張洪軍 李旭艷 呂瑩 江樹鎮(zhèn)

摘? 要 基于OBE教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，明確專業(yè)對(duì)課程學(xué)習(xí)成果的要求，建立支撐學(xué)習(xí)成果的課程體系，細(xì)化課程目標(biāo)。通過課程作業(yè)、試卷、實(shí)踐報(bào)告等教學(xué)環(huán)節(jié)，依托慕課、微課、在線課程和VR虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，建立工程圖學(xué)教學(xué)新體系。

關(guān)鍵詞 OBE;工程圖學(xué);教學(xué)改革;新工科;金課;慕課;微課

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）22-0086-03

Research and Practice on Teaching Reform of Engineering Gra-phics based on OBE//ZHANG Hongjun， LI Xuyan， LYV Ying， JIANG ShuzhenAbstract Based on the OBE teaching concept， the students as the center and learning achievements as the guide， the requirements of?the major on the learning achievements of the course are clarified， the?course system supporting the learning achievements is established， and the course objectives are detailed. A new teaching system of engineering graphics is established through teaching links such as course assignment， test paper and practice report， relying on MOOC， micro class， online course and VR virtual reality technology.

Key words OBE; engineering graphics; teaching reform; new engi-neering; golden courses; MOOC; micro lecture

1 前言

人才培養(yǎng)是高等學(xué)校的根本任務(wù)。成果導(dǎo)向教育（OBE）提出的能力導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向、需求導(dǎo)向被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向[1]。工程圖學(xué)課程是一門以圖形為研究對(duì)象、用圖形來表達(dá)設(shè)計(jì)思維的學(xué)科，作為工程教育的先導(dǎo)課程，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)具有重要的地位和作用[2]。工程圖學(xué)的教學(xué)效果直接影響學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，是培養(yǎng)工科拔尖創(chuàng)新型人才的重要基礎(chǔ)平臺(tái)。結(jié)合教育部提出的新工科和金課建設(shè)要求，按照新一代工程師的培養(yǎng)要求，工程制圖課程體系改革勢(shì)在必行[3]。

嶺南師范學(xué)院工程圖學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展基于OBE理念的工程圖學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐，以畫法幾何與機(jī)械制圖、工程制圖課程為載體，借鑒哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校的教學(xué)理念和模式，以問題解決為主要目的，將學(xué)生作為一切活動(dòng)開展的中心，強(qiáng)化師生互動(dòng)和實(shí)踐教學(xué)，構(gòu)建以課內(nèi)教學(xué)為主，第一課堂與第二課堂相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合的圖學(xué)課程教學(xué)新體系，適度解決了學(xué)時(shí)壓縮、圖學(xué)專任教師少、實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)需求脫節(jié)、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等困擾工程類基礎(chǔ)課教學(xué)的難題。加深和鞏固學(xué)生對(duì)工程圖學(xué)理論知識(shí)的理解，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐技能，幫助學(xué)生掌握探知未知世界的方法，更主要的是能增強(qiáng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力。通過不斷更新教育教學(xué)模式和教育理念，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

以大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新競(jìng)賽、廣東省CAD技能競(jìng)賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽等賽事作為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的平臺(tái)，提出“以賽促學(xué)、以賽促教、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)口號(hào)，構(gòu)建課程改革、實(shí)踐教學(xué)及學(xué)科競(jìng)賽一體化的人才培養(yǎng)新模式?；贠BE理念的教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2 基于OBE理念的工程圖學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐

按照工程教育認(rèn)證的要求，教學(xué)過程就是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過程，建立持續(xù)有效的改進(jìn)機(jī)制，才能持續(xù)改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)，滿足畢業(yè)要求[4]。

以需求為導(dǎo)向，豐富教學(xué)內(nèi)容? 為了適應(yīng)新工科的人才需求，圖學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生更具創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和空間想象能力為教學(xué)目標(biāo)。圖學(xué)課程教學(xué)不斷穿插二維圖形與三位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，無論讀圖與畫圖都離不開三維實(shí)體，教學(xué)內(nèi)容如圖2所示。將三維數(shù)字化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入課堂教學(xué)，利用各種三維建模軟件、虛擬仿真平臺(tái)降低相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如講解組合體的組成教學(xué)內(nèi)容時(shí)，直接在三維軟件中進(jìn)行操作，使學(xué)生快速理解。

明確專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)成果的要求，建立支撐學(xué)習(xí)成果的課程體系，細(xì)化課程目標(biāo)，落實(shí)課程教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，包括課程考核標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)進(jìn)行跟蹤與評(píng)估，保證達(dá)到課程要求，從而達(dá)到畢業(yè)要求，通過對(duì)學(xué)習(xí)過程的評(píng)估記錄，證明學(xué)生能力的達(dá)成。根據(jù)該課程的知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。通過設(shè)計(jì)作業(yè)、試卷、報(bào)告等形式，表達(dá)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，從而檢驗(yàn)教學(xué)效果，進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

1）作業(yè)。圍繞課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)作業(yè)的題型，包括作圖題、分析題、填空題以及設(shè)計(jì)類題目，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力。

2）考試?？荚囋囶}的內(nèi)容和形式能夠反映學(xué)生相關(guān)能力，即課程目標(biāo)要求的達(dá)成情況。

以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，改革實(shí)踐教學(xué)體系? 針對(duì)本課程理論嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，以注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的OBE教育理念為先導(dǎo)，以突出學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)為核心，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，展開相關(guān)實(shí)踐教學(xué)。

在繪制組合體三視圖的練習(xí)過程中，將理論模型與實(shí)際零件進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生建立起工程設(shè)計(jì)思維，培養(yǎng)形象思維能力（如圖3所示），提高學(xué)生將空間思維想象成模型、變成圖形，進(jìn)而制作成原型的能力。

