基于工程認(rèn)證背景的機(jī)械制圖教學(xué)改革研究

摘" 要" 以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的先進(jìn)理念為依據(jù)，以機(jī)械制圖課程的課堂教學(xué)為主線，基于成果導(dǎo)向理念重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，基于以學(xué)生為中心理念改革教學(xué)模式，基于持續(xù)改進(jìn)理念，組織圖學(xué)類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽促學(xué)促教，構(gòu)建以能力培養(yǎng)和工程素養(yǎng)為目標(biāo)，學(xué)生線上與線下、課內(nèi)與課外相結(jié)合的主動(dòng)學(xué)習(xí)模式，并通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)目標(biāo)，獲得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞" 工程認(rèn)證；機(jī)械制圖；成果導(dǎo)向

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）05-00-04

0" 引言

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是教育部為切實(shí)提升高等教育教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要舉措[1]。專(zhuān)業(yè)認(rèn)證可以促進(jìn)高校工程教育對(duì)業(yè)界需求的適應(yīng)性，從而提升工程專(zhuān)業(yè)人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是山東省名校工程重點(diǎn)建設(shè)專(zhuān)業(yè)，2019年正式通過(guò)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，從而對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高的要求。要求學(xué)生除了具有扎實(shí)的工程基礎(chǔ)知識(shí)和系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題、開(kāi)展工程研究的綜合能力，還要具備良好的人文素養(yǎng)、溝通能力與協(xié)作精神，同時(shí)具備創(chuàng)新性潛質(zhì)和國(guó)際視野，成為能夠在機(jī)械制造及輕工機(jī)械等支柱產(chǎn)業(yè)中，從事技術(shù)開(kāi)發(fā)和科學(xué)研究等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。機(jī)械制圖課程對(duì)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)具有非常重要的作用。齊魯工業(yè)大學(xué)圖學(xué)教研室以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的先進(jìn)理念為依據(jù)，對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)機(jī)械制圖課程的目標(biāo)、內(nèi)容及教學(xué)模式進(jìn)行了一系列改革。基于成果導(dǎo)向的教育理念重構(gòu)課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與工程需求的融合，以培養(yǎng)學(xué)生圖學(xué)思維和工程應(yīng)用；基于以學(xué)生為中心的理念，充分開(kāi)發(fā)整合線上教學(xué)資源，形成學(xué)生線上與線下、課內(nèi)與課外相結(jié)合主動(dòng)學(xué)習(xí)的新模式，解決了由于課時(shí)縮減而產(chǎn)生的學(xué)時(shí)不足、理論內(nèi)容枯燥導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等問(wèn)題，同時(shí)以制圖類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，持續(xù)改進(jìn)，獲得了較好的教學(xué)效果。

1" 基于成果導(dǎo)向教育理念重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多元化計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展替代了原有的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模式，基于模型定義（Model Based Definition，MBD）技術(shù)已在航空業(yè)實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程數(shù)字化設(shè)計(jì)解決方案[2]。為適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的發(fā)展，工程技術(shù)人員除了要有扎實(shí)的制圖知識(shí)和構(gòu)型能力，還要有較高的計(jì)算機(jī)繪圖能力，因此，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件已成為機(jī)械制圖課程的重要教學(xué)內(nèi)容。

目前我國(guó)高校在機(jī)械制圖課程中融合計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)教學(xué)多采用分段式。由于機(jī)械制圖課程安排在大學(xué)第一學(xué)期，學(xué)生此時(shí)尚欠缺工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和空間思維能力，對(duì)機(jī)械制圖課程的一些立體空間概念難以理解，容易失去學(xué)習(xí)興趣。，但學(xué)生對(duì)上機(jī)操作的環(huán)節(jié)非常感興趣，學(xué)習(xí)熱情較高，掌握程度也較好。因此，基于成果導(dǎo)向的教育理念重構(gòu)課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與工程需求的融合，以培養(yǎng)學(xué)生圖學(xué)思維和工程應(yīng)用尤為重要。

