基于CDIO工程教育理念的“畫法幾何及工程制圖”教學研究

吳艷英 陳海虹 吳錦行

[摘 要]“畫法幾何及工程制圖”是機械類專業(yè)的核心基礎課程，在教學實踐中，引入CDIO工程教育理念，探索項目化教學實施方法，緊緊圍繞課程任務，選擇和組織課程內容。探索一條以素質為基準、以能力為本位、以學生為主體、以項目為載體、以參與項目過程為導向的課程項目化教學設計之路，以實現教學改革、提高教學效果的目的。

[關鍵詞]畫法幾何及工程制圖 CDIO 項目化教學 教學改革

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）01-0148-02

高等工程教育是培養(yǎng)工程人才的一個階段，其目的是將學生培養(yǎng)為具有扎實的專業(yè)技術基礎知識和深厚工程能力的工程師，工科院校就是培養(yǎng)未來工程師的搖籃。

傳統的工程教育偏重于科學知識的傳授，在實踐能力、創(chuàng)新能力與藝術創(chuàng)作方面的教育和訓練方面存在許多缺陷[1]，為了解決未來創(chuàng)新工程人才的培養(yǎng)問題，2004年，由4所國際大學組成的跨國研究組合創(chuàng)立了CDIO工程教育理念并成立了國際合作組織。所謂CDIO教學，就是以構思、設計、實現、運作為載體培養(yǎng)學生的工程能力、創(chuàng)新能力和綜合素質的一種教學方式[2]，以產品研發(fā)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，它是“做中學”和“基于項目教學”的概括和表達。[1]教學中，學生將所學的知識加以運用和表達，運用所學的知識分析問題、解決問題的過程是知識轉化為能力不可缺少的途徑。[3]因此根據“畫法幾何及工程制圖”課程的特點，探索、創(chuàng)設這樣的轉化環(huán)境顯得尤為重要。

一、課程分析

“畫法幾何及工程制圖”課程是高等工科院校中一門既有理論，又有實踐的重要技術基礎課，主要內容有畫法幾何、制圖基礎、零件圖與裝配圖、計算機繪圖等，通過學習該門課程培養(yǎng)學生具有繪圖、看圖和空間想象能力，在學習過程中逐步建立產品信息概念，設計構型概念和工廠規(guī)范概念。[4]本課程在大一開設，為工程實踐提供了一個框架，使學生對工程實踐和工程師的角色有一個快速的了解，教給學生一些基本能力，并提供一些早期實際的個人經驗，這些經驗可以激發(fā)學生對學科內容的學習興趣[5]。本課程也是一門對于教和學的交互性、實踐性、自主性要求比較高的課程，是學生學習后續(xù)課程和完成課程設計、畢業(yè)設計不可缺少的基礎，更是學生畢業(yè)后從事相關工作的基本技能。如何提高該課程的教學質量，一直是教師們所關注的重點。

二、教學存在的問題

運用傳統的教學手段——黑板加粉筆、模型加掛圖的模式，教學效率不高。這種以教師為主體的教學方法，其弊端反映在幾個方面：1.注重基礎知識和基本技能的訓練而不注重思維能力、創(chuàng)新精神和科學探究能力的培養(yǎng)。2.對學生的激發(fā)性不夠，探索性問題較少。3.重視步驟的指導性而不重視步驟的探索性。4.教學環(huán)節(jié)主要采取“預習-教師講授-學生接受-布置作業(yè)課下完成”的模式，學生缺乏主動性和參與性的體驗。灌輸式教學導致知識的單向傳輸，學生的參與感不強。在這種情況下，作為教師要思考課堂上角色的轉變，要尋找如何將學生吸引到課堂上確實參與整個教學過程。

三、基于CDIO項目式教學案例探索

基于項目的學習方法是CDIO工程教育培養(yǎng)目標的重要內容。一級項目是綜合性設計項目，類似學生的畢業(yè)設計;二級項目是小型綜合性設計項目，類似課程設計;三級項目主要就是為了鞏固一門課程的基礎知識，緊密結合課程的知識點進行設計，以鍛煉學生動手和動腦能力，增強學生對課程的了解和提高學習主動性為目的。

“畫法幾何及工程制圖”作為機類學生專業(yè)基礎課，學習的最終目的是讓學生能繪制、看懂工程圖樣，那么在學習過程就要讓學生建立 “工程項目”的學習體驗。教學實踐過程如圖1所示：

