基于CDIO理念的《工程制圖》教學(xué)大綱改革研究

張挺 何永玲

摘要：CDIO理念是當今工程教育改革的一種參考模式。將CDIO理念與課程教學(xué)有機融合，對《工程制圖》課程教學(xué)大綱在課程目標、能力分析、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)評價五個方面進行改革。并以改革后的教學(xué)大綱指導(dǎo)教學(xué)實踐，取得了良好的效果。為進一步制定、完善符合CDIO理念的標準化的課程教學(xué)核心文件提供了參考。

關(guān)鍵詞：CDIO;工程制圖;教學(xué)大綱

中圖分類號：G642??? 文獻標識碼：A文章編號：CN61-1487-（2019）20-0104-03

前言

CDIO工程教育是在Knut and Alice Wallenberg基金會資助下，MIT、林雪平大學(xué)、瑞典查爾摩斯工業(yè)大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院通過共同探索研究創(chuàng)立的教育模式。2004年國際合作組織成立，并以CDIO命名。2005年逐步引進中國，在之后的短短幾年中產(chǎn)生了極其深遠的影響，汕頭大學(xué)在2005開始進行CDIO工程教育的創(chuàng)新改革，并構(gòu)建了EIP-CDIO工程教育模式，進行項目管理設(shè)計。2016年初，“全國CDIO工程教育聯(lián)盟”成立大會在廣東汕頭舉行開幕儀式。現(xiàn)階段，全國在開展CDIO試點工作的高校共有40所，規(guī)模仍在持續(xù)擴大。CDIO是英語“理念”（Conceive）、“設(shè)計”（Design）、“實現(xiàn)”（Implement）及“運作”（Operate）的縮寫，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運行、維護和廢棄的全生命周期為載體，建立相互支撐一體化和課程體系之間的有機聯(lián)系，希望學(xué)生能夠主動地實踐課程內(nèi)容，并將課程之間有機聯(lián)系的方法融會貫通。CDIO的培養(yǎng)大綱從工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面來劃分工程畢業(yè)生的能力，大綱要求從綜合素質(zhì)方面使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標進而完成培養(yǎng)計劃。相比其他工程教育改革，CDIO是一個具有國際性、廣泛性及全面性和系統(tǒng)性的工程教育改革。

《工程制圖》是機械工程、機械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性與實踐性結(jié)合的基礎(chǔ)課程。主要研究制圖方法及閱讀工程的實踐，通過學(xué)習(xí)這門課程，學(xué)生應(yīng)掌握應(yīng)用正投影法的空間幾何問題的圖示及圖解辦法以及理論知識：具備空間想象能力和空間構(gòu)思能力;學(xué)會用正投影法繪制和閱讀機械圖樣;同時還為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及完成課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

北部灣大學(xué)機械與船舶海洋工程學(xué)院對于CDIO理念在機械工程本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面進行過一定的研究與實踐，并取得了一定成果。本項目則致力于制定出標準化的課程教學(xué)核心文件，因此對《工程制圖》課程的教學(xué)大綱進行了改革探索。

一、CDIO理念與《工程制圖》課程的融合

將CDIO理念與課程教學(xué)有機融合，是本次教學(xué)大綱改革的核心指導(dǎo)思想。以船舶制造行業(yè)為背景，選擇船舶修造中使用的起重機械為工程制圖課程實踐環(huán)節(jié)的主要對象并設(shè)計項目，將工程制圖課程需培養(yǎng)的能力目標分配到各項目中。參考CDIO理念將產(chǎn)品研發(fā)的生命周期抽象為構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、和運作四個階段，我們將工程制圖課程大綱視為一個產(chǎn)品，制定課程目標、進行能力分析即為產(chǎn)品研發(fā)的構(gòu)思階段，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為設(shè)計階段，教學(xué)設(shè)計為實現(xiàn)階段，教學(xué)實施、教學(xué)評價、反饋完善為運作階段，在企業(yè)與社會環(huán)境下就這四個方面進行教學(xué)大綱改革研究。

