機械CAD課程多元考核體系構(gòu)建研究

牛文杰 李靜 王珉 袁寶民 張宗波

【摘 要】為了建立科學(xué)、合理的課程考核體系，結(jié)合中國石油大學(xué)（華東）機械CAD課程，以多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式為基礎(chǔ)，提出了考試改革的理念、制定考試改革的方案，對課程多元考核體系進行了具體構(gòu)建，內(nèi)容包括過程考核、基礎(chǔ)知識考核、實踐技能考核、研究性學(xué)習(xí)能力考核和創(chuàng)新能力考核5部分，并將考核過程貫穿于課程學(xué)習(xí)的全過程。多元考核體系可有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)CAD理論知識，利用CAD技術(shù)進行工程實踐、創(chuàng)新設(shè)計的積極性和主動性。

【關(guān)鍵詞】考試改革理念；多元考核體系；研究性學(xué)習(xí)；CAD大作業(yè)

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）22-0003-02

一、問題的提出

高等教育的目的是培養(yǎng)社會所需要的有用人才，而大學(xué)考試是檢驗課程教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效手段。以新時期創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標的大學(xué)課程考試改革，能夠更好地發(fā)揮考試在教育教學(xué)中的獨特作用，能夠提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識具有重要作用[1]。

近年來，隨著高校教學(xué)改革的不斷深入，機械CAD課程教學(xué)內(nèi)容發(fā)生了很大變化，研究型高校大多以CAD理論、原理講授為主，而應(yīng)用型高校多側(cè)重于CAD軟件教學(xué)，但不論哪種類型，其課程考試形式還停留在傳統(tǒng)的考試模式上?？己朔绞揭仓饕袃煞N：一種是以試卷考核為主，另一種以上機繪圖考查為主。試卷考核主要考查學(xué)生對基礎(chǔ)理論、基本原理的理解，以筆試成績作為考核依據(jù)。這種單一的理論考核方式缺乏對學(xué)生CAD技術(shù)的實際應(yīng)用能力考核。上機繪圖考查形式主要是在規(guī)定時間內(nèi)利用繪圖軟件“照抄”指定的工程圖樣，以檢驗學(xué)生對繪圖軟件的操作能力，并以軟件“復(fù)制”的最終結(jié)果作為考核依據(jù)。這種考核形式只考查了學(xué)生對軟件操作的熟悉程度，無法體現(xiàn)利用CAD理論進行工程實踐、創(chuàng)新設(shè)計的能力。

中國石油大學(xué)（華東）機械CAD課程2010年被評為山東省省級精品課程。目前該課程總學(xué)時為64，其中理論教學(xué)32學(xué)時，課內(nèi)配套上機輔導(dǎo)32學(xué)時，每學(xué)年有十多個專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)該課程，經(jīng)過多年的建設(shè)構(gòu)建了課程多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式。多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式是指，在“混合式學(xué)習(xí)”理論指導(dǎo)下，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔的各種教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)活動科學(xué)、合理地有效利用，也體現(xiàn)在充分利用各種教學(xué)資源，全方位服務(wù)于教學(xué)各個環(huán)節(jié)的新的教學(xué)模式[2]。本文所提出的機械CAD課程多元考核體系是以多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式為基礎(chǔ)建立的較為科學(xué)、合理的課程考核與評價體系，利用機械CAD課程考試改革以促進學(xué)生全面發(fā)展，科學(xué)、全面考查學(xué)生的綜合能力，尤其是工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

二、課程考試改革的理念

1.考試改革應(yīng)體現(xiàn)課程的教學(xué)目標。

機械CAD課程考試目的應(yīng)該與課程教學(xué)目標保持和諧統(tǒng)一，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求、教學(xué)環(huán)節(jié)選擇適合的考試形式和方法，啟發(fā)學(xué)生利用CAD手段進行工程實踐、創(chuàng)新設(shè)計；將創(chuàng)新意識教育融入CAD教學(xué)和考試改革的全過程，在推進考試改革的進程中，促進學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高[1]。

2.考試改革應(yīng)以教學(xué)改革為基礎(chǔ)。

機械CAD課程考試改革必須緊密結(jié)合教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段的改革來開展，即必須以多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式為基礎(chǔ)。課程考試改革與教學(xué)改革兩者是相輔相成的，脫離了課程教學(xué)各項環(huán)節(jié)的改革，考試改革就會成為無本之木。例如，多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式所包含教學(xué)方法之一就是研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，其課程考核方法必須相應(yīng)而動，根據(jù)教學(xué)方法的特點而變化。

