工程教育專業認證背景下工程制圖OBE 教學模式的構建

劉元林，鄧定南，羅 聰，羅 威，蘇 泫

（嘉應學院 物理與電子工程學院，廣東 梅州 514015）

工程制圖課程是機械設計相關專業及測控技術與儀器專業的一門專業技術基礎課，在前期基礎課和后續專業課中起到承上啟下的作用.通過該課程的學習，能夠培養學生繪制和閱讀工程圖樣的能力、發現問題及解決問題的能力、進而達到解決復雜工程問題的能力，在培養符合新工科發展需要的新型工程人才方面起著重要作用[1-2].傳統工程制圖課程教學基本上是以教為主，教師主動教，但學生是被動的學，所以最終培養的學生并不能很好地滿足畢業要求；工程制圖OBE 教學突出以學生為中心，強調以學生的學為主，教師的角色逐漸轉變為指導、引導和幫助學生形成創造性思維、拓展視野，激勵學生自主性學習.因此在工程制圖課程教學過程中貫徹OBE 教學理念，實現以教師為中心向以學生為中心的轉變，突出以學生的學為主，構建工程制圖OBE 教學模式，對培養滿足新工科發展需要的和滿足社會發展需求的畢業生具有重要意義[3-5].

1 教學模式構建的必要性

傳統工程制圖教學主要以卷面考核為主，采用多班授課，突出教師的教，學生處于被動學習者位置，教學效果不理想.工程制圖OBE 教學重心由教師的教變為學生的學，采用小班授課，考核方式采用多角度、多層次的方式，以學生能夠真正學會、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 教學模式構建的必要性參考表

通過表1 對比可看出工程制圖OBE 教學改變了傳統教學中的學生被動學的不足，在教師指導、引導和幫助下激勵學生自發性學習，從而實現了教師和學生角色的互換，可實現學生能力培養及滿足畢業要求的目的.

2 教學目標重構

基于工程教育專業認證的工程制圖OBE 教學目標的重構，主要是根據工程教育專業認證對應的指標點中課程所支撐的指標點內容，及各指標點對學生能力培養的要求，突出以學生為中心，重點體現學生能力培養.對教學目標進行了重新梳理、整合，重構了4 個方面的教學目標.重構的教學目標使教師的精力重點放在指導、引導和幫助學生，激勵其自主性學習，突出OBE 教學理念.可使測控技術與儀器相關專業學生的工程制圖課程的學習更有目的性、針對性，為學生將來能從事工程設計、制造等相關工作提供技術支持.教學目標重構如下：

課程目標1：了解工程制圖的特點、工程制圖國家標準的權威性、工程制圖相關技術的發展趨勢，認真執行和貫徹國家標準，能合理分析工程圖樣的表達.

課程目標2：明確工程制圖的研究對象、性質和學習任務，掌握工程圖樣表達的基本要求和國家標準有關制圖的規定，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用于機械系統設計中，并進行表達方案比較.

課程目標3：了解標準件和常用件、零件圖和裝配圖等相關知識，逐步培養學生工程意識，通過資料查詢及運用現代信息技術等技能，達到理解零件和裝配體的初步表達方案、進行零件的結構、尺寸及裝配體的工作原理分析.

課程目標4：能夠綜合考慮設計、工藝、技術條件、經濟、環境保護等因素，進行中等復雜程度的機械零件的構型設計.具有良好的團隊協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，并能就相關問題清晰表達.培養學生理論聯系實際能力、工程實踐能力、空間構型能力、創業創新能力，逐步培養學生科學研究和實際工作能力.

3 課程對應的畢業要求

根據嘉應學院人才培養模式、辦學定位及測控技術與儀器專業學生畢業所應達到的綜合能力及素養要求，在充分調研和論證的基礎上制定了12 條畢業要求，并細分為30 個指標點.針對工程制圖課程對畢業要求指標點的支撐，制定了工程制圖課程教學目標與專業畢業要求指標點的對應關系，如表2 所示.

