基于OBE理念的工程制圖教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要：文章基于OBE（Outcome-Based Education）理念，對(duì)工程制圖的教學(xué)改革進(jìn)行了分析、探索和實(shí)踐，旨在提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。首先文章分析了工程制圖的教學(xué)現(xiàn)狀與教學(xué)痛點(diǎn)，隨后提出了基于OBE理念的教學(xué)改革途徑。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)、教學(xué)資源的完善、教學(xué)方法的改進(jìn)和評(píng)價(jià)體系多元化等措施，有效達(dá)成本課程的教學(xué)目標(biāo)。通過(guò)這些改革舉措，有效提升工程制圖課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，適應(yīng)新工科對(duì)人才的要求。

關(guān)鍵詞：OBE 工程制圖 教學(xué)改革

工程制圖是研究工程圖樣的繪制、表達(dá)和閱讀的一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，是一門(mén)既有系統(tǒng)理論又有較強(qiáng)實(shí)踐性的技術(shù)基礎(chǔ)課程。主要包括畫(huà)法幾何、制圖基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖四大部分內(nèi)容。由于工程圖樣是設(shè)計(jì)、制造、使用和維修過(guò)程中所共同遵守的技術(shù)語(yǔ)言，繪圖和讀圖的任何差錯(cuò)將給生產(chǎn)帶來(lái)程度不同的損失。當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)正在向高、精、尖縱向深入，不再是傳統(tǒng)的單一模式。因此對(duì)學(xué)生的繪圖、讀圖能力提出了更高更新的要求。因此，課程學(xué)習(xí)必須建立和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、一絲不茍的工作態(tài)度和工作作風(fēng)。但是很多學(xué)生都覺(jué)得很難學(xué)，老師也是覺(jué)得即使備課充分，講解投入，但是學(xué)生還是覺(jué)得一知半解。通過(guò)多年來(lái)的教學(xué)總結(jié)和反思，以及與學(xué)生的交流調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在以往的教學(xué)中存在以下教學(xué)痛點(diǎn)。

1 現(xiàn)代工程制圖教學(xué)痛點(diǎn)

1.1 立體幾何基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生缺乏空間想象力

工程制圖作為工程學(xué)科中的基礎(chǔ)技能，要求學(xué)生能夠?qū)⑷S的空間結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為二維的圖紙，或者從二維圖紙中還原出三維的立體形象。這一過(guò)程中，想象力起到了至關(guān)重要的作用。一些學(xué)生由于高中立體幾何基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)畫(huà)法幾何和機(jī)械制圖時(shí)感到困難，存在畏難情緒。其實(shí)工程制圖和立體幾何是幾何學(xué)的兩個(gè)分支，立體幾何采用公理化的方法研究空間的點(diǎn)、線、面的各種位置關(guān)系，并進(jìn)而討論簡(jiǎn)單集合體的性質(zhì)和有關(guān)計(jì)算以及它們的應(yīng)用的學(xué)科。而機(jī)械制圖涉及三維空間中物體的表達(dá)和繪制，空間思維和想象力、投影原理和視圖表達(dá)、尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求以及圖形表達(dá)規(guī)范性和準(zhǔn)確性等知識(shí)點(diǎn)，這些對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)都是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。部分學(xué)生可能習(xí)慣于具象思維，面對(duì)抽象的二維圖紙難以在腦海中構(gòu)建出相應(yīng)的三維模型，很多學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手制作或觀察三維模型的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生在面對(duì)工程制圖時(shí)難以形成直觀的空間感。而且在機(jī)械圖樣的繪制中，離不開(kāi)尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的標(biāo)注；在零件圖、裝配圖的識(shí)讀中，能讀懂尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的標(biāo)注，能正確理解公差的意義對(duì)于讀懂圖樣、分析裝配關(guān)系等起著重要的作用。

1.2 理論與實(shí)踐脫節(jié)，能聽(tīng)懂但不會(huì)用

理論與實(shí)踐脫節(jié)是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，許多學(xué)生能夠聽(tīng)懂理論知識(shí)，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻感到困難重重。工程制圖作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，一般都開(kāi)設(shè)在大一第一學(xué)期。對(duì)產(chǎn)品和零部件的認(rèn)識(shí)也只限于認(rèn)知實(shí)習(xí)時(shí)所看到的一點(diǎn)感性認(rèn)識(shí)。對(duì)于一個(gè)具體的零部件，學(xué)生不能綜合地從機(jī)械制造和工藝、機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理等方面去理解工程制圖中的配合、尺寸以及粗糙度等知識(shí)點(diǎn)。測(cè)繪過(guò)程中，也多半是對(duì)著三維視圖在畫(huà)，這些模型與實(shí)際的工程產(chǎn)品存在很大差距，側(cè)重于書(shū)本理論，紙上談兵。對(duì)于一些透視關(guān)系和畫(huà)法幾何等都是靠死記硬背，不利于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著科技的不斷發(fā)展，工程制圖技術(shù)也在不斷進(jìn)步[1]。然而，一些工程制圖教材的內(nèi)容更新卻相對(duì)緩慢，無(wú)法跟上時(shí)代的步伐。這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸到的知識(shí)往往已經(jīng)過(guò)時(shí)，無(wú)法滿足實(shí)際工作的需求。

