基于工程教育專業(yè)認證的工程圖學課程改革與實踐

鄭 敏 李海燕 陳衛(wèi)華 朱宗孝

（蘭州理工大學機電工程學院 甘肅·蘭州 730050）

工程教育專業(yè)認證是針對高等教育機構(gòu)專業(yè)認證機構(gòu)進行的工程類專業(yè)教育的專業(yè)認證，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向的合格性評價。專業(yè)認證由職業(yè)或行業(yè)協(xié)會、專業(yè)學會和學科領(lǐng)域的教育專家，以及相關(guān)行業(yè)、企業(yè)專家共同參與，為各專業(yè)工程技術(shù)人才未來從事相關(guān)專業(yè)工作提供高等教育質(zhì)量保證。作為高等教育階段推進工程教育國際互認的重要舉措，全國高等工科院校各專業(yè)開展工程教育專業(yè)認證對提升高等教育質(zhì)量具有十分重要的作用。

工程圖學是面向高等工科院校學生開設的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是工科院校同學入校后涉足工程領(lǐng)域的第一門核心課程。課程的教學質(zhì)量與工科各專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量息息相關(guān)，課程對于工科學生綜合能力培養(yǎng)方面，尤其在知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)三方面起著至關(guān)重要的作用。

1 課程的教學改革

面對人才培養(yǎng)的新需求，各高等院校相繼開展工程教育專業(yè)認證工作，不斷與國際工程界接軌。為進一步提升工程教育的質(zhì)量，推動工程教育國際化，蘭州理工大學機電工程學院在實施教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，率先組織工程教育認證工作。蘭州理工大學機械設計制造及其自動化專業(yè)于2016年順利通過中國工程教育專業(yè)認證，2018年順利通過第二次工程教育專業(yè)認證，有效期6年。人才培養(yǎng)質(zhì)量得到認可和肯定，為工程教育的國際化翻開了新的篇章，為工程類專業(yè)的建設和發(fā)展提供了進一步的保障?；诠こ探逃膶I(yè)認證，工程圖學系列課程在深化教育教學改革、全面提升學校教育教學質(zhì)量方面取得了成效。

針對工程圖學課程，圍繞工程教育的專業(yè)認證畢業(yè)要求，踐行以學生為中心的教育理念，培養(yǎng)學生的基本技能及空間想象能力，培養(yǎng)工程設計表達能力，從而為后續(xù)專業(yè)課程學習、課程設計、畢業(yè)設計等奠定基礎(chǔ)。注重教學設計和教學方法，進行教改實踐并持續(xù)改進以提升課程的教學質(zhì)量。根據(jù)課程特點，重視工程圖學教學中的理論與實踐，不僅是圖形表達時思維過程的具體展現(xiàn)，也對培養(yǎng)學生認真負責的工作態(tài)度以及嚴謹細致的工程素養(yǎng)起著非常重要的作用。強化教學基本功訓練，積極開展教學手段和教學方法的創(chuàng)新與實踐，重視教學研究的積累，教學中能靈活運用多種教學方法，提高教學效果，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐素養(yǎng)高、創(chuàng)新意識強的現(xiàn)代化人才。

注重課程實踐教學環(huán)節(jié)，構(gòu)建了與工程圖學理論教學緊密結(jié)合，具有鮮明特色的課程實踐教學體系。通過設置投影基礎(chǔ)、組合體構(gòu)形、裝配體裝拆、零件測繪等實驗環(huán)節(jié)以及工程圖學綜合實踐課程和CAD創(chuàng)新設計大賽，形成了實踐環(huán)節(jié)與理論教學有機結(jié)合，貫穿于本科教學全過程的層次化、漸進式實踐教學體系。

通過CAD創(chuàng)新設計大賽，以探究問題的方式激發(fā)學生的學習興趣及創(chuàng)造靈感，改善學生在后續(xù)的課程設計、畢業(yè)設計中創(chuàng)新設計能力相對薄弱，缺乏探究及創(chuàng)新精神的現(xiàn)狀。

通過開放、創(chuàng)新的機械工程綜合測繪，使實踐環(huán)節(jié)綜合化。采用學生為中心、教師合理引導的教學模式，涉及齒輪減速器的拆裝、零部件測繪及二維工程圖等實踐環(huán)節(jié)。教師有意識地引導學生進行三維數(shù)字化技術(shù)完成零件的造型設計及裝配等，進一步加深課程學習中對零件構(gòu)形和裝配等內(nèi)容的理解，同時加強利用三維數(shù)字化表達開展科研創(chuàng)新、產(chǎn)品的設計及創(chuàng)新設計活動，使學生具備較強的知識拓展能力。