二、CDIO理念中《工程制圖》的教學(xué)大綱改革

（一）課程改革目標

在CDIO理念中，《工程制圖》課程除了需要學(xué)生掌握專業(yè)基本知識與技能，還需要對學(xué)生個人職業(yè)能力與品質(zhì)進行培養(yǎng)。包括解決問題的能力、素質(zhì)拓展及能力拓展與責(zé)任意識。其確定依據(jù)為畢業(yè)要求指標點。改革后的《工程制圖》課程目標具體內(nèi)容如下：

讓學(xué)生對工程的基礎(chǔ)知識以及基礎(chǔ)手段及辦法充分掌握，并具備徒手繪圖、儀器繪圖以及計算機繪圖的能力基礎(chǔ);將工程問題轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀螁栴}的思考能力，圖解及圖示空間幾何問題的能力，具有空間形體構(gòu)造能力，培養(yǎng)學(xué)生繪圖制圖能力;從制圖課的角度培養(yǎng)學(xué)生工程意識，提升工程素質(zhì);將制圖課程作為載體，拓展學(xué)生思維形象能力以及空間想象能力，培養(yǎng)學(xué)生認真工作的態(tài)度，嚴謹?shù)奶幨嘛L(fēng)格。

（二）能力分析

在基于CDIO理念確定了課程目標后，通過《工程制圖》課程需要培養(yǎng)學(xué)生具備的能力已經(jīng)明晰。由于建立了CDIO培養(yǎng)目標下的能力培養(yǎng)計劃，見表1。表中細化了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)及職業(yè)道德兩個方面。專業(yè)素養(yǎng)在表中主要以技術(shù)知識和推理能力層面體現(xiàn)，主要包括：（1）制圖國家標準;（2）正投影法與圖樣表示法;（3）零件圖與裝配圖;（4）儀器繪圖和計算機繪圖。職業(yè)素養(yǎng)方面在表中以個人職業(yè)技能和職業(yè)道德等三個層面體現(xiàn)，具體內(nèi)容見下表。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在進行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的時候，參照能力培養(yǎng)目標矩陣，依托工程實踐中的實際產(chǎn)品進行項目設(shè)計，項目的安排由簡入繁，由易入難，且涵蓋能力培養(yǎng)目標。項目應(yīng)體現(xiàn)實用性、典型性、趣味性、連貫性、層次性、綜合性。實用性指的是項目實例是被應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的，或者是在生活中使用的產(chǎn)品;典型性指的是這一項目實例是眾多相似產(chǎn)品中具備代表性，且有利于知識靈活運用;趣味性指的是項目實例容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，例如該產(chǎn)品可用于娛樂，或生活中常常用到，或新潮時尚;連貫性是指各實例所涵蓋的知識之間存在內(nèi)在聯(lián)系，具有承接性;層次性是指實例的難易程度應(yīng)有區(qū)分，尤其對相同知識內(nèi)容應(yīng)有難易不同的項目實例提供給學(xué)生實施完成，以便于對知識掌握程度較快的學(xué)生進行拓展學(xué)習(xí);綜合性指的是項目實例應(yīng)當包括多個知識點的綜合應(yīng)用。據(jù)此，設(shè)計的項目有：（1）項目一：圖框、標題欄繪制及線型練習(xí);（2）項目二：起重勾的繪制;（3）項目三：箱體圖樣表示;（4）項目四：零件圖繪制;（5）項目五：裝配圖繪制;（6）項目六：計算機輔助設(shè)計。

