“四年不断线”制图能力培养的研究与实践

王 力

（南京理工大学紫金学院，江苏 南京210023）

工程图是生产中必不可少的技术文件，是在世界范围通用的“工程技术语言”。正确规范绘制和阅读工程图是一名工程技术人员必备的基本素质。因此，工程制图类课程是工科院校学生必修的专业基础课程，在培养学生作为创造性思维基础的空间想象力及构思能力和促进工业化进程等诸多方面发挥了重要的作用[1-2]。工程制图类课程包括制图基础知识、机械制图和机械拆装与测绘等系列课程，是与生产实际密切相关的课程，具有很强的实践性和实用性，完全契合独立学院应用型人才培养的目标定位。

然而，经过长期教学实践表明，对学生制图能力的培养存在两个显著的问题：一是传统的工程制图类课程教学体系建设思路只是停留在对教学方法、教学手段及教学模式的改变，理论与实践教学之间也只是简单的融合，各门课程的知识点仍然比较孤立，缺乏课程知识的系统性；二是工程制图类课程只是在大一年级开设，着重培养学生的空间想象力和逻辑思维能力，但缺少将工程制图与后续的专业课程相融合的关键环节，造成工程制图缺少配合要求、形位公差要求、技术要求等内容，学生秀而不实，这点在其机械设计基础课程设计及毕业设计工作中尤为突出。因此，如何将工程制图能力的培养贯穿学生的整个大学学习阶段，以培养学生必备的工程技术基本素质是丞待解决的问题。

近年来，学院围绕应用型大学办学定位，积极推进转型发展，实施“大类招生、分流培养”的人才培养模式，以促进应用型人才培养课程体系建设，并下发《关于新一轮人才培养方案的制订规程》的指导意见，组织全院教师开展新一轮人才培养方案的制定工作。在学院实施“大类招生、分流培养”的大背景下，笔者及其所在的教学团队以新一轮人才培养方案制定工作为契机，开展了基于“四年不断线”制图能力培养模式的研究工作，即借助课程教学、创新实践基地、学科竞赛以及技能认证等多个环节，将制图能力的培养贯穿到整个大学四年学习阶段，全面提升机械类专业学生的工程制图能力。

1 制图课程教学体系存在的问题

在学院发展初期，教学资源完全是依托母体学校的教学资源，包括人才培养模式、师资队伍和实验条件等，所以人才培养方案也是完全照搬母体学校的方案。教学实践结果表明，母体学校的制图课程教学均以理论知识为主，实践环节为辅的教学理念，完全与学院应用型大学的办学定位不相吻合，存在一系列问题和不足，主要表现在：

1.1 理论与实践学时分配严重不均

制图类课程主要分为机械类、近机类，学时数分别为88学时和48学时。以机械类专业为例，88学时分配是理论课时80学时，实践教学包括AutoCAD和零件测绘两个环节，只有8学时。理论课时主要是按照教材知识体系讲解画法几何、制图规范、制图基础知识、零件图和装配图等，AutoCAD和零件测绘只是起到辅助制图教学的功能，没有充分发挥课程的实践性和应用性的特点。教学实践结果表明，学生的尺规绘图能力得到了很大的锻炼，但是对手工草图和计算机绘图的能力缺乏锻炼，而且尺规绘图的锻炼多是来源于课本和习题集，选题单一、知识乏味，严重制约着应用型人才的培养。

1.2 课程体系不够完整

在人才培养方案中，制图类课程只是在大一年级得以体现。与制图能力培养相关的课程在后续的课程中很少体现，如AutoCAD、Creo/SolidWorks/UG/CATIA等绘图软件均没有开设。唯一与制图相关的课程只有机械设计基础课程设计，开设在大三第二学期。此时让学生利用制图基础知识完成二级减速器绘图工作，等于从头再来。因为学生对一年级的课程知识基本上处于空白状态，导致图纸质量较差，以致影响后期的毕业设计图纸质量。

1.3 教学方法和手段陈旧，没有体现对现代设计工具的应用

在教学过程中，还是以“黑板+粉笔”为主要教学手段，教学效率低下，严重影响教学进度和教学质量；教学形式单一，“满堂灌、一言堂”现象严重，难以充分调动学生学习的积极性和主动性；教学课堂组织不够科学，教学质量较差。

为了培养学生的应用能力，增强就业竞争力，在新一轮人才培养方案制定中，课题组成员通过走访高校和企业、网络平台，集体搜集材料，充分调研，了解当今社会对学生基本技能培养的要求，同时参考、学习其他高校在工程制图教学方面的成功经验，提出将制图能力培养贯穿到大学整个学习阶段，全面提升机械类专业学生的工程制图能力的培养模式。

