基于CDIO的《工程制圖》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

尚曉明 張娟利

（興義民族師范學(xué)院物理與工程技術(shù)學(xué)院 貴州·黔西南 562400）

近年來，越來越多的企業(yè)反映高校工科畢業(yè)生盡管掌握了相關(guān)的理論知識(shí)，但是缺乏解決實(shí)際工程問題的諸多能力，大多數(shù)畢業(yè)生實(shí)踐動(dòng)手能力較弱。隨著工程領(lǐng)域的發(fā)展，如何將理論型畢業(yè)生轉(zhuǎn)化為實(shí)踐型畢業(yè)生，培養(yǎng)具備一定專業(yè)級(jí)別的知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新型工科畢業(yè)生，是高等工程教育的改革熱點(diǎn)[1]。

《工程制圖》課程是一門研究繪制和閱讀工程圖樣基本方法的基礎(chǔ)技術(shù)課程，是各工科專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課程，對(duì)實(shí)踐性要求比較高，學(xué)生需要通過大量的實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)其空間想象能力和形象思維能力，并能運(yùn)用于實(shí)際來解決相關(guān)的工程問題。以往的教學(xué)模式存在一些弊端，比如，在知識(shí)體系上，學(xué)生不能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，腦海中只是單個(gè)的知識(shí)點(diǎn)，不能將所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)組合及運(yùn)用；在目標(biāo)體系上，教學(xué)目標(biāo)與社會(huì)對(duì)畢業(yè)生的要求不匹配，學(xué)生不知道如何將所學(xué)知識(shí)或能力運(yùn)用于實(shí)際工程問題；在教學(xué)方法上，課堂教學(xué)方法單一，普遍為理論授課，課后練習(xí)；在考核體系上，教學(xué)結(jié)果評(píng)估方法單一，普遍是以期末考試作為評(píng)估學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思考能力和綜合解決問題的能力。故如何在《工程制圖》教學(xué)過程中將學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手能力有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生能將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際工程問題呢？ CDIO工程教育模式為解決以上問題提供了有效手段[2]。

CDIO是國際工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式，由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等四所大學(xué)組成的工程教育改革研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的探索研究而創(chuàng)立的工程教育理念。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力[3-5]。

本文借鑒CDIO工程教育理念，以汽車服務(wù)工程專業(yè)的《工程制圖》課程為例，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式四個(gè)方面進(jìn)行改革探索與實(shí)踐，以期達(dá)到提升學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐能力和解決實(shí)際工程問題的目的[2]。

1 基于CDIO的《工程制圖》教學(xué)目標(biāo)的重塑

教學(xué)目標(biāo)是課程內(nèi)容、授課方式方法的方向標(biāo)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，《工程制圖》教學(xué)目標(biāo)主要為理論知識(shí)的掌握和空間思維能力的培養(yǎng)。其中理論知識(shí)的掌握為核心，課程目標(biāo)單一。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)了，但是不知道怎么用，不能解決實(shí)際工程問題，并且未將課程思政元素加入到日常教學(xué)過程中。

為了保證教學(xué)目標(biāo)的科學(xué)性、合理性、實(shí)用性和可實(shí)施性，按照CDIO的要求和導(dǎo)向，結(jié)合本?！暗胤叫?、應(yīng)用型”的辦學(xué)定位，參考工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)生的12條畢業(yè)要求，以及汽車后服務(wù)市場(chǎng)對(duì)應(yīng)聘人員的能力需求，對(duì)原有的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了重塑。構(gòu)建了“知識(shí)目標(biāo)—能力目標(biāo)—素質(zhì)目標(biāo)—思政目標(biāo)”的四階式課程教學(xué)目標(biāo)體系，具體內(nèi)容如圖1所示。由圖1可知，知識(shí)目標(biāo)要求學(xué)生通過全面的學(xué)習(xí)，掌握工程制圖中設(shè)計(jì)的所有知識(shí)，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成工程圖樣的閱讀和繪制；能力目標(biāo)要求學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，具有一定的空間想象能力和形體表達(dá)能力；素質(zhì)目標(biāo)要求學(xué)生具有綜合解決問題的能力、有工程思維的能力、有問題分析的能力和具備終生學(xué)習(xí)的能力；思政目標(biāo)要求教師在課程講授過程中加入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、民族自豪感、愛國主義情懷。

