基于卓越工程師計劃的工程圖學教學改革

摘要： 本文從卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的特點出發(fā)，分析了工程圖學教學中的不足，提出了工程圖學教學改革的切入點，并從教學內(nèi)容改革角度提出了基于卓越工程師培養(yǎng)的工程圖學教學改革的重要途徑。

關(guān)鍵詞： 卓越工程師 工程圖學 教學改革 教學內(nèi)容

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，該計劃具有三個特點：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程；二是學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才；三是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。

工程圖學是許多工程類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，與生產(chǎn)實際結(jié)合緊密。但目前國內(nèi)絕大多數(shù)高校的工程圖學課程教學內(nèi)容設(shè)置陳舊、教學方法單一、與工程應(yīng)用結(jié)合不夠緊密、對學生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。為此，本文將結(jié)合多年的教學實踐研究卓越工程師計劃給工程圖學課程教學提出的要求和挑戰(zhàn)。

一、工程圖學教學中的不足之處

工程圖學具有教學內(nèi)容抽象、實踐性強的特點。工程圖學的發(fā)展存在兩個趨勢：一是對投影理論等基礎(chǔ)知識的要求降低；另一是對二維圖形的計算機繪圖能力的要求越來越高，同時有增加三維圖形知識的傾向。卓越工程師計劃的提出增強了這兩個趨勢，對工程圖學的教學內(nèi)容和教學方法也提出了新的要求。

目前工程圖學處于傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教育手段深度結(jié)合期，與傳統(tǒng)的工程圖學教學相比，多媒體課件的應(yīng)用提高了課堂的教學效率，但其中也存在許多亟須改進的不足之處。

1.校內(nèi)教學與工程實踐的結(jié)合較差。該課程要求很強的實訓(xùn)性，掌握制圖的基本知識和基本能力需要課后大量的作業(yè)訓(xùn)練，但目前學生實訓(xùn)嚴重不足。同時由于缺少工程實踐經(jīng)驗，學生僅靠課堂教學難以掌握工程背景的部分知識。另外目前國內(nèi)大多數(shù)高校工程圖學的教學內(nèi)容相對陳舊，與工程實踐的結(jié)合比較松散。

2.隨著招生規(guī)模的增加，教學資源、實驗室建設(shè)嚴重滯后，影響了該課程的實踐教學，從而影響了整體教學效果。

3.工程圖學教學課程體系與有關(guān)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課如機械設(shè)計、機械原理等課程的結(jié)合不夠緊密，需要形成一體化的課程體系，并能夠與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等深度結(jié)合。因此有人認為工程圖學教學中應(yīng)以構(gòu)形設(shè)計、創(chuàng)意設(shè)計為核心，在整個教學過程中大力應(yīng)用CAD技術(shù)，讓學生能設(shè)計繪制較簡易的機械產(chǎn)品。

4.能力培養(yǎng)目標不夠清晰，尤其是思維能力、創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)在傳統(tǒng)的教學中體現(xiàn)得不夠多。有人主張工程圖學課程是把圖學知識和思維（特別是形象思維）訓(xùn)練有機結(jié)合的一門課程，在圖學教育中應(yīng)充分發(fā)揮課程特色，強化課程思維訓(xùn)練載體的作用［１］。

綜上所述，由于在開設(shè)本課程之前學生尚有很多專業(yè)知識沒有學習，加之中學課程缺少豐富的形象思維能力訓(xùn)練，僅僅采用傳統(tǒng)的教學模式已不能滿足對人才培養(yǎng)的需求［2］。

二、教學改革切入點

教育部在“卓越計劃”實施意見中提出要從五個方面采取措施：一是構(gòu)建高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，企業(yè)由單純的用人單位變?yōu)槁?lián)合培養(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設(shè)計培養(yǎng)目標，制定培養(yǎng)方案，共同實施培養(yǎng)過程。二是以強化工程能力與創(chuàng)新能力為重點改革人才培養(yǎng)模式。三是改革完善工程教師職務(wù)聘任、考核制度。優(yōu)先聘任有在企業(yè)工作經(jīng)歷的教師，教師晉升時要有一定年限的企業(yè)工作經(jīng)歷。四是擴大工程教育的對外開放。五是教育界與工業(yè)界聯(lián)合制定人才培養(yǎng)標準。

因此工程圖學的教學改革可以結(jié)合上面五方面的措施，從以下幾個方面進行教學改革。

1.從與企業(yè)深度合作培養(yǎng)和強化工程能力方面考慮，工程圖學教學應(yīng)該結(jié)合工廠實習、生產(chǎn)實踐等活動進行背景教學和實訓(xùn)操作。工程圖學教學內(nèi)容與生產(chǎn)實際聯(lián)系密切，良好的工程背景知識有利于幫助學生掌握制圖基本知識和基本技能。背景教學可以采取多種多樣的企業(yè)合作教學形式，如生產(chǎn)實習、參觀實訓(xùn)等，如可以安排學生到工廠參觀各種零部件的制造、裝配工藝過程。實訓(xùn)操作可以采取測量測繪、拆裝訓(xùn)練等形式，如引導(dǎo)學生對部件的實物或模型進行拆裝等。