1.3 教學(xué)方法傳統(tǒng)，教學(xué)效果不佳

傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往側(cè)重于理論知識(shí)的傳授，而忽視了實(shí)踐操作、創(chuàng)新思維和個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要性。以往教師主要圍繞教學(xué)目標(biāo)展開(kāi)，教學(xué)方法也主要以PPT、視頻或媒體課件為主，向?qū)W生傳授工程制圖的理論知識(shí)，如投影原理、視圖表達(dá)、尺寸標(biāo)注等。這種單向的學(xué)習(xí)模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)。教師主要用繪圖工具在黑板上作圖示范教學(xué)，再輔之以掛圖、實(shí)物模型來(lái)體現(xiàn)空間立體，從而幫助學(xué)生理解，這種方法提高了學(xué)生的尺規(guī)作圖能力，但整個(gè)教學(xué)過(guò)程缺乏互動(dòng)、枯燥乏味，同學(xué)們難以建立空間概念。

如何解決以上教學(xué)中的難題，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力？學(xué)生在本課程中要掌握哪些內(nèi)容？為什么要掌握這些內(nèi)容？如何有效地學(xué)習(xí)這些知識(shí)？如何檢測(cè)是否掌握本課程的學(xué)習(xí)？

2 基于OBE理念導(dǎo)向的教學(xué)改革

2.1 以生為本，優(yōu)化課程資源

本課程的教學(xué)目標(biāo)主要是為學(xué)生日后繪制和識(shí)讀機(jī)械圖紙打好基礎(chǔ)，同時(shí)“工程制圖”課程也為后續(xù)很多機(jī)械課程做好前期知識(shí)的鋪墊。如后續(xù)的機(jī)械制圖AutoCAD，三維建模等課程都需要有“工程制圖”課程的基礎(chǔ)。然而傳統(tǒng)的制圖教學(xué)方法與現(xiàn)今的行業(yè)有一定的差距，因此需要結(jié)合企業(yè)具體的案例展開(kāi)項(xiàng)目化的教學(xué)，以期在今后的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目化設(shè)計(jì)的能力以及實(shí)踐的識(shí)圖與繪圖能力。主要可從以下幾方面來(lái)優(yōu)化課程資源。（1）制作高質(zhì)量的多媒體教學(xué)課件，包括文字、圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻等多種形式的內(nèi)容。（2）建立或利用現(xiàn)有的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)[2]，提供豐富的學(xué)習(xí)資源和互動(dòng)功能。學(xué)生可以在平臺(tái)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、交流討論和提交作業(yè)等。利用這些材料輔助教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。（3）建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行工程制圖的實(shí)踐操作，提高動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。（4）完善在線學(xué)習(xí)平臺(tái)：搭建功能完善的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供豐富的視頻教程、在線測(cè)試、互動(dòng)問(wèn)答等資源[3]，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流。同時(shí)引入實(shí)地考察、案例分析、實(shí)踐操作等多元化的教學(xué)手段[4]，以豐富學(xué)生的制圖教學(xué)體驗(yàn)，提高他們的學(xué)習(xí)積極性和參與度。

2.2 產(chǎn)出導(dǎo)向，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展需求，及時(shí)更新工程制圖教學(xué)內(nèi)容，引入新的理論知識(shí)和實(shí)踐技能。創(chuàng)新教學(xué)方法：采用多樣化的教學(xué)方法，如案例分析、小組討論、實(shí)踐操作等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)：增加實(shí)踐課程的比重[5]，提供充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)和實(shí)踐環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問(wèn)題的能力。推廣新技術(shù)應(yīng)用：加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用，推廣CAD等現(xiàn)代制圖技術(shù)，提高制圖效率和質(zhì)量。主要從以下幾方面優(yōu)化課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)。（1）模塊化課程設(shè)計(jì)：將課程內(nèi)容劃分為不同的模塊，如基礎(chǔ)知識(shí)模塊、繪圖技能模塊、創(chuàng)新設(shè)計(jì)模塊等。每個(gè)模塊都應(yīng)有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以便于學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)和自我評(píng)估。（2）理論與實(shí)踐相結(jié)合：在理論教學(xué)中，注重基礎(chǔ)知識(shí)的講解和原理的闡述，確保學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。在實(shí)踐教學(xué)中，增加案例分析和動(dòng)手操作的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中鞏固理論知識(shí)，提升實(shí)踐技能。（3）關(guān)注工程制圖領(lǐng)域的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，將其融入課程教學(xué)中。鼓勵(lì)學(xué)生了解和掌握新技術(shù)，以提升他們的競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力。（4）緊跟行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)發(fā)展：定期審查和更新教材內(nèi)容，確保其與當(dāng)前工程制圖行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和最新技術(shù)保持一致。引入最新的工程制圖軟件和技術(shù)，如AutoCAD、SolidWorks等，以適應(yīng)行業(yè)變化。結(jié)合工程實(shí)際案例，豐富教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)用性和針對(duì)性[6]。