圖1：《工程制圖》課程目標(biāo)體系

2 基于CDIO的《工程制圖》教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 教材的選擇

本課程教材選用西北工業(yè)大學(xué)出版社2018年出版的《工程制圖》，曾萍主編，是21世紀(jì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)“十三五”規(guī)劃教材。本書包含制圖基本知識(shí)、投影原理和理論、投影制圖、測(cè)繪以及計(jì)算機(jī)繪圖等方面的理論內(nèi)容，并配有與主要理論內(nèi)容相配套的習(xí)題集。該教材在保留傳統(tǒng)、經(jīng)典的制圖課程教學(xué)內(nèi)容體系的同時(shí)，結(jié)合工程圖學(xué)課程當(dāng)前的課程改革發(fā)展趨勢(shì)，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行編排，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其利用“碎片化時(shí)間”輕松掌握學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，有很好的輔助課堂教學(xué)的效果[6]。

2.2 教學(xué)大綱的調(diào)整

在傳統(tǒng)的教學(xué)大綱中只給出了課程目標(biāo)及授課內(nèi)容。授課內(nèi)容、課程目標(biāo)、畢業(yè)要求之間并未明確相互支撐關(guān)系，因此，我們對(duì)課程大綱進(jìn)行了調(diào)整，明確授課知識(shí)點(diǎn)、授課方式和考核方式所支撐的課程目標(biāo)，及對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。

引入CDIO模式以后，課程將原有的知識(shí)體系按照知識(shí)的遞進(jìn)性分類整合為模塊式結(jié)構(gòu)，具體包括工程制圖基礎(chǔ)知識(shí)模塊、能力及素質(zhì)提升模塊、思政教育模塊貫穿整個(gè)工程制圖授課全過程。具體如圖2所示。

圖2：《工程制圖》教學(xué)大綱體系

2.3 教學(xué)內(nèi)容的選擇

根據(jù)CDIO人才培養(yǎng)計(jì)劃的目的和要求，結(jié)合汽車服務(wù)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際情況，對(duì)教材體系中的課程內(nèi)容進(jìn)行了選擇，制定了符合CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容。授課內(nèi)容如圖3所示。

圖3：《工程制圖》教學(xué)內(nèi)容

2.4 思政元素的引入

教育不僅是提高社會(huì)生產(chǎn)力的一種方法，也是造就全面發(fā)展的人的唯一方法。英國教育家赫伯特·斯賓塞指出，文化和精神是決定課程發(fā)展質(zhì)量的靈魂。因此，要提高課程發(fā)展質(zhì)量，就需要開展課程內(nèi)涵建設(shè)，在課程講授過程中注入精神文化和思想動(dòng)能，而開展課程思政建設(shè)為課程文化建設(shè)提供了實(shí)踐路徑[7]。根據(jù)課程內(nèi)容及特點(diǎn)，在《工程制圖》課程講授過程中加入了相應(yīng)的思政元素。具體內(nèi)容如表1所示。

表1：《工程制圖》課程融入思政元素要點(diǎn)

3 基于CDIO的《工程制圖》教學(xué)方法的改革

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，該課程主要采用教師課堂理論講授為主的教學(xué)方式，學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)以被動(dòng)接受為主。按照CDIO的要求，為了提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合問題解決的能力，對(duì)該課程教學(xué)方法進(jìn)行了改革。

