面向工程教育专业认证的课程教学改革

汤晓燕　云忠

[摘 要]依据工程教育专业认证标准，提出以解决复杂工程问题能力培养为核心的课程教学改革思路。以工程图学课程为研究对象，针对学生的能力要求、培养、考核做整体规划，在教学目标、教材建设、教学设计、教学方法、考核形式、评价标准等方面进行改革，采取的具体措施、实践经验可为兄弟院校相关课程的建设及教改提供借鉴与参考。

[关键词]工程教育专业认证；工程图学；教学改革；复杂工程问题

[中图分类号] TB23 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）05-0069-04

一、引言

高等工科院校各专业开展工程教育专业认证，是响应教育部号召，提升高等教育质量，推进工程教育国际互认的重要举措[1]。我国工程教育专业认证标准主要参考美国《华盛顿协议》[2]，其中新版标准对高校毕业生的12项毕业要求中有8条都提到复杂工程问题。国内清华大学林健教授就“如何理解和解决复杂工程问题”做了翔实的阐述[3]，主要包括：表达、分析、解决复杂工程问题，以及针对复杂工程问题进行实验设计、模拟、交流，并对开展科学研究等方面的能力提出了考核要求。

众所周知，培养学生解决复杂工程问题的能力不可能一蹴而就，应该循序渐进。国内大多数高校工程图学教学一般只注重基本知识技能的传授，没有针对学生的解决复杂工程问题的能力要求、培养、考核做整体规划，缺乏合理的教学设计，教学内容与真实生产实践脱节，考核不够全面，这使得学生设计的产品存在很多问题，绘制的图纸不规范。

从“工程教育专业认证”的视角[4]研究工程人才培养方式，可让我们找到弊端，剖析原因，从而探索出更好的课程改革路径。美国普渡大学、伊利诺伊大学、加州大学的工程图学课程采用独立开课；而加州理工大学则将其整合在计算机辅助设计、设计与制造等课程中。不论哪种方式，工程图学教育都是以培养解决复杂工程问题的能力为核心，有其明确的目标和思路。国内天津理工大学穆浩志等教师对照工程教育专业认证标准，构建了毕业要求指标点与工程制图课程的对应矩阵，并编制了相应的教学大纲[5]。北京工业大学李富平教师团队研究了以实践为先导的工程图学教学方式[6]。杭州电子科技大学郭艳等教师探讨了工程认证背景下工程图学课程如何提高教学质量的多种教学法[7]。这些研究尽管都取得了一些成绩，但就如何培养学生解决复杂工程问题能力的教学研究并不多。吸收、学习国内外先进经验，开展图学教学改革，就是要循序渐进地教会学生针对复杂工程问题，如何进行思考、分析，如何绘制复杂工程系统图纸，如何协同合作进行改进创新。

二、课程的教学改革

（一）教学改革目标

面向工程教育专业认证的工程图学教学改革，其特点就是以学生为主体，以解决复杂工程问题能力培养为核心，教学内容依照学生毕业要求做调整，教学师资、课程资源、实验配置尽可能满足学生學习目标的达成，并以学生学习效果来评价教学，通过反馈、总结来提高教学质量。

教学目标除专业知识及技能的传授外，更侧重教师如何引导学生主动学习，达到能综合运用工程图学及相关学科知识，表达、分析、解决复杂工程问题，并对其进行设计、改进及研究的目的，为学生毕业，以及将来从事相关设计、研发工作奠定基础。

根据各专业的毕业要求，工程图学课程的设置可分为机械类、近机类、非机类。采用分层次教学，机械类112学时，课程包括工程图学（Ⅰ）、工程图学（Ⅱ）、工程图学（Ⅲ）——机械产品测绘与设计；近机类、非机类专业的学生则只完成工程图学（Ⅰ）、（Ⅱ）部分的学习。表1列出了改革后机械类课程体系及教学目标。

（二）教材建设

原有教材内容过于理论化，只适合于传统教学，不适合现在以学生为中心的开放式的教学模式。新编教材内容参考中、美大学工程图学教材结构体系[8]，并依据专业认证要求做调整，调整包括以下几方面。

1.注重知识内容的实用性和综合性，将更多的学时和内容重点放在实用设计方法、设计技能以及设计过程的阐述上。

2.注重开放式教学理念的引入，在各章节设置“课程导学”“项目驱动”“课程拓展”“解题技巧”模块，引导学生自主、深入学习。

3.注重新媒体技术的引入，将二维码、AR技术、动画、视频等新媒体技术引入教材，学生可通过二维码扫描等方式了解相关的课内外知识。

4.注重国际化人才培养的需求，在教材中增加“国外典型制图标准及应用”，对涉及的专业术语均进行中英文介绍，以适应工业全球化的快速发展。

（三）教学安排及方案设计

在教学中通过创设有助于能力培养的学习环境来引导学生自主学习，注重实践知识的习得。具体的教学安排及方案设计如表2。

（四）教学方法

教师课前精心准备，课堂上借助多媒体课件、动画、视频等手段，采用启发、讨论、案例分析等教学方法来培养学生工程图学思维能力。

工程图学（Ⅰ）——侧重培养学生工程意识以及自主学习的能力，能对工程问题进行图形表达和识别。教学中通过课程导学、文献收集、课堂讨论、课外专题汇报等环节培养学生的学习兴趣。课外专题3人一组，协作完成资料收集、PPT制作、撰写授课报告和上台讲授，采用开放式选题，要求将工程图学相关知识点与生活实际相结合。