教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)從修改大綱、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)入手，如表1所示，齊魯工業(yè)大學(xué)機(jī)械制圖共112學(xué)時(shí)，分為上下兩個(gè)學(xué)期。本課程在認(rèn)證之前為制圖知識(shí)和計(jì)算機(jī)軟件分段教學(xué)，即上學(xué)期56學(xué)時(shí)傳統(tǒng)制圖理論，下學(xué)期24學(xué)時(shí)理論+32學(xué)時(shí)上機(jī)；認(rèn)證之后改革為融合教學(xué)模式，在總學(xué)時(shí)不變的前提下，調(diào)整為上下兩個(gè)學(xué)期都是40學(xué)時(shí)理論+16學(xué)時(shí)上機(jī)。此外，在教學(xué)內(nèi)容上也有很大的調(diào)整，重點(diǎn)體現(xiàn)在壓縮畫(huà)法幾何部分學(xué)時(shí)，將更多學(xué)時(shí)用于安排到表達(dá)方法、零件圖、裝配圖等核心章節(jié)，同時(shí)增加工程案例分析及分組大作業(yè)部分（10學(xué)時(shí)），以便讓學(xué)生結(jié)合工程應(yīng)用，更好地掌握零件的表達(dá)及典型件的裝配等內(nèi)容。

在機(jī)械制圖上學(xué)期教學(xué)內(nèi)容中，結(jié)合幾何作圖和國(guó)標(biāo)部分，上機(jī)講授用 AutoCAD 繪制平面圖形，通過(guò)正確設(shè)置“圖幅、圖框、線型、線寬、字體樣式、尺寸樣式”內(nèi)容，鞏固國(guó)標(biāo)中的相關(guān)規(guī)定，通過(guò)尺規(guī)繪圖和上機(jī)兩種方式完成幾何圖形的繪制。學(xué)生以任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合制圖基礎(chǔ)知識(shí)去學(xué)軟件，可以更好地鞏固知識(shí)，更有效地掌握軟件的應(yīng)用，二者相輔相成。在講解立體的截交線及相貫線、組合體的繪圖和讀圖以及圖樣的表達(dá)方法等環(huán)節(jié)時(shí)，結(jié)合軟件的三維建模，使學(xué)生可以全方位動(dòng)態(tài)地觀看立體圖形，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)投影生成二維工程圖，可以讓學(xué)生更好地體會(huì)三視圖的投影關(guān)系和投影規(guī)律。這樣使傳統(tǒng)制圖教學(xué)與二維、三維設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)互相促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)融入式一體化教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更加鮮活有趣，大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

在機(jī)械制圖下學(xué)期教學(xué)內(nèi)容中，如圖1所示，結(jié)合常用的各種裝配體（千斤頂、滑動(dòng)軸承、手壓閥、球閥、回油閥、虎鉗、減速器等），整合機(jī)械制圖下學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容，完成標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、各典型零件和裝配體的學(xué)習(xí)。

在標(biāo)準(zhǔn)件和常用件部分，利用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件中的設(shè)計(jì)庫(kù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行調(diào)用，加深學(xué)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的代號(hào)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、用途及裝配關(guān)系的理解。在零件圖部分，用AutoCAD繪制工程圖，用SolidWorks對(duì)典型零件進(jìn)行建模并生成工程圖，鞏固學(xué)生對(duì)零件圖的內(nèi)容、工藝、尺寸、技術(shù)要求的學(xué)習(xí)。在裝配圖部分，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，用SolidWorks分別完成各典型裝配體中的零件三維建模、裝配體的虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，讓學(xué)生加深理解裝配體的工作原理及裝配過(guò)程、零件在裝配體中的作用，掌握工程圖的繪制，提高工程認(rèn)知能力。這種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)讓學(xué)生有了非常具體的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，使原本抽象枯燥的學(xué)習(xí)內(nèi)容變得生動(dòng)且有趣，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，獲得了較好的教學(xué)效果。

我國(guó)高校課程多采用期末考試卷面成績(jī)加一定比例的平時(shí)成績(jī)進(jìn)行考核。隨著課程教學(xué)目標(biāo)、大綱及教學(xué)模式的改變，考核方式亦隨之調(diào)整。基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證先進(jìn)理念的教學(xué)改革需要改變以往的考核模式，建立新的考核體系。在上學(xué)期，學(xué)生除了完成每章對(duì)應(yīng)的習(xí)題集作業(yè)、幾何作圖和組合體的尺規(guī)繪圖大作業(yè)，還要完成幾何作圖和組合體的AutoCAD二維以及SolidWorks三維建模的電子作業(yè)。在下學(xué)期，除了習(xí)題集作業(yè)，還要完成螺紋堅(jiān)固件連接的尺規(guī)繪圖，用AutoCAD完成典型軸類(lèi)零件的零件圖及千斤頂?shù)难b配圖的繪制，用SolidWorks完成一整套裝配體的項(xiàng)目作業(yè)，課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行小組成果匯報(bào)展示。期末總評(píng)成績(jī)?cè)黾舆^(guò)程性評(píng)價(jià)，將學(xué)生的平時(shí)作業(yè)、尺規(guī)繪圖大作業(yè)以及電子作業(yè)，包括平時(shí)上課上機(jī)表現(xiàn)及小測(cè)驗(yàn)和項(xiàng)目作業(yè)等都作為考核記錄，同時(shí)在期末試卷中增加工程實(shí)際問(wèn)題，從而建立多元化、過(guò)程化、能力化的考核體系。