采用“課前導(dǎo)學(xué)—課中討論—課后練習(xí)”的“三步式”教學(xué)模式開展《工程制圖》課程的教學(xué)工作。

3.1 課前導(dǎo)學(xué)

每次開始新章節(jié)的學(xué)習(xí)之前，布置學(xué)生自學(xué)任務(wù)，要求每個(gè)學(xué)生預(yù)習(xí)下一章的內(nèi)容，并以思維導(dǎo)圖的形式總結(jié)下一章的知識(shí)點(diǎn)。思維導(dǎo)圖的繪制，一方面可以強(qiáng)制要求學(xué)生進(jìn)行課堂預(yù)習(xí)，并檢測(cè)學(xué)生預(yù)習(xí)的效果；另一方面也可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力和總結(jié)概括能力。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)增加課前導(dǎo)學(xué)（繪制思維導(dǎo)圖）環(huán)節(jié)，能很好的提高學(xué)生的課堂參與度，對(duì)提高課堂教學(xué)效率有很好的幫助。

3.2 課中討論

課中討論環(huán)節(jié)，主要指教師授課，學(xué)生分組討論環(huán)節(jié)。教師授課采用項(xiàng)目式教學(xué)的方式，每個(gè)章節(jié)均設(shè)計(jì)有相應(yīng)的工程項(xiàng)目，以項(xiàng)目導(dǎo)入的方式提出問題，其次講授解決該項(xiàng)目所需知識(shí)點(diǎn)，再次進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施。學(xué)生分組討論環(huán)節(jié)由教師提出工程問題，學(xué)生分組討論，給出解決該工程問題的完整方案。

3.3 課后練習(xí)

課后總結(jié)部分，主要體現(xiàn)在學(xué)生掌握課堂所學(xué)知識(shí)，完成相應(yīng)的課后習(xí)題作業(yè)，教師對(duì)學(xué)生完成課后作業(yè)時(shí)遇到的問題進(jìn)行解答，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成相關(guān)工程問題的能力。

4 基于CDIO的《工程制圖》考核方式的改革

根據(jù)CDIO模式的人才培養(yǎng)目標(biāo)和考核要求，修訂傳統(tǒng)只以結(jié)果知識(shí)性考核為主的考核方式，將過程考核與結(jié)果考核并重，基礎(chǔ)知識(shí)考核與應(yīng)用實(shí)踐能力考核并重，個(gè)人業(yè)務(wù)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作考核并重的綜合考核方式，將學(xué)生發(fā)展成為完整的、成熟的、有思想的個(gè)體。具體如表2所示。

表2：《工程制圖》考核體系

5 教學(xué)效果的評(píng)價(jià)

教學(xué)改革是否成功，需要通過教學(xué)結(jié)果來進(jìn)行驗(yàn)證。《工程制圖》課程改革實(shí)施以來，對(duì)2020級(jí)的51名學(xué)生授課，跟實(shí)施教學(xué)改革以前的2017級(jí)的學(xué)生成績做對(duì)比，如圖4所示，從圖中可以看出，實(shí)施教學(xué)改革以后，全班總評(píng)成績平均分有所提高，優(yōu)秀、良好人數(shù)占比均高于改革前。改革后的課堂教學(xué)效果優(yōu)于改革前，說明課堂教學(xué)改革是有效的。

圖4：《工程制圖》課堂教學(xué)效果評(píng)價(jià)

6 結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前汽車后服務(wù)市場(chǎng)對(duì)汽車服務(wù)工程專業(yè)的知識(shí)、能力、素質(zhì)需求，借鑒CDIO工程教學(xué)理念，對(duì)《工程試圖》課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革，構(gòu)建基于CDIO的《工程制圖》教學(xué)目標(biāo)體系、教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法和考核方式體系。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐證明，基于CDIO的《工程制圖》課堂教學(xué)改革，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握、能力及素質(zhì)培養(yǎng)上有較好的效果，對(duì)培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代工程行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才具有重要意義。