表2 工程制圖課程教學目標與專業畢業要求指標點的對應關系

4 教學模式的構建

根據工程制圖課程的特點、工程制圖課程對應的畢業要求及OBE 教學以學生為中心的教育教學理念，以學生為什么學、學什么、如何學、及學的如何為主線，構建了基于工程教育專業認證的工程制圖OBE教學模式，見圖1 所示.

圖1 工程制圖OBE 教學模式

（1）為什么學.課前通過工程制圖課程班級微信群或學習通發布預習信息，讓學生對所學內容及重難點內容預先了解和學習，通過學習本門課程可以達到繪制和閱讀工程圖樣的能力，可為后續課程學習、課程設計、學科競賽、畢業設計及從事專業技術工作的規范圖樣表達奠定堅實的基礎，從而可以實現課程教學目標和專業的畢業要求.通過課前預習還可明確通過本次課的學習可以學到什么，對課程內容有什么不明確的問題，實現上課時針對重點問題進行針對性解決和突破.

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

（3）如何學.根據學生能力培養的要求，工程制圖OBE 教學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課程內容提前給學生布置自學任務，讓學生主動去有目的性的學習.教師布置任務主要通過班級微信群、學習通等方式發布，學生接到教師指定學習任務后，根據要求利用網絡搜集資料、預習教材內容及學習整理有關問題，通過這種方式，學生可以提前進入學習環節，并且主動的去學習，可提高學習積極性和學習效果.

②課上階段.通過教學案例分析及教學模型展示，增強了學生求知欲、提高了學生的學習興趣，并能夠通過案例對所學知識的應用有大致了解和認識.同時通過觀察、研究模型，能夠直觀解決構型設計問題，能夠更加細致更加深入的了解所學內容.教師在講授過程中可結合實際內容的教學重點和教學難點及學生課前階段預習的反饋對內容進行適當調整.然后針對重要內容提出問題，將班級學生分組進行討論，并回答問題，小組內根據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.

③課后階段.為了加深對課上內容的理解，課后需要有針對性地布置作業，作業通過班級微信群或者是學習通進行發布.同時，為了鍛煉學生審讀及糾錯能力，還布置一定數量的互評作業，使所有同學都有機會多次查閱、批閱其他同學的作業.同時為了對所學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、讀圖或者尺寸標注類大作業，大作業可根據情況每人一題或者是每小組一題.為了提高學生學習興趣及擴充相關知識量，在每章講授結束后，在課后階段還通過網絡給學生發布擴展學習內容.為了及時解答學生學習中遇到的困惑，教師通過微信或學習通網絡平臺進行適時答疑.通過上述措施，激發了學生的學習興趣、提高了學生學習效果、也培養了學生的協作意識和團隊意識.

（4）學的如何.教師講授工程制圖課程后，學生的繪制、閱讀工程圖樣的能力有無提高，學的成效怎么樣，能否滿足專業培養的畢業要求，主要是通過畢業要求達成度評價來體現.工程制圖OBE 教學最后的教學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合的方法.達成度直接評價方法主要為基于課程目標達成評價的成績分析法，是以平時作業成績、平時測試成績、學生互評成績、期末考試試卷成績為評價基礎，根據課程目標達成度和課程在畢業要求指標點中的權重計算課程對畢業要求指標點的評價值.達成度間接評價方法采用基于學習者體驗的定性評價，采用問卷調查的方式進行.根據對畢業要求指標點支撐的權重，折算進行定量分析，如表3 所示.

表3 工程制圖OBE 教學評價機制構建表

課程達成度計算方法如下：

問卷調查的內容主要包括學生聽課效果、對教學模式的評價、學習興趣是否提高、喜歡哪些教學環節、有什么建議等，通過調查問卷獲得有效反饋信息，輔助進行教學評價.

通過上述評價方式可以看出工程制圖OBE 教學模式的評價科學合理，課程達成度期望值設為0.7，教學實踐后，通過上述評價方式，最后評價結果為達成.

5 實施效果

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