2" 基于以學(xué)生為中心的理念改革教學(xué)模式

當(dāng)代大學(xué)生思想活躍，求知欲強(qiáng)，但大一學(xué)生又普遍存在依賴(lài)性強(qiáng)、自主學(xué)習(xí)能力不夠等情況[3]。結(jié)合學(xué)校機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械制圖教學(xué)實(shí)際情況，理論課時(shí)大幅縮減，增加32學(xué)時(shí)的上機(jī)教學(xué)，無(wú)論是理論還是上機(jī)都存在學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題。要較好地解決這個(gè)問(wèn)題，基于本課程重工程應(yīng)用的特點(diǎn)以及課程所面對(duì)的低年級(jí)學(xué)生特點(diǎn)，線上教學(xué)與學(xué)習(xí)體現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。除了現(xiàn)有豐富的在線資源，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還結(jié)合本校的學(xué)生特點(diǎn)和課程內(nèi)容，在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)創(chuàng)建班級(jí)和QQ群，為學(xué)生制作豐富的教學(xué)素材及微視頻，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的時(shí)間靈活地安排學(xué)習(xí)，且在學(xué)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)通過(guò)電話、QQ截圖等及時(shí)獲得教師的在線指導(dǎo)。特別是在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)中，教師分組布置項(xiàng)目作業(yè)，各項(xiàng)目組組長(zhǎng)分解任務(wù)，組員分工合作完成項(xiàng)目作業(yè)。這樣，整個(gè)教學(xué)過(guò)程由傳統(tǒng)的以教師講授為中心逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)習(xí)為中心，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)習(xí)慣，淡化學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的依賴(lài)，從而形成以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的、注重學(xué)生能力培養(yǎng)的新的學(xué)習(xí)

模式。

3" 基于持續(xù)改進(jìn)教育理念，組織學(xué)生參加

圖學(xué)類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽

積極組織學(xué)生參加山東省及國(guó)家圖學(xué)類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)提高教學(xué)水平，可以有效檢驗(yàn)教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)的成果，以賽促學(xué)促教，持續(xù)改進(jìn)[4]。

齊魯工業(yè)大學(xué)2021、2022連續(xù)兩年組織學(xué)生參加山東省大學(xué)生智能制造大賽及“高教杯”全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽，多名學(xué)生獲得諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。這些優(yōu)秀的學(xué)生在后續(xù)的機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽及諸多學(xué)科競(jìng)賽中都成為骨干力量。同時(shí)以這些獲獎(jiǎng)學(xué)生為主體組建學(xué)習(xí)小組，對(duì)低年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行課外輔導(dǎo)和培訓(xùn)。學(xué)生在教師及高年級(jí)學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐的指導(dǎo)下，利用課外時(shí)間深入學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，從而提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4" 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）實(shí)際情況，基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的3個(gè)基本教育理念——以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)，對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)基于專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

機(jī)械制圖課程是機(jī)械類(lèi)大學(xué)生最先接觸的技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、工程實(shí)踐能力具有重要作用，是學(xué)生認(rèn)識(shí)工程、走進(jìn)工程的橋梁。在課程的整個(gè)教與學(xué)的過(guò)程中，始終貫徹成果導(dǎo)向教育理念，將課程內(nèi)容融入項(xiàng)目設(shè)計(jì)之中，通過(guò)精選典型工程實(shí)例由淺入深，由簡(jiǎn)到繁，使重要知識(shí)點(diǎn)始終貫穿工程實(shí)例中。通過(guò)布置工程實(shí)踐作業(yè)，提升學(xué)生工程設(shè)計(jì)方面的綜合素養(yǎng)。真正做到以學(xué)生為中心，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，不斷完善在線教學(xué)資源，組織學(xué)生參加圖學(xué)類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，達(dá)到專(zhuān)業(yè)認(rèn)證提高工程教育質(zhì)量的目的。

教學(xué)實(shí)踐證明，基于專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的教學(xué)改革能有效提高機(jī)械制圖課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生畢業(yè)后更加適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造企業(yè)對(duì)高素質(zhì)人才的需求。

5" 參考文獻(xiàn)

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