基于OBE 理念的食品工程類專業“工程制圖”教學體系改革探索與實踐

宋樹杰，孟永宏，趙鵬濤

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安 710119）

在“卓越工程師教育培養計劃”的基礎上，基于服務國家戰略、滿足產業需求和面向未來發展的高度，教育部提出了一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃“新工科建設”[1]。與傳統工科相比，新工科建設具有鮮明的反映時代特征、內涵豐富新穎、多學科交叉融合、涉及面廣等特點。新工科建設的基礎在于課程建設，因此對課程教學也提出了更高的要求。

作為食品工程類專業的必修基礎課程，“工程制圖”是探究運用正投影的基本理論和方法，繪制和閱讀各種工程圖樣的一門課程，也是“食品工程原理”“食品機械與設備”“食品工廠設計”等課程的基礎。作為理論與實踐并重的技術基礎課程，其教學內容主要包括：①制圖的基礎知識與技能；②正投影的基礎知識；③立體的投影；④軸測圖；⑤組合體；⑥機件常用的表達方法；⑦標準件與常用件；⑧零件圖；⑨裝配圖；⑩其他工程圖樣簡介等[2]。由于“工程制圖”課程內容理論性較強，同時重視實踐操作繪圖與理論基礎知識結合的能力。通過該課程的學習，學生需達到以下教學目標：掌握正投影的基本原理及其應用；學習利用繪圖儀器工具，計算機及繪圖繪制工程圖樣的方法及基本技能；培養初步的空間想象力和形體構思能力，能閱讀常見的、較簡單的零件圖和裝配圖；熟悉《技術制圖》與《機械制圖》及其有關的國家標準，具有查閱有關標準手冊的能力；培養學生認真負責的工作態度和嚴謹的工作作風。但目前，傳統“工程制圖”課程體系并不符合新工科建設要求，限制了食品工程類專業學生后續課程的學習及工程素養的養成。

作為一種主流且先進的教育教學理念，以成果為導向的教育模式（Out-come-based Education，OBE）已成為世界各國工程教育改革與建設的主流理念及重要的質量評價準則[3]。基于OBE 模式構建的課程體系更加注重學生由課程真正掌握的知識、能力和素質，而非單純的教學內容。因此，基于OBE 教育理念的課程教學體系建設的核心思想是將學生學作為中心，將其學習成果作為目標。作為學生學習的向導角色，教師引領學生完成自主學習，最終完成課堂教學質量持續改進的目的。與新經濟時代的工程教育要求相符，以OBE 理念探索提高人才培養質量的具體途徑，以完成工程教育改革目標，得到了國內地方工科院校的廣泛關注[4]。

據此，以食品工程類專業的必修基礎課程“工程制圖”課程為例，通過OBE 理念與“工程制圖”課程教學體系相互融合，完成教學目標、內容、方法及考核方式等多方面的課程體系建設，實現對課程改革與實踐的持續改進。以學校食品科學與工程專業為例進行了課程教學實踐，以適應新工科建設的發展要求，為學生的全面發展奠定基礎。

1 基于OBE 理念的“工程制圖”教學體系改革方向與思路

目前，基于OBE 理念的教學模式創新與改革的基本理念及主要核心思想為：以教學產出為中心，完成對其的定義→實現→評估→使用的持續改進。基于以上基本理念，結合“新工科”建設要求與陜西師范大學食品科學與工程專業的培養目標，根據“工程制圖”課程教學特點，則基于OBE 理念的工程制圖課程體系構建思路為：首先定義教學產出；然后根據教學產出的目標和任務，完成教學內容及教學方法反向設計，并構建基于OBE 理念的課程體系結構，保證學生達到預期目標，滿足“新工科”建設要求；然后，以教學目標達成度與教學任務完成度作為評價指標對教學產出進行評估；最后，利用教學產出的使用對該教育模式持續改進，如課程內容優化，教學方法改良及考核方式完善等。

2 基于OBE 理念的“工程制圖”教學體系改革的實施

2.1 教學產出定義，教學目標重構

原有“工程制圖”課程目標單純關注學生對基礎制圖原理的掌握及學習，而缺乏對學生畢業要求支撐與支持思想。而利用OBE 理念與課程教學融合的教學目標是根據學生畢業時的學習產出成果來完成的，首先需將課程教學目標、學生畢業要求及“新工科”建設目標的內在聯系進行構建，以明確課程教學目標對于學生專業培養方案中的具體作用和在畢業要求達成方面所作的貢獻。根據陜西師范大學食品科學與工程專業培養目標為：培養滿足國家建設需要的高級食品工程技術人才，則“工程制圖”課程與新工科食品科學與工程專業畢業要求的對應支撐矩陣如表1 所示。