理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，從零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝分析、零部件的功能分析等過程，將前期學(xué)習(xí)的理論知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用緊密結(jié)合，通過閱讀零件圖、裝配圖的工程應(yīng)用過程，使學(xué)生建立起所學(xué)知識(shí)間有機(jī)的聯(lián)系，并基于圖學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)得出正確結(jié)論，最后讀懂機(jī)械圖。在零件圖繪制和裝配體測(cè)繪環(huán)節(jié)，采用企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的零件，將基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

以“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為手段，搭建自主學(xué)習(xí)平臺(tái)? “互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展促使教學(xué)手段不斷翻新，PPT、多媒體、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂、VR虛擬技術(shù)等，教學(xué)節(jié)奏加快。教學(xué)手段的不斷更新，帶動(dòng)的高效率是否能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量？分析手段如何運(yùn)用是關(guān)鍵，教學(xué)方案的設(shè)計(jì)是保證教學(xué)改革質(zhì)量具有實(shí)效性的關(guān)鍵[5-6]。嶺南師范學(xué)院工程圖學(xué)團(tuán)隊(duì)以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)成效驅(qū)動(dòng)為目標(biāo)，進(jìn)行教學(xué)方案設(shè)計(jì)，如圖4所示。

教學(xué)改革的總體思路是精講基礎(chǔ)理論、加強(qiáng)實(shí)踐、配合專業(yè)需要布置作業(yè)、增加輔助教學(xué)資源、利用雨課堂和VR立體教材調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。線下教學(xué)精講理論，解題步驟板書演示。線上教學(xué)采用北京理工大學(xué)的《工程圖基礎(chǔ)及數(shù)字化構(gòu)型》和《機(jī)械制圖及數(shù)字化表達(dá)》慕課資源，實(shí)現(xiàn)自主式、交互式學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。重點(diǎn)應(yīng)用視頻教學(xué)、單元測(cè)試模塊，經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，取得良好效果，學(xué)生成績(jī)顯著提高。

教材采用VR技術(shù)，學(xué)生通過手機(jī)客戶端可以隨時(shí)打開虛擬場(chǎng)景的立體圖，極大地豐富了工程圖學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。學(xué)生課下通過掃描教材中二維碼鏈接微課視頻，鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，采用天津大學(xué)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室——面向機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)的工程圖學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生完成基本立體和組合體虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（圖5）。通過這些新技術(shù)手段的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得良好的效果。

以學(xué)科競(jìng)賽為平臺(tái)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)? 學(xué)生的創(chuàng)新能力是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的重要指標(biāo)點(diǎn)[7]。在全國(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、三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、廣東省CAD技能大賽以及大創(chuàng)項(xiàng)目中，都離不開工程圖學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和制圖手段。充分利用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行方案的確定，零件的虛擬加工、裝配仿真、運(yùn)動(dòng)仿真和有限元仿真等，不僅能檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)圖學(xué)知識(shí)的掌握情況，也可以提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。學(xué)生的作品在各類課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步完善，取得很好的成績(jī)。如學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽的獲獎(jiǎng)作品——無線智能剃須刀（圖6），通過大創(chuàng)項(xiàng)目的資助進(jìn)行了進(jìn)一步完善，3D打印出樣機(jī)，發(fā)表了相關(guān)的論文，使學(xué)生學(xué)會(huì)了自主思考、獨(dú)立分析、綜合判斷，以便找到解決問題的方法，提高綜合能力。

3 結(jié)語

基于OBE理念的工程圖學(xué)教學(xué)改革貫徹了“成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念，從2018年起，經(jīng)過兩年的摸索與實(shí)踐，每年有200余名嶺南師范學(xué)院工科學(xué)生從中受益。新教學(xué)體系未以學(xué)習(xí)成績(jī)作簡(jiǎn)單對(duì)比來衡量教學(xué)效果，更關(guān)注學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)效果和作業(yè)完成的質(zhì)量以及學(xué)生測(cè)繪和參賽作品的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整、持續(xù)改進(jìn)。教學(xué)改革與實(shí)踐過程中以課堂講授為主線，線上線下相結(jié)合、師生互動(dòng)相結(jié)合，使工程圖學(xué)課程教學(xué)逐步實(shí)現(xiàn)從以教師為主體的滿堂灌課堂過渡到開放課堂，從重基礎(chǔ)知識(shí)的課堂走向知識(shí)和能力并重的課堂，為培養(yǎng)企業(yè)和社會(huì)需要的工程技術(shù)人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]李揚(yáng)，葉夢(mèng)琦，蘇駿，胡軍安.基于OBE理念的學(xué)科競(jìng)賽創(chuàng)新培養(yǎng)模式研究[J].教育教學(xué)論壇，2019（8）：105-106.

[2]張京英，楊薇，佟獻(xiàn)英，等.構(gòu)建基于OBE的立體化制圖教學(xué)新體系[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2019（1）：201-206.

[3]張京英，佟獻(xiàn)英，楊薇.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代圖學(xué)教育現(xiàn)狀調(diào)查與研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2017（6）：919-924.

[4]白柳.三維構(gòu)形與工程制圖相融合的研究與教學(xué)實(shí)踐[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2015（2）：117-122.

[5]史艷紅，劉華洲.“混合式”工程圖學(xué)課程研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2017（5）：785-788.

[6]于勇，趙罡，李亞初.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程圖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2018（1）：175-178.

[7]于海燕，彭正洪，何援軍，等.工程圖學(xué)內(nèi)涵的變化與發(fā)展[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2018（5）：990-995.