基于成果导向教育的过控专业工程图学课程体系改革探索

杨晓红　刘平成　凌福林

摘要 工程图学课程是工科机械类学生必修的一门重要的技术基础课。基于成果导向教育（OBE）理念，从工程图学课程体系入手，分成模块进行改革探索，将专业装备的零部件及中等难度的装配件插进相应的知识体系，夯实基础，以满足过控专业（以建材装备方向为例）的专业需求，相信定会取得不同凡响的教学效果。

关键词 成果导向教育（OBE）；过程装备与控制工程专业；工程图学

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）08-0080-05

1 前言

成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）是1981年由美国学者William G.Spady提出的一种先进教育理念，一经提出便迅速发展，已成为美、英、加等国教育改革的主流理念。OBE指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。Spady认为，学习成果应当具备高质量的特点，不仅仅是一个分数或成绩，而应当是学生通过明确定义的教育过程所取得的最终顶峰成果，即学生通过某一阶段实践后所达到的最大能力。《华盛顿协议》已全面接受OBE教育理念，并将其作为工程教育专业认证的核心理念。目前，我国已全面启动工程教育专业认证，并已于2013年6月被接纳为《华盛顿协议》签约成员。以OBE教育理念引导工程教育改革，对我国推行专业教育与国际接轨，实现工程教育专业国际互认，提高我国高等工程教育的国际竞争力具有重要意义。

过程装备与控制工程专业在我国高等工程教育中具有重要地位，是一个涉及多学科的跨学科专业，也是一门综合性的应用学科，涉及机械工程、化学过程、生物工程、能源与动力工程、控制工程等学科，是以机械为主、工艺与控制为辅的“一机两翼”的复合型交叉专业。其中，过程装备与控制工程专业（建材装备方向）是以机械工程、材料工程和自动化为基础的交叉应用学科，本科教学所培养的是具有较扎实机械工程和控制工程等方面理论基础，且具有较强的工程实践能力和工程创新意识，能够从事建材、化工、能源、环保等过程装备及控制工程的设计和经营管理等工作的高级工程技术复合型人才，要求学生具备较扎实的工程技术基础知识和实践应用能力。

建材生产过程中对于水泥生产工艺、流程及建材装备的主要表达方式之一就是应用图纸，因此，熟练绘制和正确阅读图纸即为学生必须掌握的一项基本技能。结合专业培养目标，要求学生既要具备工程图学基础知识，还要掌握建材生产的平面布置图、工艺流程图、设备装配图及结构件布置图等。

工程图学课程是工科机械类学生必修的一门重要的技术基础课，也是各工科院校都极为重视的一门先导课程，实践性很强，其教学内容以图形为主，主要研究从三维抽象到二维，再由二维想象到三维的复杂转换过程，要求学生具备徒手绘制草图记录设计思维及应用计算机实现设计思想的能力，对培养学生的空间想象力和形象思维能力，以及对工程图样的绘制和阅读能力起到至关重要的作用，为后续的课程设计、毕业设计直至入职后的从业能力打下坚实的基础。因此，工程图学课程体系是否完备及其教学效果好坏，对学生的职业成长有着十分重要的意义。

2 过程装备与控制工程专业工程图学课程的教学现状

由于过程装备与控制工程专业（建材装备方向）隶属于机械工程学科，故长期以来，该专业方向的工程图学课程一直采用沿袭已久的机械大类的培养套路。

第一学期从画法几何模块的点、线、面的投影特性和作图入手，主要讲解基本几何体的截切和相贯、组合体的构型设计和视图表达、机件常用的表达方法等。该部分是机械制图模块的理论基础，强调徒手绘图和尺规作图。

第二学期进入机械制图模块，主要讲解标准件和常用件、零件图和装配图，要求学生学会查阅国家标准，熟练掌握多种标准件和常用件的规定画法，并能根据使用场合正确选用，能够读懂具有一定难度的零件图和装配图并能正确绘制；以三维造型和二维绘图等软件教学为主的CAD模块则根据各高校教学情况不同，分为全程融入式和独立成课式等模式紧密结合到工程图学课程教学中。该部分强调用三维软件造型和熟练绘制二维零件图与装配图的计算机绘图能力。其实践教学体系分为计算机上机实验和机械部件测绘课程设计。课程教学方法以多媒体为主，传统教学方法已经弱化；大多数高校因工程图学课时减少，授课方法仍以平铺直叙式和集中注入式为主，学生主要处于被动接受的学习状态。

近年来的教育实践证明，该工程图学课程体系已经成功地为机械行业培养了大批技术人才，取得了丰硕的教学成果。

3 现有过程装备与控制工程专业（建材装备方向）工程图学课程体系存在的问题

从近些年过程装备与控制工程专业（建材装备方向）毕业生入职单位反馈的信息分析来看，现有工程图学课程体系还存在下面一些问题。

1）现有课程体系只注重本课程的理论基础知识，未能及时将图学学科前沿的新发展和新动向融入进去，限制了学生的眼界，不利于激发学生的求知欲。

2）现有课程体系对建材行业的宏观发展和技术进步关注度低，教学内容相对笼统及陈旧，缺少对行业最新主流设备的介绍，不利于增强学生的学习兴趣，学生的专业素养没有得到及时更新。