“工程制圖”對食品科學與工程專業畢業要求的支撐矩陣見表1。

表1 “工程制圖”對食品科學與工程專業畢業要求的支撐矩陣

根據課程支撐矩陣確定了課程教學目標如下：①通過課程基礎知識及其方法論的學習，如正投影的基本原理、繪圖儀器及計算機繪圖技術等，使學生具備協同應用數學幾何及工科知識的能力；②培養學生工程觀點，學生通過“工程制圖”課程的學習，工程思路得到有效開拓，知識范圍得到拓寬，創新思維得到啟發與鍛煉，從而將課程知識與原理技術應用于食品工程實踐，設計新裝備及食品工廠；③培養學生利用計算機工具，繪制工程圖樣的方法與基本技能的能力；④培養學生團結協作和有效溝通的能力；⑤具備閱讀及管理常見，較簡單零件圖和裝配圖的能力。畢業要求（a） 由設置的教學目標1 進行支撐，以考查學生對工程基礎知識基本理論的掌握；畢業要求（b） （c） （d） 和（e） 由教學目標2~3 進行支撐，教學目標4，5 分別支撐畢業要求（h） 和（i）。

2.2 教學內容的優化

“工程制圖”是以《技術制圖》與《機械制圖》等國家標準為基礎，掌握正投影的基本原理及其應用，同時學習利用繪圖儀器工具，計算機及繪圖繪制工程圖樣的方法及基本技能；培養初步的空間想象力和形體構思能力，能閱讀常見的、較簡單的零件圖和裝配圖；培養學生認真負責的工作態度和嚴謹的工作作風。

根據OBE 的教育理念與“工程制圖”課程融合目標，教學內容和教學環節需支撐與支持課程教學目標。因此，課程在保留原有核心內容的基礎上，結合典型中國工匠工程案例，如火星探測器“天問一號”、國產大飛機C919、港珠澳跨海大橋、中國天眼（500 m 口徑球面射電望遠鏡） 等，增加食品工業機械熱點問題，豐富課程的教學內容，培養學生的動手繪圖能力、創新能力及發現與分析解決問題的能力。根據“工程制圖”各章節內容的特點，教學內容可有機分為畫法幾何、制圖基礎、機械制圖及計算機繪圖等4 個教學模塊。

基于OBE 理念的工程制圖課程主要內容的重組優化見表2。

表2 基于OBE 理念的工程制圖課程主要內容的重組優化

2.3 教學方法的改進

教學方法與手段是激發學生學習興趣，達成教學目標的重要措施。通過改進教學手段，可改變原有教學方法單一而造成的學生參與度低、學習動力不足、課堂不活躍等缺點，嚴重降低了教學效果，也與OBE 教學理念相悖。因此，課堂教學中采用靈活多樣的教學方法。為了達到較為良好的教學目標，從學情出發，結合教學內容特點，采用啟發、案例、項目分析、問題驅動等教學方式，形成活躍的課堂氣氛和提高授課信息量。

項目教學法是學生獨立完成項目需求信息收集、解決方案設計、實施及評價全過程，并根據教師指導，自主了解并把握所有環節的基本要求，可系統培養學生的全局意識，加深知識學習掌握與應用效果。選擇機械制圖的國家標準、裝配圖的內容與繪制應用該方法。問題驅動式教學法是利用學生好奇心及探索欲，以問題為起點及核心規劃教學內容，以探索問題解決方案為設計教學過程，可顯著提高學生課堂參與度及主動性，激發學生求知欲及探索思維[5]，選擇點線面的投影過程與特性、基本幾何體的投影、截交與相貫應用該方法。

啟發式教學以學生思維啟發為目標與核心，可有效提高學生學習知識的積極性與主動性，選擇投影的基本知識、平面圖形的繪制、計算機二維圖形的繪制應用該教學方法。案例教學法是將實際工程場景圍繞教學目標及內容進行典型化加工與處理，構成學生分析與學習的案例，并經過學生獨立探究及成組研討的方式，建立解決方案，以培養學生分析及解決實際生產問題的素養及能力[6]。選擇標準件與常用件的表達、零件圖的內容與繪制和計算機尺寸，文本與公差的標注應用該方法教學。

2.4 考核方式的改革

原“工程制圖”的課程評價方法與OBE 教學理念背道而馳，主要以知識與技能的獲取量為標準，缺乏學生綜合素質能力的評價與考核。因此，基于OBE 理念的“工程制圖”教學評價體系主要評價教學目標的完成度及教學任務的掌握度，同時綜合評價學生的工程素養及解決工程問題的能力，因此需要豐富考核方式，并打通教與學的反饋通道。①多元化考試形式。由原先的期末考試、計算機繪圖成績及手工繪圖作業成績為主，并增加能力與素質、學習態度，完成考核的平時性評價，促進學生積極主動學習；②完成教學相長與促進融合。利用微信投票與PPT 彈幕小程序，完成教學效果的實時反饋，掌握學生的學習效果，及時調整課程進程及教學方法。

3 結語

在“新工科建設”工程人才培養思想的指導下，將OBE 的教學理念融入到食品工程類專業“工程制圖”課程的教學目標、內容、方法及考核方式等方面，完成了課程教學的改革及實踐，以此提高教學內容的系統性與前沿性和教學方法的先進性和互動性。教學實踐表明，基于OBE 理念的“工程制圖”課程教學體系改革能增強學生主動學習意識，提高學生的創新思維及實踐能力，對于“新工科”背景下創新型工程人才的培養具有重要的推進作用。