工程图学（Ⅱ）——侧重培养学生分析、解决复杂工程问题的能力。教师授课以实际工程案例、功能器件的结构为载体，讲解零部件表达方法、尺寸标注、技术要求等知识。学生的课外专题内容进一步扩宽，包括齿轮、弹簧的应用，XXX中的连接，装配的历史与发展，介绍一种身边的机械装置等。图1为机械1606班董一心同学代表小组上台讲授“锁的起源及发展”。

课堂实训、上机实训均采用项目式教学，以工程实际项目（如千斤顶、球阀、虎钳等）为驱动，教师将教学内容细化，加强过程指导、监督，让学生发现问题、解决问题，最终完成教学目标，让学生能熟练运用现代绘图工具正确表达、绘制复杂零、部件工程图。

工程图学（Ⅲ）（机械产品测绘与设计）——侧重培养学生设计、研发复杂工程系统的能力。采用项目式教学，以齿轮油泵为研究对象，要求学生分析讨论立式、卧式、三片式、高压、常压等各种形式齿轮油泵的优缺点，并就密封、联接、加大流量、降低噪音、绿色环保等设计相关问题作对比分析，学生2人一组，分组实践，对测绘的立式齿轮油泵做改进设计，撰写“XXX齿轮油泵的改进分析报告”。学生作品如图2、图3、图4所示。

三、課程的考核与评价

科学合理地评价学生解决复杂工程问题的能力，是保证学生自主学习的重要手段，也是准确诊断教学、发现不足、促进改革的重要保证。

按课程性质，考核分阶段并以多种形式进行，具体的教学要求及考核形式如表3所示。对于工程图学（I），将期末闭卷成绩占总评成绩的比例降低，由原来的70%降至50%，同时提高平时成绩所占的比重；对于工程图学（II）、工程图学（III），加强对平时作业、上机测试、问题分析、设计报告、专题研讨、小组答辩等的评分，并采用合理的权重系数来处理“平时过程性评价”和“期末结果性评价”的关系。

考核评价应重视学生能力和素质培养的过程，学期总评应根据学生完成的课程作业、专题调研报告、书面考试；课程的设计作品的独特性、创新性；以及学生撰写的综合性报告、小组答辩表现等进行综合评价。学生需要通过全过程参与、努力学习，在掌握了基本理论及相关知识，并具备了一定的解决复杂工程问题的能力后，才能合格。

本改革项目已在我校2015-2017级机械类约48个班级中推广，并得到了学生、专家、同行的好评，其多种开放的教学形式证明这对于工程图学课程来说是适合且可行的。

四、结束语

全国高校正在开展“双一流”建设，中南大学为建设一流学校、一流学科与国际接轨，各个专业都在进行工程教育专业认证。

我校图学教师团队，按照工程教育专业认证的毕业生能力要求，共同研究探讨，开展以解决复杂工程问题能力培养为核心的工程图学课程教学改革；将整体目标细化为各学习阶段应达成的具体目标，通过精心设计、合理安排、科学引导、规范考评，构建能力培养的学习环境，从而满足学生学习目标的达成。改革的经验对于提高教学质量，以及类似课程的教学改革都有借鉴意义，有助于我校机械工程专业早日实现工程教育国际互认，从而培养出更多国际化优秀工程人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 方峥.中国工程教育认证国际化之路——成为《华盛顿协议》预备成员之后[J].高等工程教育研究，2013（6）：72-76.

[2] 樊一阳.华盛顿协议对我国高等工程教育的启示[J].中国高教研究，2014（8）：45-49.

[3] 林健， 如何理解和解决复杂工程问题——基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016（5）：17-26.

[4] 姚韬，王红，佘元冠.我国高等工程教育专业认证问题的探究——基于《华盛顿协议》的视角[J].大学教育科学，2014（4）： 28-32.

[5] 穆浩志，薛立军，牛兴华. 工程教育专业认证背景下工程制图课程大纲的改革与实践[J].图学学报，2016（5）： 711-717.

[6] 李富平，杨文通，王建华. 面向机械类本科生以实践为先导的工程图学教学方式探讨[J].图学学报，2014（5）： 787-790.

[7] 郭艳，李宏，李宽彪. 工程认证背景下工程图学的教改探讨[J].时代教育，2017（5）：3-4.

[8] 江洪，张培耘，吴巨龙. 美国工程图学教材对我国图学教育改革和精品课程建设的启示[J].工程图学学报，2006（6）： 145-151.

[责任编辑：陈 明]