2 “四年不断线”制图能力培养模式

以学院《关于新一轮人才培养方案的制订规程》为指导思想，围绕应用型人才培养目标定位，培养工程技术人员必备的基本素质为宗旨，构建制图类系列课程，并将创新实践、学科竞赛以及技能认证等环节融入到课程教学环节中，全方位培养学生的工程制图能力，具体构建框架如图1所示。

图1 “四年不断线”制图能力人才培养模式框架

2.1 建立制图类课程群，完善课程知识体系

现行的人才培养方案中，按照各专业对制图能力要求程度不同，工程图形学课程分为机类和近机类，课时分别为88学时和48学时。机类为机械工程和车辆工程专业开设，近机类为测控技术与仪器和工业工程专业开设。大类招生以后，机械工程、车辆工程和测控技术与仪器三个专业合并招生，统称为机械类，工业工程专业单独招生。为了能够在大一下学期完成学生分流工作，在新一轮人才培养方案中将《工程图形学》拆分为《工程制图基础知识》和《机械制图》，在原有的《AutoCAD》计算机绘图课基础上增开了《三维 CAD（UG/CATIA）》、《机械拆装与测绘》等实践类课程，具体实施计划如表1所示。

表1 课程体系实施计划

《工程图形学》课程主要任务是培养学生的空间想象力和创新思维能力，利用绘图工具完成手工绘图。教学内容主要是制图基础知识，采用以理论教学为主，实践教学为辅的教学方法。在制图理论教学的不同阶段加入不同的环节，使得制图教学更加生动、有趣。实践环节主要包括基础认知实验，即参观企业产品生产现场和学校教具室，让学生对制图课程有了直观理解和认识；三维模型绘图实验，即利用实物模型和平面图形相结合的方法，让学生得到直观训练，培养学生的空间想象力和创新思维能力。《AutoCAD》课程主要任务是培养学生计算机绘图能力，课程教学内容与制图课程中的标准件和常用件相结合，要求学生利用计算机绘图完成标准件和常用件的绘图工作。教学方法采用任务驱动式教学，将生产过程中遇到的典型零部件融入到实践教学中，使得学生能够熟悉AutoCAD绘图工具在机械产品设计中的具体应用。

《机械制图》课程主要任务是通过对机械产品中典型零部件和机构的理解和认识，培养学生识图、读图的能力。课堂组织采用“基于工作过程系统化”教学模式[3]，即要求学生在学习课程中完成一个完整的零件图和装配图测绘工作过程。零件图包括轴套类零件、盘类零件、叉架类零件和箱体类零件；装配图包括千斤顶、台虎钳、减速器和齿轮泵等装配图，进一步增强学生的绘图、读图能力。

《UG/CATIA》课程主要任务是让学生熟悉三维CAD技术，运用UG/CATIA建立零部件的三维模型，同时能够掌握2D-3D之间的图形转换知识，提升自身的制图能力。课堂组织依然采用“基于工作过程系统化”教学模式，即要求学生在学习过程中完成减速器、柴油发动机、齿轮泵等装配图的三维设计。

《机械设计基础课程设计》课程主要任务是培养学生理论联系实际的正确设计思想，提高综合运用已学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。课程选题摈弃传统的单一性、课题内容窄、设计手段落后等劣势，以应用能力培养为目标，提出选题多样化、现代设计工具应用、参数化设计训练及结构设计大赛相结合的课程设计教学方案[4]。

《机械拆装与测绘》课程主要任务是通过拆装与测绘环节，学生亲身参与动手拆、装部件，测绘零件，查阅机械工程手册，训练学生观察、动手和动脑的协调能力以及团队精神和相互协作能力。课程选题以机械实际产品为教学题材，提高学生综合运用专业理论知识分析和解决工程实际问题的能力。同时为毕业设计奠定良好和扎实的理论基础。

顶岗实践是培养学生应用能力最直接的途径[5]。毕业设计是检验学生在整个大学学习阶段掌握理论知识的真实水平的重要环节。近年来，学校大力推进产教融合、校企合作的人才培养模式。课题组以此为契机，开展与合作单位联合指导学生毕业设计，即采取“企业和校内”双导师模式。学生毕业设计课题来源于生产实际中遇到的工程问题，校内指导教师负责毕业设计文档的规范和归档工作，企业指导教师负责课题的研究工作，包括研究对象、研究内容及工程图样的技能训练，从而实现理论知识与工程实践无缝对接，为顶岗就业奠定了扎实的基础，达到三方共赢的目的。

