工程教育專業(yè)認證背景下工程制圖OBE 教學(xué)模式的構(gòu)建

劉元林，鄧定南，羅 聰，羅 威，蘇 泫

（嘉應(yīng)學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，廣東 梅州 514015）

工程制圖課程是機械設(shè)計相關(guān)專業(yè)及測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在前期基礎(chǔ)課和后續(xù)專業(yè)課中起到承上啟下的作用.通過該課程的學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力、進而達到解決復(fù)雜工程問題的能力，在培養(yǎng)符合新工科發(fā)展需要的新型工程人才方面起著重要作用[1-2].傳統(tǒng)工程制圖課程教學(xué)基本上是以教為主，教師主動教，但學(xué)生是被動的學(xué)，所以最終培養(yǎng)的學(xué)生并不能很好地滿足畢業(yè)要求；工程制圖OBE 教學(xué)突出以學(xué)生為中心，強調(diào)以學(xué)生的學(xué)為主，教師的角色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)、引導(dǎo)和幫助學(xué)生形成創(chuàng)造性思維、拓展視野，激勵學(xué)生自主性學(xué)習(xí).因此在工程制圖課程教學(xué)過程中貫徹OBE 教學(xué)理念，實現(xiàn)以教師為中心向以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變，突出以學(xué)生的學(xué)為主，構(gòu)建工程制圖OBE 教學(xué)模式，對培養(yǎng)滿足新工科發(fā)展需要的和滿足社會發(fā)展需求的畢業(yè)生具有重要意義[3-5].

1 教學(xué)模式構(gòu)建的必要性

傳統(tǒng)工程制圖教學(xué)主要以卷面考核為主，采用多班授課，突出教師的教，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)者位置，教學(xué)效果不理想.工程制圖OBE 教學(xué)重心由教師的教變?yōu)閷W(xué)生的學(xué)，采用小班授課，考核方式采用多角度、多層次的方式，以學(xué)生能夠真正學(xué)會、促進提高能力為目的[6-8]，二者對比見表1.

表1 工程制圖OBE 教學(xué)模式構(gòu)建的必要性參考表

通過表1 對比可看出工程制圖OBE 教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的學(xué)生被動學(xué)的不足，在教師指導(dǎo)、引導(dǎo)和幫助下激勵學(xué)生自發(fā)性學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)了教師和學(xué)生角色的互換，可實現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)及滿足畢業(yè)要求的目的.

2 教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)

基于工程教育專業(yè)認證的工程制圖OBE 教學(xué)目標(biāo)的重構(gòu)，主要是根據(jù)工程教育專業(yè)認證對應(yīng)的指標(biāo)點中課程所支撐的指標(biāo)點內(nèi)容，及各指標(biāo)點對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求，突出以學(xué)生為中心，重點體現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng).對教學(xué)目標(biāo)進行了重新梳理、整合，重構(gòu)了4 個方面的教學(xué)目標(biāo).重構(gòu)的教學(xué)目標(biāo)使教師的精力重點放在指導(dǎo)、引導(dǎo)和幫助學(xué)生，激勵其自主性學(xué)習(xí)，突出OBE 教學(xué)理念.可使測控技術(shù)與儀器相關(guān)專業(yè)學(xué)生的工程制圖課程的學(xué)習(xí)更有目的性、針對性，為學(xué)生將來能從事工程設(shè)計、制造等相關(guān)工作提供技術(shù)支持.教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)如下：

課程目標(biāo)1：了解工程制圖的特點、工程制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性、工程制圖相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢，認真執(zhí)行和貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)，能合理分析工程圖樣的表達.

課程目標(biāo)2：明確工程制圖的研究對象、性質(zhì)和學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握工程圖樣表達的基本要求和國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)制圖的規(guī)定，掌握多面正投影基本原理及畫法、正等軸測投影的基本原理及畫法、機械零件的綜合表達方案的對比選擇及全面表達，將繪制和閱讀工程圖樣的原理和方法應(yīng)用于機械系統(tǒng)設(shè)計中，并進行表達方案比較.

課程目標(biāo)3：了解標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖和裝配圖等相關(guān)知識，逐步培養(yǎng)學(xué)生工程意識，通過資料查詢及運用現(xiàn)代信息技術(shù)等技能，達到理解零件和裝配體的初步表達方案、進行零件的結(jié)構(gòu)、尺寸及裝配體的工作原理分析.