3.考試改革應(yīng)加強對學(xué)生創(chuàng)新能力的考核。

機械CAD課程考試內(nèi)容既要考查CAD基礎(chǔ)知識，更要考核學(xué)生運用CAD知識進行工程實踐和創(chuàng)新設(shè)計的能力。首先，機械CAD課程考試的內(nèi)容與要求應(yīng)體現(xiàn)綜合性、差異性、創(chuàng)造性的特點；其次，考試的方式應(yīng)盡量具有多樣性、競爭性?？己藘?nèi)容應(yīng)在課程教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上有所提高。通過科學(xué)合理的考試結(jié)果的比較，能充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，促進學(xué)生奮發(fā)向上、開拓進取的精神。

4.考試改革應(yīng)實施多元化考核方式，建立合理考評體系。

為了全面考核學(xué)生CAD實踐能力和應(yīng)用水平，應(yīng)積極探索建立新型的機械CAD課程考核評價體系。在教學(xué)過程中，根據(jù)不同階段的教學(xué)要求，靈活運用課堂提問、課上討論、網(wǎng)絡(luò)平臺線上自測、大作業(yè)、研究性學(xué)習(xí)匯報等方式了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，獲取教學(xué)信息，以指導(dǎo)教學(xué)更好地開展。學(xué)生成績構(gòu)成中應(yīng)加大過程考核成績的比重，將過程性評價和終結(jié)性評價結(jié)合起來，將考核貫穿于整個教學(xué)過程。例如，采取“平時成績+自主學(xué)習(xí)+創(chuàng)新活動+期末考試”相結(jié)合。平時成績以課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)為依據(jù)；自主學(xué)習(xí)主要考查學(xué)生利用各種媒體和工具進行研究性學(xué)習(xí)的能力；而創(chuàng)新活動體現(xiàn)在綜合多學(xué)科知識，以專業(yè)應(yīng)用和日常生活所用為創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容的課程大作業(yè)的制作；期末考試則采用理論筆試和上機考試的形式，理論筆試考查學(xué)生對CAD基本原理、基礎(chǔ)理論的掌握程度，而上機考試則考核學(xué)生利用CAD軟件進行工程圖樣繪制以及三維數(shù)字化建模的實踐技能。通過實施多元化考核方式，以考核促教學(xué)，形成“教、學(xué)、考”的有機互動，從而達到教學(xué)更高層次的目標。

三、機械CAD課程考試改革的方案設(shè)計

機械CAD課程考核體系是基于多元教學(xué)框架立體教學(xué)模式，突出“五個有利于”。即本著一切從課程的自身特點和培養(yǎng)目標的實際需要出發(fā)，有利于提高課程教學(xué)質(zhì)量，有利于促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有利于形成良好學(xué)風(fēng)考風(fēng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，有利于促進全體學(xué)生全面發(fā)展和個性發(fā)展相結(jié)合的原則而建立的。該考核體系體現(xiàn)了注重對學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控和評定、重視對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和測試、強化考核對于學(xué)習(xí)的引導(dǎo)等特點。

四、機械CAD課程多元考核體系組成

1.過程考核。

過程考核重在考查學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中每個環(huán)節(jié)所應(yīng)具有的各種能力，綜合、全面的考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。將過程考核貫穿于整個教學(xué)活動中，考核的全過程就是學(xué)習(xí)的全過程。在過程考核中，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性，考核內(nèi)容除了常規(guī)的考核內(nèi)容（考勤、平時作業(yè)、期末考試）外，還重點增加課堂討論、采用翻轉(zhuǎn)課堂方式的研究性學(xué)習(xí)、課程大作業(yè)制作等內(nèi)容。通過平時作業(yè)、期末考試考查學(xué)生對CAD理論、CAD軟件操作等課堂基本知識的掌握程度；課堂討論參與度則能考查學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性；對研究性學(xué)習(xí)的考查能體現(xiàn)學(xué)生利用各種媒體和手段進行自主學(xué)習(xí)的能力；而對大作業(yè)制作的評定，一方面能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和潛能，另一方面則考查了學(xué)生利用CAD技術(shù)進行工程實踐及創(chuàng)新設(shè)計的能力。

2.基礎(chǔ)知識考核。

基礎(chǔ)知識的考核采用期末筆試方式，另外也可結(jié)合“線上+線下”融合式教學(xué)模式，利用課程教學(xué)平臺上的網(wǎng)上測試。期末理論筆試題目一般采用填空、選擇、簡答和分析等形式。考試內(nèi)容主要包括：

① CAD基本理論、原理及算法，即：機械CAD系統(tǒng)組成、圖形裁剪原理、二維及三維圖形變換原理、工程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫、三維實體造型、自由曲線曲面算法等。