（四）教學(xué)設(shè)計

堅持以學(xué)生為中心，強調(diào)理論與實踐的結(jié)合。指導(dǎo)學(xué)生形成團隊，并確定角色及角色任務(wù)。以企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計引入項目，教師下發(fā)任務(wù)后，對任務(wù)目標及要點作相關(guān)介紹。學(xué)生對項目進行分析，了解完成任務(wù)需要具備的知識及能力，通過查閱資料及交流解決存在問題，準備需要的工具，并分工協(xié)作完成任務(wù)。教師在學(xué)生完成任務(wù)的過程中，適當輔導(dǎo)學(xué)生拓展思維并記錄過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生完成任務(wù)后，教師對完成過程及結(jié)果進行針對性點評。在這個過程當中，學(xué)生主動學(xué)習(xí)，協(xié)作學(xué)習(xí)，將學(xué)習(xí)的過程由模仿變成探索。教師雖然成了配角，但對于教學(xué)目標的實現(xiàn)依然重要。教師必須明確學(xué)生是否理解了任務(wù)要求，是否清楚自己的角色擔(dān)當。當學(xué)生遇到學(xué)習(xí)困難的時候，教師必須具備足夠的學(xué)識素養(yǎng)，才能應(yīng)對各種不期而遇的問題。教師對于任務(wù)進度的把控也很重要，要及時提醒、激勵。對于快速完成任務(wù)的團隊，應(yīng)予以表揚激勵并提供拓展思考。

（五）教學(xué)評價

教學(xué)評價不再以期末考試為主，而應(yīng)注重過程評價。對學(xué)生在完成每個項目時在團隊中的表現(xiàn)進行監(jiān)控，包括參與程度、合作能力、完成速度、貢獻大小、項目完成質(zhì)量等方面，其中參與程度指的是學(xué)生是否能夠按照自己的角色分配，合理有效地完成相應(yīng)角色任務(wù)，以及在任務(wù)完成過程當中的工作態(tài)度，參與熱情等;合作能力包括溝通能力、組織能力、協(xié)調(diào)能力、適應(yīng)能力、糾錯能力等;完成速度指的是完成項目任務(wù)所需要的時間;貢獻大小基本上由角色決定，建議在完成不同的項目時，學(xué)生團隊的角色應(yīng)進行輪換。除有教師評價外，還應(yīng)該有自評，小組成員互評等評價構(gòu)成。不過這一評價機制也有明顯缺陷，就是主觀評價過多，容易影響評價的公正性，準確性。因此，最終的考核結(jié)果將綜合平時成績（出勤情況及課堂問答表現(xiàn)等）、期末考試（閉卷，考題均為作圖題）、項目完成情況考核等進行評定。如表3所示。其中項目完成環(huán)節(jié)的評價將綜合教師評價、組內(nèi)評價與自我評價，教師評價部分的評分依據(jù)如表4所示。

三、結(jié)語

過去，工程制圖課程更多強調(diào)圖樣的表達與制圖的技能，對于學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)較為欠缺。教學(xué)方式以理論授課為主，評價主要根據(jù)期末考試成績?；贑DIO理念對工程制圖課程的教學(xué)大綱進行改革重構(gòu)后，將更好地指導(dǎo)教師開展以學(xué)生為主體，以實踐引導(dǎo)理論的教學(xué)活動，并通過更為全面的評價機制對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行有效評估。

通過此次基于CDIO理念改革工程制圖課程大綱，實踐課程內(nèi)容，總結(jié)CDIO理念中進行機械專業(yè)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中所需要的標準化的課程教學(xué)核心文件的經(jīng)驗。

以基于CDIO理念改革后的工程制圖教學(xué)大綱為指導(dǎo)，在該課程的教學(xué)實踐中取得了良好了效果，提高了學(xué)生的工程認知能力和實踐能力，為學(xué)生盡快適應(yīng)崗位需求打下了良好的基礎(chǔ)。

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作者簡介：張挺（1977—），男，瑤族，廣西南寧人，北部灣大學(xué)高級講師，主要從事機械工程專業(yè)的教學(xué)與科研工作。

何永玲（1967—），女，漢族，廣西欽州人，北部灣大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為機械設(shè)計制造。

（責(zé)任編輯：御夫）