基于CDIO理念的《工程制图》教学大纲改革研究

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　　摘要：CDIO理念是当今工程教育改革的一种参考模式。将CDIO理念与课程教学有机融合，对《工程制图》课程教学大纲在课程目标、能力分析、教学内容设计、教学设计、教学评价五个方面进行改革。并以改革后的教学大纲指导教学实践，取得了良好的效果。为进一步制定、完善符合CDIO理念的标准化的课程教学核心文件提供了参考。
　　关键词：CDIO;工程制图;教学大纲
　　中图分类号：G642    文献标识码：A文章编号：CN61-1487-（2019）20-0104-03
　　前言
　　CDIO工程教育是在Knut and Alice Wallenberg基金会资助下，MIT、林雪平大学、瑞典查尔摩斯工业大学、瑞典皇家工学院通过共同探索研究创立的教育模式。2004年国际合作组织成立，并以CDIO命名。2005年逐步引进中国，在之后的短短几年中产生了极其深远的影响，汕头大学在2005开始进行CDIO工程教育的创新改革，并构建了EIP-CDIO工程教育模式，进行项目管理设计。2016年初，“全国CDIO工程教育联盟”成立大会在广东汕头举行开幕仪式。现阶段，全国在开展CDIO试点工作的高校共有40所，规模仍在持续扩大。CDIO是英语“理念”（Conceive）、“设计”（Design）、“实现”（Implement）及“运作”（Operate）的缩写，它以产品研发到产品的运行、维护和废弃的全生命周期为载体，建立相互支撑一体化和课程体系之间的有机聯系，希望学生能够主动地实践课程内容，并将课程之间有机联系的方法融会贯通。CDIO的培养大纲从工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面来划分工程毕业生的能力，大纲要求从综合素质方面使学生在这四个层面达到预定目标进而完成培养计划。相比其他工程教育改革，CDIO是一个具有国际性、广泛性及全面性和系统性的工程教育改革。
　　《工程制图》是机械工程、机械设计制造及其自动化等专业必修的专业基础课，是一门理论性与实践性结合的基础课程。主要研究制图方法及阅读工程的实践，通过学习这门课程，学生应掌握应用正投影法的空间几何问题的图示及图解办法以及理论知识：具备空间想象能力和空间构思能力;学会用正投影法绘制和阅读机械图样;同时还为学生学习后续课程以及完成课程设计和毕业设计打下基础。
　　北部湾大学机械与船舶海洋工程学院对于CDIO理念在机械工程本科应用型人才培养方面进行过一定的研究与实践，并取得了一定成果。本项目则致力于制定出标准化的课程教学核心文件，因此对《工程制图》课程的教学大纲进行了改革探索。
　　一、CDIO理念与《工程制图》课程的融合
　　将CDIO理念与课程教学有机融合，是本次教学大纲改革的核心指导思想。以船舶制造行业为背景，选择船舶修造中使用的起重机械为工程制图课程实践环节的主要对象并设计项目，将工程制图课程需培养的能力目标分配到各项目中。参考CDIO理念将产品研发的生命周期抽象为构思、设计、实现、和运作四个阶段，我们将工程制图课程大纲视为一个产品，制定课程目标、进行能力分析即为产品研发的构思阶段，教学内容设计为设计阶段，教学设计为实现阶段，教学实施、教学评价、反馈完善为运作阶段，在企业与社会环境下就这四个方面进行教学大纲改革研究。
　　二、CDIO理念中《工程制图》的教学大纲改革
　　（一）课程改革目标
　　在CDIO理念中，《工程制图》课程除了需要学生掌握专业基本知识与技能，还需要对学生个人职业能力与品质进行培养。包括解决问题的能力、素质拓展及能力拓展与责任意识。其确定依据为毕业要求指标点。改革后的《工程制图》课程目标具体内容如下：
　　让学生对工程的基础知识以及基础手段及办法充分掌握，并具备徒手绘图、仪器绘图以及计算机绘图的能力基础;将工程问题转变为几何问题的思考能力，图解及图示空间几何问题的能力，具有空间形体构造能力，培养学生绘图制图能力;从制图课的角度培养学生工程意识，提升工程素质;将制图课程作为载体，拓展学生思维形象能力以及空间想象能力，培养学生认真工作的态度，严谨的处事风格。
　　（二）能力分析
　　在基于CDIO理念确定了课程目标后，通过《工程制图》课程需要培养学生具备的能力已经明晰。由于建立了CDIO培养目标下的能力培养计划，见表1。表中细化了学生的专业素养及职业道德两个方面。专业素养在表中主要以技术知识和推理能力层面体现，主要包括：（1）制图国家标准;（2）正投影法与图样表示法;（3）零件图与装配图;（4）仪器绘图和计算机绘图。职业素养方面在表中以个人职业技能和职业道德等三个层面体现，具体内容见下表。