2.3 多元考核，注重過(guò)程評(píng)價(jià)

建立多元化的評(píng)價(jià)體系，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的考核[7]，全面反映學(xué)生的實(shí)際水平。由原來(lái)單一的知識(shí)點(diǎn)考核變?yōu)橹R(shí)掌握和學(xué)習(xí)狀態(tài)兩個(gè)方面全過(guò)程的考量。教學(xué)內(nèi)容主要考核具體可分為圖學(xué)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)應(yīng)用和制圖技術(shù)等3個(gè)模塊?？己诵问揭灿稍瓉?lái)傳統(tǒng)的筆試變?yōu)楣P試和機(jī)考兩部分結(jié)合。過(guò)程考核主要包括出勤、作業(yè)、互動(dòng)、職業(yè)素養(yǎng)等內(nèi)容。持續(xù)提升模塊主要對(duì)課堂外的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核，包括競(jìng)賽、職業(yè)資格認(rèn)證等內(nèi)容[8]。其中，競(jìng)賽包括所有與課程直接相關(guān)的各級(jí)競(jìng)賽，如全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等。通過(guò)多元化評(píng)價(jià)，重點(diǎn)促進(jìn)學(xué)生具備運(yùn)用制圖知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。采用平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課程論文等多種評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。注重過(guò)程評(píng)價(jià)和終結(jié)評(píng)價(jià)相結(jié)合[9]，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力。

隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展和“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施，對(duì)工程技術(shù)人才的需求日益迫切。工程制圖作為理工類(lèi)本科生的重要基礎(chǔ)課程，其教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和創(chuàng)新能力。因此，工程制圖教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極投身于教改，旨在提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多具備創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的工程技術(shù)人才。同時(shí)通過(guò)組織教師進(jìn)行定期培訓(xùn)和學(xué)習(xí)交流活動(dòng)，提升他們的教學(xué)水平和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。鼓勵(lì)教師參加學(xué)術(shù)會(huì)議和研討會(huì)，了解最新的教學(xué)理念和研究成果。團(tuán)隊(duì)建設(shè)與合作：加強(qiáng)教師之間的團(tuán)隊(duì)合作與交流，共同研究教學(xué)方法和課程內(nèi)容優(yōu)化等問(wèn)題。通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作提升整體教學(xué)水平和課程質(zhì)量[10]。工程制圖教師通常具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。他們不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供課堂上的理論指導(dǎo)，還能在實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶋H工程項(xiàng)目中給予實(shí)踐指導(dǎo)。通過(guò)分享自己的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，教師可以幫助學(xué)生避免走彎路，更快地掌握制圖技能。

3 總結(jié)

基于OBE理念，對(duì)“工程制圖”課程開(kāi)展教學(xué)改革，在以學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)理念下，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力也更足。以畢業(yè)要求達(dá)成度為產(chǎn)出導(dǎo)向?qū)φn程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了反向設(shè)計(jì)與正向評(píng)價(jià)。通過(guò)課程內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)目標(biāo)的制定、課程評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，以期提高教學(xué)效果，促進(jìn)“工程制圖”課程的教學(xué)活動(dòng)對(duì)其所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，激勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)之中，提高學(xué)生在工程知識(shí)、問(wèn)題分析和使用現(xiàn)代工具等方面解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。綜上所述，基于OBE理念的工程制圖課程資源優(yōu)化需要從明確課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)成果、優(yōu)化課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)、豐富教學(xué)資源與手段、完善評(píng)估與反饋機(jī)制以及強(qiáng)化師資培訓(xùn)與團(tuán)隊(duì)建設(shè)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮和實(shí)施。通過(guò)這些措施的實(shí)施，有效提升工程制圖課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，適應(yīng)新工科對(duì)人才的要求，為他們未來(lái)的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：2022年度江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目“新工科背景下大學(xué)生工程實(shí)踐素養(yǎng)培養(yǎng)的探索與實(shí)踐——以現(xiàn)代工程圖學(xué)課程為例”（項(xiàng)目編號(hào)：2022SJYB0991）；2024年度無(wú)錫學(xué)院優(yōu)秀案例項(xiàng)目“新工科背景下課程思政的探索與實(shí)踐”（項(xiàng)目號(hào)：2024AL001）。

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