3）现有课程体系缺乏双语元素。随着我国改革开放的进一步深化，国际经济技术交流日益频繁，加之我国建材产能已严重过剩，必须贯彻“走出国门”的市场战略原则，这就要求学生必须具备比较过硬的专业英语交流能力。而现实状况是原有课程体系的毕业生没有掌握行业专业技术词汇，更不了解工程图样的国际标准，看不懂外方订制加工的技术图纸，更无法与外方派驻的技术监理自由交流等。因语言障碍和翻译误会引发的跨国索赔和错失的工程合同签署机会已经到了令人扼腕痛心的地步。

4）现有课程体系与专业工程实践结合度差，缺少工程实例，毕业生入职后从事技术工作时出现图形表达不完善、设计结构件不合理、设备装拆不方便等。

5）现有课程体系的专业实训严重不足，学生观察力不强，动手能力差，导致学生普遍缺乏工程实践经验，工作上手慢，甚至出现对焊接结构件下料和设计不知所措的状况等。

6）现有课程体系虽已加入三维造型和二维绘图等CAD软件内容，但仍无法满足过程装备与控制工程各专业方向对所培养学生的特定行业需求。

总之，现有过程装备与控制工程专业（建材装备方向）工程图学课程体系的教学现状与企业界期待的工程图学教育效果存在巨大落差。原有课程体系导致学生工程实践不充分，综合应用能力较差，也是长期以来一直困扰高等工程教育界的共性首要问题。由于目前尚未有专门为过程装备与控制工程专业编写的工程图学教材出版，故教学中仍沿用机械大类的教材及教学模式。然而，从建材装备专业方向特点和复合型人才培养的视角出发，过程装备与控制工程专业与机械大类有很大差异。因此，基于成果导向教育理念（OBE），借鉴国外工程图学优秀教材先进的教学理念和模式，建设好作为重要教学资源的课程教学教材，探索一种既满足工程图学学科要求，又符合过程装备与控制工程专业特色的教学模式，非常必要又迫在眉睫。

4 成果导向教育（OBE）与传统工科教育的教学设计区别

传统工科教育遵循学科导向原则，从课程体系开始决定毕业要求，接着决定培养目标，再到需求。教学设计更加注重学科的需要，而在一定程度上忽视了专业的需求。成果导向教育（OBE）遵循的是反向设计原则，即从内部需求和外部需求开始，由需求决定培养目标，由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。成果导向教育是反向设计、正向实施，克服了传统工科教育一般只能满足工科教学规律和办学定位等内部需求，却难以满足国家、社会、行业和用人单位等外部需求的固有缺陷。

正向与反向设计过程如图1所示。基于成果导向教育理念（OBE），在新的工程图学课程体系中应更加注重专业需求，既要科学合理，又要有效支撑毕业要求所搭建的图学能力结构。

5 过程装备与控制工程专业（建材装备方向）工程图学课程体系改革构想及实践

基于以上叙述，按照过程装备与控制工程专业特色对工程图学学科知识的需求，应形成与行业技术纵向贯通，与专业实践前后衔接的教学新模式和工程图学课程新体系，如表1所示。

该体系能让学生及时了解本学科本专业前沿的动态发展及行业技术进步的最新成果，在每个模块循序渐进的学习训练中，逐步培养出学生的工程素养、实践意识和创新能力。新的工程图学课程体系始终注重理论与实践并重，其教学组织应以工程实践为基础，以专业产品的科学表达为核心。具体改革构想如下。

1）对机械大类而言，画法几何模块中的展开图部分教学已取消，但针对建材机械和化工装备中结构件众多的特点，如选粉机中的旋风筒、风管、管接头、内外锥体，磨机和烘干机的简体，化工设备中的球形罐等，均由钢板下料卷制并焊接而成，故新课程体系中，画法几何模块中的展开图部分教学非但不应取消，反而应当加强。

2）机械制图模块中，零件图和装配图的讲授应具备鲜明的建材装备专业方向特色：轴套类零件可选用选粉机的转子主轴或烘干机的传动轴为实例；盘盖类零件可选用磨机的中空轴和端盖为实例；叉架类零件可选用烘干机的扬料板和磨机内的活化环为实例；箱体类零件可选用破碎机或辊压机的机架为实例；装配图可选用选粉机的转子部件或磨机的隔仓板部件为实例，并补充设备工作原理及工程应用内容。只有将专业装备的零部件及中等难度的装配件插进相应的知识体系，夯实基础，才能满足过程装备与控制工程专业（建材机械方向）的专业需求。

3）由于学时少，知识点多，现有工程图学课程体系已将焊接一章去除。基于建材装备和化工设备以焊接结构件为主的特点，新的工程图学课程体系中应将焊接一章独立列出，从焊接工艺、焊机设备、焊缝种类及选用等入手，按照最新的国家标准，重点放在焊接结构件的正确工程图样的表示上，并应考虑下料和焊接工艺的成本以及焊接参数的正确选择，以应对毕业生就业后所面临的工程实践的挑战。