　　（三）教学内容设计
　　在进行教学内容设计的时候，参照能力培养目标矩阵，依托工程实践中的实际产品进行项目设计，项目的安排由简入繁，由易入难，且涵盖能力培养目标。项目应体现实用性、典型性、趣味性、连贯性、层次性、综合性。实用性指的是项目实例是被应用于生产实践的，或者是在生活中使用的产品;典型性指的是这一项目实例是众多相似产品中具备代表性，且有利于知识灵活运用;趣味性指的是项目实例容易激发学生学习兴趣，例如该产品可用于娱乐，或生活中常常用到，或新潮时尚;连贯性是指各实例所涵盖的知识之间存在内在联系，具有承接性;层次性是指实例的难易程度应有区分，尤其对相同知识内容应有难易不同的项目实例提供给学生实施完成，以便于对知识掌握程度较快的学生进行拓展学习;综合性指的是项目实例应当包括多个知识点的综合应用。据此，设计的项目有：（1）项目一：图框、标题栏绘制及线型练习;（2）项目二：起重勾的绘制;（3）项目三：箱体图样表示;（4）项目四：零件图绘制;（5）项目五：装配图绘制;（6）项目六：计算机辅助设计。
　　（四）教学设计
　　坚持以学生为中心，强调理论与实践的结合。指导学生形成团队，并确定角色及角色任务。以企业产品设计引入项目，教师下发任务后，对任务目标及要点作相关介绍。学生对项目进行分析，了解完成任务需要具备的知识及能力，通过查阅资料及交流解决存在问题，准备需要的工具，并分工协作完成任务。教师在学生完成任务的过程中，适当辅导学生拓展思维并记录过程中所发现的问题，学生完成任务后，教师对完成过程及结果进行针对性点评。在这个过程当中，学生主动学习，协作学习，将学习的过程由模仿变成探索。教师虽然成了配角，但对于教学目标的实现依然重要。教师必须明确学生是否理解了任务要求，是否清楚自己的角色担当。当学生遇到学习困难的时候，教师必须具备足够的学识素养，才能应对各种不期而遇的问题。教师对于任务进度的把控也很重要，要及时提醒、激励。对于快速完成任务的团队，应予以表扬激励并提供拓展思考。 　　（五）教学评价
　　教学评价不再以期末考试为主，而应注重过程评价。对学生在完成每个项目时在团队中的表现进行监控，包括参与程度、合作能力、完成速度、贡献大小、项目完成质量等方面，其中参与程度指的是学生是否能够按照自己的角色分配，合理有效地完成相应角色任务，以及在任务完成过程当中的工作态度，参与热情等;合作能力包括沟通能力、组织能力、协调能力、适应能力、纠错能力等;完成速度指的是完成项目任务所需要的时间;贡献大小基本上由角色决定，建议在完成不同的项目时，学生团队的角色应进行轮换。除有教师评价外，还应该有自评，小组成员互评等评价构成。不过这一评价机制也有明显缺陷，就是主观评價过多，容易影响评价的公正性，准确性。因此，最终的考核结果将综合平时成绩（出勤情况及课堂问答表现等）、期末考试（闭卷，考题均为作图题）、项目完成情况考核等进行评定。如表3所示。其中项目完成环节的评价将综合教师评价、组内评价与自我评价，教师评价部分的评分依据如表4所示。
　　三、结语
　　过去，工程制图课程更多强调图样的表达与制图的技能，对于学生职业素养、创新能力方面的培养较为欠缺。教学方式以理论授课为主，评价主要根据期末考试成绩。基于CDIO理念对工程制图课程的教学大纲进行改革重构后，将更好地指导教师开展以学生为主体，以实践引导理论的教学活动，并通过更为全面的评价机制对学生的学习效果进行有效评估。
　　通过此次基于CDIO理念改革工程制图课程大纲，实践课程内容，总结CDIO理念中进行机械专业本科应用型人才培养过程中所需要的标准化的课程教学核心文件的经验。
　　以基于CDIO理念改革后的工程制图教学大纲为指导，在该课程的教学实践中取得了良好了效果，提高了学生的工程认知能力和实践能力，为学生尽快适应岗位需求打下了良好的基础。
　　参考文献：
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　　作者简介：张挺（1977—），男，瑶族，广西南宁人，北部湾大学高级讲师，主要从事机械工程专业的教学与科研工作。
　　何永玲（1967—），女，汉族，广西钦州人，北部湾大学教授，硕士生导师，研究方向为机械设计制造。
　　（责任编辑：御夫）
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