識生動形象，學生課堂積極性、參與性明顯提升，有效地加深了學生對理論知識點的理解。

（2）提高了學生對制圖課程的理解和認知，認識到了該課程在工程實際生產中的重要作用，提高了學生的學習能動性。

（3）學生競賽獲獎情況、創新學分得分情況較往年大幅度提升，其中4個班的學生在省部級和國家級高水平競賽中獲獎共15項。獲獎證書如圖2所示。

（4）提高了學生的知識運用能力，學生能夠熟練應用現代化工具解決工程實際問題。

五、結束語

通過本次教學改革的探索實踐，提出了OBE理念在機械制圖線上線下混合教學中的實踐應用模式，充分發揮了線上線下教學的優勢，提高了學生學習目的性、能動性、積極性，學生學習成果大幅度提升，教學效果大大改善。本文改革方案使知識、工具、競賽、工程實際融為一體，全面培養學生的綜合素質，具有一定的創新意義，在實踐教學過程中，取得了良好效果，對高等院校機械專業本科生機械制圖教學改革發展有一定意義。

參考文獻：

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[10]蘇小紅，趙玲玲，葉麟，等.基于MOOC+SPOC的混合式教學的探索與實踐[J].中國大學教學，2015（7）：60-65.

基金項目：河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“后疫情時代新工科背景下的專業基礎課融合式高階性綜合改革探索”（2020GJJG065）;燕山大學教學研究與改革項目“‘機械制圖’課程線上線下混合式教學改革實踐探索”（2019HUJG07）;燕山大學機械工程學院教學研究與改革項目“基于OBE理念構建機械專業技術基礎類課程一體化教學體系的研究與實踐”（JX2019XJJG02）;燕山大學教學研究與改革項目“后疫情時代新工科背景下的專業基礎課融合式高階性綜合改革探索”（2020KCGG07）

作者簡介：董志奎（1981-），男，漢族，河北秦皇島人，博士，副教授，研究方向為機械專業教育教學、機械設計及理論。