課程目標(biāo)4：能夠綜合考慮設(shè)計、工藝、技術(shù)條件、經(jīng)濟、環(huán)境保護等因素，進行中等復(fù)雜程度的機械零件的構(gòu)型設(shè)計.具有良好的團隊協(xié)作意識和表達溝通能力，能夠就相對簡單、工程上比較常見的機件給出正確的表達方案，并能就相關(guān)問題清晰表達.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力、工程實踐能力、空間構(gòu)型能力、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究和實際工作能力.

3 課程對應(yīng)的畢業(yè)要求

根據(jù)嘉應(yīng)學(xué)院人才培養(yǎng)模式、辦學(xué)定位及測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生畢業(yè)所應(yīng)達到的綜合能力及素養(yǎng)要求，在充分調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上制定了12 條畢業(yè)要求，并細分為30 個指標(biāo)點.針對工程制圖課程對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐，制定了工程制圖課程教學(xué)目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系，如表2 所示.

表2 工程制圖課程教學(xué)目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系

4 教學(xué)模式的構(gòu)建

根據(jù)工程制圖課程的特點、工程制圖課程對應(yīng)的畢業(yè)要求及OBE 教學(xué)以學(xué)生為中心的教育教學(xué)理念，以學(xué)生為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)、及學(xué)的如何為主線，構(gòu)建了基于工程教育專業(yè)認證的工程制圖OBE教學(xué)模式，見圖1 所示.

圖1 工程制圖OBE 教學(xué)模式

（1）為什么學(xué).課前通過工程制圖課程班級微信群或?qū)W習(xí)通發(fā)布預(yù)習(xí)信息，讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容及重難點內(nèi)容預(yù)先了解和學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)本門課程可以達到繪制和閱讀工程圖樣的能力，可為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計及從事專業(yè)技術(shù)工作的規(guī)范圖樣表達奠定堅實的基礎(chǔ)，從而可以實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)的畢業(yè)要求.通過課前預(yù)習(xí)還可明確通過本次課的學(xué)習(xí)可以學(xué)到什么，對課程內(nèi)容有什么不明確的問題，實現(xiàn)上課時針對重點問題進行針對性解決和突破.

（2）學(xué)什么.對于每一堂課都要進行有針對性的教學(xué)設(shè)計，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，每堂課在正式講課之前先引入教學(xué)案例，通過案例分析讓學(xué)生了解本次課都學(xué)什么內(nèi)容，并通過教師講解使學(xué)生進一步了解所學(xué)內(nèi)容的特點、教學(xué)重點及教學(xué)難點，并列舉該內(nèi)容在生產(chǎn)加工中的實例，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)該內(nèi)容的重要性.在授課過程中利用模型輔助教學(xué)，通過學(xué)生對模型的觀察加深對所講內(nèi)容的了解，然后通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生去思考、去討論、去總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生具有主動思考、主動學(xué)習(xí)、主動發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力.為了突出學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，將班級按人數(shù)、按開課前的學(xué)情分析分為若干小組，每組選一個組長，對關(guān)鍵知識點進行小組討論，由組長進行小組內(nèi)歸納總結(jié)，最后教師根據(jù)學(xué)生小組內(nèi)討論仍難以解決的問題再進行重點講解和輔導(dǎo).

（3）如何學(xué).根據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求，工程制圖OBE 教學(xué)模式將工程制圖授課過程分為課前階段、課上階段及課后階段.

①課前階段.課前階段指正式授課之前的時間段，這個階段主要由教師根據(jù)課程內(nèi)容提前給學(xué)生布置自學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生主動去有目的性的學(xué)習(xí).教師布置任務(wù)主要通過班級微信群、學(xué)習(xí)通等方式發(fā)布，學(xué)生接到教師指定學(xué)習(xí)任務(wù)后，根據(jù)要求利用網(wǎng)絡(luò)搜集資料、預(yù)習(xí)教材內(nèi)容及學(xué)習(xí)整理有關(guān)問題，通過這種方式，學(xué)生可以提前進入學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，并且主動的去學(xué)習(xí)，可提高學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果.

②課上階段.通過教學(xué)案例分析及教學(xué)模型展示，增強了學(xué)生求知欲、提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能夠通過案例對所學(xué)知識的應(yīng)用有大致了解和認識.同時通過觀察、研究模型，能夠直觀解決構(gòu)型設(shè)計問題，能夠更加細致更加深入的了解所學(xué)內(nèi)容.教師在講授過程中可結(jié)合實際內(nèi)容的教學(xué)重點和教學(xué)難點及學(xué)生課前階段預(yù)習(xí)的反饋對內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整.然后針對重要內(nèi)容提出問題，將班級學(xué)生分組進行討論，并回答問題，小組內(nèi)根據(jù)貢獻情況進行生生評價，然后教師進行點評，并記錄每組成績，作為本門課程期末考核成績的一部分，最后留出3 分鐘時間由教師進行歸納總結(jié).