② CAD軟件知識，包括軟件的基本功能、軟件環(huán)境設(shè)置、利用軟件進行工程圖樣繪制、三維實體造型的過程及技巧等。例如：2016-2017學(xué)年第二學(xué)期的筆試給出了一道三維建模步驟題：試說明利用SolidWorks軟件建立軸的三維模型的兩種造型方法；給出在圖2的基礎(chǔ)上形成鍵槽三維模型的過程；如果將鍵槽的長度改為45、寬度改為16、深度改為50，請給出具體的操作過程。通過這種類型的試題考核學(xué)生利用軟件進行圖樣繪制、三維建模的熟悉程度和解決實際工程問題的能力。

3.實踐技能考核。

實踐能力考核采用開卷、上機考試形式，題庫數(shù)量可保證每班同學(xué)人手一題，題目難度、工作量和考核的知識點均衡?？荚噧?nèi)容為在規(guī)定的時間內(nèi)對給定的支架類、箱體類零件的紙質(zhì)零件圖，利用AutoCAD軟件進行原圖繪制、利用Solidworks軟件進行三維建模，涉及到AutoCAD軟件基本圖形的繪制及編輯、尺寸標注、圖層設(shè)置、剖面線填充、文本標注、尺寸公差及形位公差標注等，以及SolidWorks軟件的草圖繪制、特征建模（包括：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣、陣列、鏡像、筋等特征）方面實踐能力的考核。

4.創(chuàng)新能力考核。

創(chuàng)新能力的考核主要通過學(xué)生在學(xué)期內(nèi)完成一項CAD大作業(yè)來實現(xiàn)。CAD大作業(yè)模塊主要考核學(xué)生利用CAD技術(shù)進行工程實踐、創(chuàng)新設(shè)計的能力和水平。該模塊以學(xué)生為實踐活動的主體，教師指導(dǎo)為輔，選題上注重與學(xué)生興趣相結(jié)合，要求學(xué)生運用CAD技術(shù)，結(jié)合日常生活和專業(yè)基礎(chǔ)知識對感興趣的工程問題利用課程所學(xué)的CAD知識進行創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練，考核的標準主要體現(xiàn)在利用CAD技術(shù)對產(chǎn)品的改進設(shè)計、小改造、小革新并以產(chǎn)品的數(shù)字化方式表現(xiàn)出來。為了調(diào)動學(xué)生的積極性，組織形式上鼓勵學(xué)生多人合作，共同完成工作量較大，或較為復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計。學(xué)期初以主題形式布置CAD大作業(yè)，在學(xué)期末上交作品，教師的指導(dǎo)方式采用“跟蹤指導(dǎo)”的方式。課程進行中教師可對CAD大作業(yè)制作過程中出現(xiàn)的問題進行個別輔導(dǎo)、答疑；期中階段組織學(xué)生對大作業(yè)的選題背景、設(shè)計方案進行階段性匯報、討論；在課程臨結(jié)束前，組織CAD大作業(yè)成果匯報，匯報形式采用PPT、Word、三維模型演示、計算說明書等，并交流完成CAD大作業(yè)的難點和收獲等；考核形式采用學(xué)生打分的形式，并在總評中占一定比例。這種在團體合作的氛圍中，通過“思考+討論+實踐”的訓(xùn)練模式，既加強了學(xué)生CAD技術(shù)的綜合應(yīng)用能力，也鍛煉了個人的組織能力、團隊協(xié)作能力和表達能力。

手動式小型擦窗機設(shè)計（如圖7所示）是CAD大作業(yè)的一個作品，其創(chuàng)新之處在于：學(xué)生通過在內(nèi)外玻璃擦洗塊上安裝磁鐵解決了高層建筑戶外玻璃擦拭困難問題，手動真空壓力水泵及廢水回收壺一體化設(shè)計解決了擦拭水的供給及室內(nèi)水污染問題；圖8給出的是另一個CAD大作業(yè)作品：創(chuàng)新型全自動履帶式輪椅設(shè)計。其創(chuàng)新之處在于，學(xué)生將坦克的履帶和傳統(tǒng)輪椅結(jié)合，所設(shè)計出的輪椅解決了適應(yīng)各種地形的問題。

六、結(jié)束語

經(jīng)過幾年的實踐證明，機械CAD課程多元考核體系的建立及實施不但能夠從多個方面考查學(xué)生對CAD基本原理、基礎(chǔ)知識、CAD軟件操作的掌握程度，而且能夠考查學(xué)生利用CAD技術(shù)進行工程實踐、創(chuàng)新設(shè)計的能力。該考核體系將過程考核貫穿于課程學(xué)習(xí)的全過程，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，培養(yǎng)了學(xué)生自主運用課程知識來解決專業(yè)問題的能力，增強了學(xué)生的工程意識與創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)。

參考文獻

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作者簡介：牛文杰（1967–），男，教授，博士。主要研究方向為計算機輔助設(shè)計及圖形學(xué)、科學(xué)計算可視化。