2.從完善工程教師師資和擴大工程教育對外開放的角度，可以采取“雙師型”教師的培養(yǎng)、聘用高級工程師合作教學等方式，加強卓越機械工程師的師資隊伍建設(shè)。另外，也可采取派送教師到國外進行訪問、學習、交流，聘請國外教師任教等方式擴大工程教育的對外開放程度。

3.從人才培養(yǎng)標準方面建立合理的工程圖學卓越課程評價指標體系。該體系應(yīng)能體現(xiàn)工程圖學教學改革的發(fā)展趨勢，反映卓越工程師對工程圖學課程的要求。著重考核教學過程中企業(yè)合作的深度性、培養(yǎng)目標中的工程實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)以及教學內(nèi)容的實踐性。

三、教學內(nèi)容改革是實現(xiàn)卓越工程師計劃的重要途徑

1.按照教學內(nèi)容設(shè)置有序地增加工程實踐背景知識。

大學一年級的學生缺乏工程背景知識，認識不到學習《工程圖學》的重要性，也不了解學習這門課程的方法。尤其對機械制圖部分，大多數(shù)學生不清楚這些知識的應(yīng)用背景，學習興趣淡薄，傳統(tǒng)的教學模式無法提高學生的工程素養(yǎng)和工程意識，學習效果也就不盡如人意。

增加學生的工程實踐背景知識可以通過下面兩個途徑實現(xiàn)：

（1）針對每部分知識增加相關(guān)的參觀、實習等環(huán)節(jié)。

在學習機械制圖部分基本內(nèi)容前后都安排具有相應(yīng)的工程背景的實踐環(huán)節(jié)，進行工程意識和工程思維能力的培養(yǎng)。全部課程結(jié)束后再進行兩周的部件測繪，加強畫圖和看圖的基本技能的訓(xùn)練。合理安排實習的教學內(nèi)容，整門課程大約需要三次左右的實習就可以實現(xiàn)，很多學校的校內(nèi)實習工廠和校內(nèi)實驗室、校內(nèi)模型室完全能夠滿足實習需要。

（2）利用課件、錄像、三維造型軟件等

引入工程背景知識的另一重要途徑是課件、視頻影像和三維造型軟件。計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，使得許多立體的、復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)和工藝過程都能夠活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在教室中。精美的課件能增加表現(xiàn)力，靜心剪裁的影像能幫助同學們了解生產(chǎn)，三維造型軟件能夠幫助同學們掌握產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品加工的過程。這些手段無疑會使課程內(nèi)容和教學方式滿足生產(chǎn)實際的需求，符合課程教學發(fā)展的趨勢。

2.增加三維造型內(nèi)容和在構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容的教學量。

在工程圖學教育中，加強對學生構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)有利于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，同時也利于增強學生的空間想象能力和三維造型能力，對學生的畫圖能力和讀圖能力的提高都有很大的幫助。這一部分內(nèi)容應(yīng)結(jié)合模型和實訓(xùn)的教學方式，教學效果會更好。

三維造型內(nèi)容能夠利用三維造型軟件構(gòu)建空間概念，從體的角度分析和講解物體的形成和投影，更加符合認知規(guī)律。另外三維圖形比二維圖形形象、易懂，學生更感興趣。比如在組合體三視圖時，利用三維造型軟件展現(xiàn)組合體的疊加、切割和綜合，能幫助深刻理解組合體的形成方式。

3.增強動手實踐訓(xùn)練和綜合實踐訓(xùn)練。

綜合設(shè)計項目是該課程教學內(nèi)容中的一個重要部分，綜合設(shè)計項目使學生運用自己在該課程中學到的理論和技能進行產(chǎn)品設(shè)計，從而激發(fā)學生對本學科的興趣和熱愛，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的團隊合作精神［3］。

開展學生動手實訓(xùn)的課程設(shè)計、機械創(chuàng)新大賽、工廠實習等實踐教學工作，拓寬工程圖學課程的教學空間，豐富立體化的教學模式。完善教學實踐環(huán)節(jié)，將創(chuàng)新意識切實引入教學各個環(huán)節(jié)之中。例如對實際生產(chǎn)中應(yīng)用的部件（空氣壓縮機或減速器）進行測繪，包括測量、繪制草圖、計算機繪圖等。

綜合性實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容包括拆裝零部件、零件測繪、部裝圖的繪制、計算機繪圖。拆裝零部件訓(xùn)練讓學生了解零部件的用途、工作原理、裝配關(guān)系、裝配工藝；零件測繪訓(xùn)練學生選擇合理的表達方案、合理地選擇標準尺寸，著重培養(yǎng)學生的知識應(yīng)用能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。部裝圖的繪制訓(xùn)練學生選擇合理的裝配圖表達方案，強化學生的繪圖能力；計算機繪圖訓(xùn)練學生利用AutoCAD繪圖軟件完成二維零部件工作圖和裝配圖的繪制，培養(yǎng)學生的計算機繪圖和計算機應(yīng)用能力。

參考文獻：

［1］徐健，張承譜，丁伯慧，等.高等工程教育體系中工程圖學課程的改革芻議［J］.工程圖學學報，2011（3）：86-90.

［2］王偉冰，張東梅，李玉菊.基于CDIO理念的新機械制圖教學模式研究［J］.長春理工大學學報（社會科學版），2010，23（1）：171-172.

［3］徐滕崗.工程圖學中的綜合設(shè)計項目.東華大學學報（自然科學版），2010，36（4）：462-465.