4）为了增加学生的工程实践经验，在新的工程图学课程体系的测绘实训环节中，应选用建材装备行业普遍使用的小型风机、锁风阀等真实部件供学生实时测绘。动手测绘前，教师应通过工艺布置图讲授这些部件的功用及应用场合，让学生了解其工作原理、用途及拆装顺序，增加学生的感性认识；测绘过程中，要求学生列出每类零件和标准件的明细表；对部件中可自主设计的零件，要求学生先徒手画草图构思，再应用三维软件进行构型设计，着重培养学生的动手能力和创新能力。

5）新的工程图学课程体系注重教学内容编排的多样性。为满足行业人才素质培养的要求，根据过程装备与控制工程学科发展的不同特点，新的课程体系涵盖面和适用面较广，既应有工艺布置图、焊接图、管道图、电路图，还应增加过程装备的部分结构设计及常用机械加工过程的介绍等内容。另在表达方法部分，应强调因专业的特定需求，与机械大类不同，建材装备和化工设备则较多地采用多次旋转、局部放大图和夸大画法，断开和分段画法，以及简化画法。

6）新的工程图学课程体系强调双语教学的必然性和紧迫性，主要教学内容均应有双语表达，侧重工程图样的国际标准介绍，列出国内与欧美主要工业国家工程图样的主要区别。由于欧美、日本等发达国家的工程图样采用“第三角投影”，而我国采用的是“第一角投影”，若没讲清两者的异同点，则学生很难接受国外图纸的表达方式，这对学生走出国门、接轨国际市场极为不利。在教学过程中，宜采用以“第一角投影”为主、“第三角投影”为辅，两者对照讲解的方法，使学生不仅加深对国内国外投影理论的理解，也能很快适应国外工程图样的画法。另在每个教学模块后均附有英语专业技术词汇表，并列出其音标和在本模块中的专业词义，以便于学生自学。在教学过程中，教师不必面面俱到，可根据重要性主次选讲教学内容。

7）随着目前过程装备与控制工程专业各分支行业正朝着淘汰落后产能方向发展，故业内主机和辅机也日益变成大容量和高规格，这也为二维工程图样的合理表达，尤其是绘图比例的正确选用带来挑战。在新的工程图学课程体系中，教师应通过图片和视频适时穿插介绍行业内的最新设备及工艺，如图2所示为出口欧洲的φ4.2 m×13 m中心传动球磨机筒体；采用真实工程案例教学法，以浅显易懂和生动有趣的教学方式开阔学生的眼界，调动学习兴趣，增强学生的工程素养，如图3所示为与大型球磨机配套的剖分式大齿圈，图为盐城工学院实习教师正在车间现场讲解大齿圈的结构及剖分式连接方式。

8）适当弱化三维软件的教学。新的工程图学课程体系以模块插入式和分段融入式安排AutoCAD和Pro/E等软件授课，使计算机绘图模块内容更加完整。将三维软件的实例以图例形式穿插于各教学模块中，教师只做适当介绍及演示，其内容以学生自学为主，以学生会用为度，不列入考核范围，以解决教学课时少而讲授内容多的矛盾。

盐城工学院从2009年起，先后在2009级、2010级、2011级过程装备和控制工程专业及2010级国际班学生中开展了新的工程图学课程体系试点工作。在实施过程中发现，新的课程体系拓宽了学生的视野，极大地增强了学生自主学习的积极性和自信心。从手工绘图到学习绘图软件，从制图测绘模型到进入企业车间接触真实设备，学生始终表现出浓厚的兴趣，争先恐后，跃跃欲试，动手能力和实践能力明显提高，工程图学课也从学生最怕上的课转变为最受欢迎的课程之一。从2009级和2010级毕业生的用工反馈看，用人单位普遍反映毕业生工程素质高，动手能力强，上手快，接地气，踏实肯干，能很快在企业部门独立开展工作，并能逐步接手外商的出口订单业务。

综上所述，基于成果导向教育（OBE）理念，新的工程图学课程体系多方位分层次拓展了现有的工程图学教学领域，进一步优化了课程体系，更加注重工程素质教育，加强了学生综合能力的培养，与行业的联系更加紧密，也更加满足过程装备与控制工程专业（建材装备方向）的专业需求。新的课程体系还在从以教师为中心组织教学向以学生为主体实施教学转变，从传统的满堂灌讲授型教学方式向学生自主学习、自发研究的学习方式转变等方面作了有益的尝试与探索。

6 结语

过程装备与控制工程专业（建材装备方向）不同于机械大类，遵循成果导向教育（0BE）的原则，结合其鲜明的专业特点，以专业产品的科学表达为核心，以加强专业实践为主线，对现有的工程图学课程体系进行改革探索，摸索出一种新的成熟的教学模式，更能满足专业特色的需求。成果导向的工程教育是一个持续改进的过程，为了满足不断变化的内外需求，本文提出的新的工程图学课程体系还具有柔性，以适应持续改进的需要；也同样适用于极具个性的其他工程专业分支，相信在今后的教学实践中定会取得不同凡响的教学效果。

（致谢：文中照片由江苏海建股份有限公司提供，特此致谢！）