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圖1 ? 項目式教學實踐過程

以下列舉部分教學案例探索本門課程的項目式教學設計。

1.緒論課項目式教學

緒論課在一門課的教學中是十分重要的，它建立學生對課程的初步認識，激發(fā)學生對后續(xù)知識學習興趣的關鍵。因此在本門課的緒論課上設計一個恰當的學習項目可以培養(yǎng)學生對制圖課程的基本印象和興趣。選取的項目不能太難，否則會起到適得其反的作用，而且項目應是學生熟悉的、有一定認識的模型。

教師課前準備：收集完整的工程圖樣若干張，要有代表性的。

學生課前準備：學生個人手機、鉛筆、A4圖紙等工具。

項目設計：學生個人手機外觀圖繪制

培養(yǎng)目標：培養(yǎng)學生對制圖課程的基本印象和興趣

課堂設計：（1）繪制個人手機外觀圖。（2）請學生注意觀察自己的手機，假設自己是設計者，現在手機僅僅存在于自己的腦海中，要將手機的尺寸、外形等等表達出來。（3）畫圖期間可以點撥性的指導學生。（4）從畫好的圖紙中挑出部分典型的圖紙，讀出學生圖中表達的尺寸或形狀。因為學生初次畫工程圖，難免有不規(guī)范的圖樣表達，在讀圖過程中關聯性的提出國標繪圖要求：如畫圖前要先畫圖框，然后布圖等知識，形成規(guī)范意識。（5）展示課前準備的工程圖樣，讓學生初步了解工程繪圖上的一些基本要求，以及要繪制一幅完整的工程圖樣必須具備的繪圖要素。

2.減速器測繪項目式教學

測繪是制圖課必不可少的實踐教學環(huán)節(jié)。CDIO項目式教學不僅要培養(yǎng)學生動手能力，還要培養(yǎng)學生團隊協作能力、交流表達能力等。以往的測繪成績主要是以學生圖紙表達效果進行評分，并不重視學生測繪過程的參與情況。CDIO項目式教學，注重學生整個參與過程。實施項目前將學生分為若干組，下達測繪任務——減速器測繪項目。測繪圖表達方式不作限制，有利于培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力，學生根據對工程制圖的理解，將需要表達的零部件選擇不同的視圖（如三視圖、局部視圖、剖視圖等）畫出。各組的表達方式不盡相同，組員之間通過討論，查閱資料，最終完成測繪圖。最后將各個組的圖樣進行展示，并請各組代表講解圖樣中所表達的內容，其他組員可以對該組圖樣進行評價，指出可能存在的不足。教師對各組圖樣進行分析指導，使教與學充分配合，結合學生參與過程的表現，最終給出綜合性評分。

四、結束語

通過實施CDIO項目式教學，在項目中教師起指導作用，學生起主導作用?？吹阶约旱睦L制作品，學生富有成就感，從而激發(fā)了學習興趣，同時提高了學生實踐動手能力。分組完成項目，在參與過程中彼此配合交流，培養(yǎng)學生的團隊協作精神。通過自評和互評圖樣，逐步鍛煉了學生的綜合表達能力。

積極開展CDIO項目式教學，有利于使學生走出“應試教育”、“高分低能”的怪圈，使學生始終處于積極主動的地位，對培養(yǎng)學生的初步發(fā)展自我能力、團隊協作能力、創(chuàng)新能力等方面都有積極的促進作用和重要意義。

[ 注 釋 ]

[1] 曹建樹，代峰燕，王殿君，王偉.一般工科院校機電類專業(yè)CDIO工程教育模式的研究和實踐[Z].北京：2011北京CDIO區(qū)域性國家會議文集——面向未來工程職場的CDIO教育模式研究與實踐，2011：184.

[2] 查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：1-9.

[3] 黃華圣.從企業(yè)角度，探索產學合作及高校工程訓練新模式[Z].北京：2011北京CDIO區(qū)域性國家會議文集——面向未來工程職場的CDIO教育模式研究與實踐，2011：218.

[4] 朱輝，單鴻波，曹桄，金怡等.畫法幾何及工程制圖[M].上海：上海科學技術出版社，2013（8）.

[5] 顧佩華，沈民奮，陸小華譯.重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[責任編輯：鐘 嵐]