2.2 组建创新实践基地，发挥学生主体作用

为了充分发挥学生的主观能动性和创新实践能力，根据各专业学生不同的知识背景组建科技社团，如3D动力社团、节能车队社团和浩辰杯社团。每个社团均有1-2名优秀学生担任社团负责人，主要负责组织社团的日常活动，包括招新工作、学科竞赛的动员以及校内选拔赛组织工作等。同时，每个社团聘请1-2名专业教师作为社团的指导教师，主要负责社团学员的选拔工作和学科竞赛的指导工作。每个社团建立一个QQ群，在全校范围内大力宣传3D的普及工作，掀起“学3D，我创造；学3D，我快乐”的学习热潮。

2.3 组织学科竞赛，做到以赛促学、以赛促教

近年来，学院下发《关于专业教师指导学生学科竞赛取得成果的奖励管理办法》，大力支持和鼓励专业教师指导学生参与各类学科竞赛，进一步提高了学生学习的主动性和积极性。在工程制图学科范围内，组织学生参与华东区大学生CAD技能大赛、全国大学生三维数字化创新设计大赛。每年5月份初，3D动力社团和浩辰杯社团的学生骨干配合专业教师在全校范围内开展二维和三维CAD制图校内选拔赛活动，主要为参加全国赛选拔人才，并对入选的团队和个人进行专业指导和强化训练，使得学生能够更好地掌握CAD技术，达到以赛促学的目的。同时，专业教师参与到学生的学科竞赛中，也能够与学生更好地互动交流，寻求适合学生的教学方法和手段，达到以赛促教的目的，进一步提升教师的教育水平和教学质量。

2.4 开展CAD技术认证，提升学生专业技能

为了提升学生CAD技术的专业技能，学院大力推进CAD技术认证工作。目前，与国家信息化工程师岗位技能认证中心合作，开展二维CAD工程师认证工作；与国家制造业信息化培训中心合作，开展三维CAD工程师认证工作。二维和三维CAD工程师认证工作均在学校计算机实训中心设立培训点和考点。为使得CAD技术认证工作得到学生、学校和社会的认可，学校与认证中心取得联系，建立培训基地，并每年选派1-2名专业教师参与认证中心的培训工作。参加完培训工作的专业教师必须具备CAD技术认证的讲师资格才能为学生开展培训工作，保证培训的有效性。对认证的考核，采用随机调取认证中心的考卷，考查学生掌握CAD技术的真实水平，并严格按照认证中心考核办法实施。

3 改革取得的成效

新一轮人才培养方案已经在15级348名学生中全面实施，目前已经进入毕业设计阶段。经过前期的实践教学表明，制图能力培养的各个阶段取得了显著成效，主要表现在：构建制图类课程知识体系，将制图能力培养贯穿到大学整个学习阶段，不断灌输工程图的概念，使得学生在学习过程中，不断接触到识图、读图和绘图的过程，提高学生对工程图重要性的思想意识。前期的制图课程学习往往对后期的制图类相关课程产生了积极的作用。如《机械拆装与测绘》课程是安排在第七学期，学生出勤率达到98.3%，得到了大幅度的提高，除了因病请假之外，基本没有出现旷课的情况，体现出高度的积极性和学习热情；在结果考核中，优秀率占17.5%，良好占35%，中等占37.5%，其余都是及格的学生，从而表现出大部分学生具有扎实的制图基础理论知识、现场应变能力和技术文件材料整理归档能力。参加各类创新实践基地的学生由原先基本无人报名参加，到现在一、二年级报名参加各类社团和学科竞赛的积极性越来越高，而且在各类学科竞赛中取得了优异的成绩。截止到目前，参加华东区大学生CAD技能大赛、全国大学生三维数字化创新设计大赛，并取得了省级奖项20多项、国家奖项10余项。专业教师参与到指导学生大赛过程中，积极申报制图类教改课题3项，主编应用型本科制图教材2部。二维CAD技能认证的学生几乎是全员参与，体现了高度的积极性和学习兴趣。最终CAD技能认证率达到90%以上，为就业实习增加了一份专业技能，拓宽了就业渠道。

4 总结

制图能力的培养在工科院校专业人才培养中占有重要的地位。课题组围绕应用型人才培养目标，结合学校转型发展的实际情况，提出“四年不断线”制图能力培养的教学模式，从课程群建设、创新实践基地建设、学科竞赛及技能认证等四个方面对人才培养过程进行改革与实践，并取得了显著的成效，为应用型人才培养提供了一定的参考价值。