③課后階段.為了加深對課上內(nèi)容的理解，課后需要有針對性地布置作業(yè)，作業(yè)通過班級微信群或者是學(xué)習(xí)通進行發(fā)布.同時，為了鍛煉學(xué)生審讀及糾錯能力，還布置一定數(shù)量的互評作業(yè)，使所有同學(xué)都有機會多次查閱、批閱其他同學(xué)的作業(yè).同時為了對所學(xué)知識點進行鞏固提高，每一章通常布置一道綜合性較強的繪圖、讀圖或者尺寸標(biāo)注類大作業(yè)，大作業(yè)可根據(jù)情況每人一題或者是每小組一題.為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及擴充相關(guān)知識量，在每章講授結(jié)束后，在課后階段還通過網(wǎng)絡(luò)給學(xué)生發(fā)布擴展學(xué)習(xí)內(nèi)容.為了及時解答學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的困惑，教師通過微信或?qū)W習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺進行適時答疑.通過上述措施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果、也培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作意識和團隊意識.

（4）學(xué)的如何.教師講授工程制圖課程后，學(xué)生的繪制、閱讀工程圖樣的能力有無提高，學(xué)的成效怎么樣，能否滿足專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)要求，主要是通過畢業(yè)要求達成度評價來體現(xiàn).工程制圖OBE 教學(xué)最后的教學(xué)效果評價主要采用達成度直接評價和達成度間接評價相結(jié)合的方法.達成度直接評價方法主要為基于課程目標(biāo)達成評價的成績分析法，是以平時作業(yè)成績、平時測試成績、學(xué)生互評成績、期末考試試卷成績?yōu)樵u價基礎(chǔ)，根據(jù)課程目標(biāo)達成度和課程在畢業(yè)要求指標(biāo)點中的權(quán)重計算課程對畢業(yè)要求指標(biāo)點的評價值.達成度間接評價方法采用基于學(xué)習(xí)者體驗的定性評價，采用問卷調(diào)查的方式進行.根據(jù)對畢業(yè)要求指標(biāo)點支撐的權(quán)重，折算進行定量分析，如表3 所示.

表3 工程制圖OBE 教學(xué)評價機制構(gòu)建表

課程達成度計算方法如下：

問卷調(diào)查的內(nèi)容主要包括學(xué)生聽課效果、對教學(xué)模式的評價、學(xué)習(xí)興趣是否提高、喜歡哪些教學(xué)環(huán)節(jié)、有什么建議等，通過調(diào)查問卷獲得有效反饋信息，輔助進行教學(xué)評價.

通過上述評價方式可以看出工程制圖OBE 教學(xué)模式的評價科學(xué)合理，課程達成度期望值設(shè)為0.7，教學(xué)實踐后，通過上述評價方式，最后評價結(jié)果為達成.

5 實施效果

通過教學(xué)實踐表明工程制圖OBE 教學(xué)模式可實現(xiàn)教師和學(xué)生角色的互換，學(xué)生在教師指導(dǎo)、引導(dǎo)和幫助下，激勵其自主性學(xué)習(xí)，提升學(xué)生教學(xué)效果，突出學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)，學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力得到了鍛煉，同時學(xué)生學(xué)習(xí)興趣顯著提高，課程考核效果理想，較好地支撐了畢業(yè)要求指標(biāo)點.在課程教學(xué)中鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生積極參加科技創(chuàng)新活動及學(xué)科競賽等，學(xué)生工程設(shè)計能力、圖樣表達能力、工程意識及實踐動手能力都有明顯提升.指導(dǎo)的學(xué)生2021 年結(jié)題大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目6 項（省級1 項、校級5 項），2022 年獲批“攀登計劃”科技發(fā)明制作類省級重點項目1 項、獲批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目4 項（省級2 項、校級2 項）、獲批“益苗計劃”—廣東志愿服務(wù)組織成長扶持行動項目1 項.本成果現(xiàn)已在我校精密機械與儀器設(shè)計、誤差理論與數(shù)據(jù)處理等相關(guān)課程的教學(xué)中進行了推廣，均取得了較好的效果.