2 教學方法的探索

工程教育的專業(yè)認證背景下，在提高工科同學解決復雜工程問題的能力培養(yǎng)方面，探求提升學生的綜合素質(zhì)和知識拓展能力的教學方法。注重能力培養(yǎng)，在教學過程中傳授理論知識的同時注重思維及能力的培養(yǎng)和訓練，通過思維導圖的方式引導學生梳理課程內(nèi)容的脈絡，不斷提升綜合能力。形體構(gòu)成與邏輯思維、工程制圖與現(xiàn)代設計方法等，傳授圖學知識過程中強化信息化時代設計方法和設計手段的運用。

融入沉浸式、啟發(fā)式教學，積極開展教學手段和教學方法的創(chuàng)新、實踐與交流，開發(fā)學生創(chuàng)造性思維。工程圖學作為一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，學習之初想象力較弱的同學會覺得束手無策，教師從三維空間到二維平面，再由二維平面到三維空間予以引導和啟發(fā)，并通過實踐和認知掌握特征并找出規(guī)律。采用Solidworks構(gòu)建三維實體模型幫助學生在三維和二維間輾轉(zhuǎn)，培養(yǎng)并不斷提升空間想象能力，從而達成對應的課程目標及畢業(yè)目標。

運用交互式的教學方式，想方設法調(diào)動學生的學習興趣及主動性，在教學活動中顯得尤為重要，要實現(xiàn)互動，首先要有合理的命題，通過不時地向?qū)W生拋出問題引導學生尋求答案，激發(fā)學生自主學習。

在教學實踐中適當階段恰當?shù)剡\用三維CAD技術(shù)開展理論教學，運用三維CAD技術(shù)擴展學生的空間想象能力，加深對基本形體的截切、組合體構(gòu)形、零件構(gòu)形及裝配的理解，引導學生初步了解CAD新技術(shù)，激發(fā)學生的學習興趣。

3 工程教育認證實踐

圖1：課程過程評價原始數(shù)據(jù)錄入表單

圖2：課程達成度統(tǒng)計表單

圖3：課程總體數(shù)據(jù)統(tǒng)計表單

隨著工程教育專業(yè)認證工作的開展，不斷將專業(yè)認證的思想融入到課程的實施中，在課程大綱基本要求的基礎(chǔ)上，以學生的能力培養(yǎng)為目標，根據(jù)課程實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題對課程內(nèi)容相應調(diào)整，側(cè)重于徒手表達能力、工程圖的表達能力、計算機的應用能力以及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。針對能力方面測試的新要求建設課程試卷庫，并按新的教學大綱要求在考核題型方面進行較大的變動，加入了工程圖綜合表達能力的考核內(nèi)容，在試卷中體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認證中以能力考核為導向的思想。

注重過程評價，近年來通過作業(yè)、平時成績、考試等教學數(shù)據(jù)的收集和發(fā)布，工程圖學機類、近機類及非機類系列課程和機械工程綜合測繪均全部施行專業(yè)認證標準化模板，任課教師提供過程評價原始數(shù)據(jù)，課程的原始數(shù)據(jù)錄入表單如圖1所示。根據(jù)不同專業(yè)的課程教學目標要求提供支撐材料并對課程提出持續(xù)改進措施，課程達成度統(tǒng)計表單及總體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖2、圖3所示。

按課程的教學大綱以及教學目標的要求加強教學過程管理，強化教學過程考核的實施與監(jiān)控，規(guī)范、統(tǒng)一過程評價，強化教學環(huán)節(jié)的落實，在課程的整體實施過程中體現(xiàn)過程評價。

工程圖學作為工科院校的一門既學習理論又重視實踐的技術(shù)基礎(chǔ)核心課程，主要研究用投影法繪制和閱讀工程圖樣以及解決空間幾何問題，培養(yǎng)學生的空間思維、構(gòu)形設計和計算機繪圖等能力，注重培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)及解決復雜工程問題的實際能力，長期以來在工科院校人才培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。依據(jù)工程教育專業(yè)認證標準，針對學生的能力目標、培養(yǎng)、考核進行整體規(guī)劃，對照工程教育專業(yè)認證中的畢業(yè)生要求，重視教學設計及教學方法等，采取的具體措施與實踐在課程的建設及教改過程中取得了一定的成效，提高了工程教育的教學質(zhì)量。