任务驱动式应用型本科机械制图CAD课程教学模式探索

孙梦馨 冯勇 郑璐恺 方锡武

[摘 要] 现代工业领域对应用型人才的需求急劇增加，为了提高学生的实践应用能力及科学素养，在传统的本科机械制图CAD课程中引入了任务驱动式的教学模式，以“块与属性”这一学习模块为例，探索从课前网络自学，到课上教师直观演示，再到科研项目子任务布置，学生分组认领项目任务，师生互动交流合作完成不同梯级的任务并由学生进行完成情况汇报，最后由教师总结，提炼重点与难点的创新课堂模式。实践效果证实，在机械制图CAD课程中采用任务驱动式教学符合工程教育认证的要求，贴近00后大学生的个性与思维，提升了课堂教学效率，值得进一步推广运用。

[关键词] 任务驱动式教学;机械制图;应用型人才

[基金项目] 南京工程学院高层次引进人才科研启动基金（YKJ201901）与江苏省青蓝工程优秀教学团队资助的研究成果

[作者简介] 孙梦馨（1989—），男，江苏常州人，博士，南京工程学院机械工程学院讲师（通信作者），主要从事精密驱动、机械设计研究;冯 勇（1975—），男，重庆人，博士，南京工程学院机械工程学院院长，教授，主要从事先进制造、机械工程研究。

[中图分类号] G642.41    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0247-03    [收稿日期] 2019-09-20

一、引言

近年来，由于国内新兴工业领域对高素质、应用型人才的需求急剧增加，高等教育在提升学生专业性的同时，越来越注重培养学生的应用性、职业性与实践性。为此，国外诸多院校以培养高学历的专门型人才为目标，推出了备受好评的双元制高等教育模式下的应用科技大学“学士”。新的培养模式对学生的理论水平与实操经验提出了更高的要求，需要学生在完成基础理论知识学习的基础上，具备独立完成科研或工程项目的能力，在工业产品开发的工程中融入创新思维以及变革意识[1]。近年来，国内院校针对早先重理论轻实践的教学状态也进行了相关的改革，一方面从源头上，加强了教师队伍的实践教学水平，另一方面从教学内容上，在教学大纲的修订中引入了更多地以工程应用为导向的课程，在课程理论知识教学的基础上，增加了更多的实践教学环节以及校企联合工程活动[2，3]。

在传统课堂中引入任务驱动式的教学模式，是应用型大学课程改革的主要手段之一。传统课程作为课程改革的主战场，是改革成效的试金石[4，5]。本文以我校机械工程领域专业本科机械制图课程CAD教学模式的探索为例，分析了适应新形势的教学策略，介绍了运用于CAD课堂中的任务驱动式教学[6]的具体实施方式以及教学实例。

二、工程教育对机械制图CAD课程的要求

工程制图课程是将理论与实践高度结合的经典工学基础课程，对照工程教育以及本校机械专业学生毕业需要具备的指标点，并结合课程自身的发展趋势，该课程在实施中需要着重培养学生的以下能力。

1.培养学生的空间思维、识图、绘图的工程实践能力，并且将工程制图专业知识应用于实际工程机械装备、智能制造装备等领域解决相关复杂工程问题。

2.能够将工程机械装备、智能制造装备等复杂问题转化为工程制图可以表达的形式，从图纸中分析得到有效结论。

3.能够针对工程应用，进行特定需求设计，绘制图纸，并在图纸设计中体现创新意识。

4.能够使用现代工程工具和信息技术工具，例如二维三维CAD建模软件对装备制造过程进行建模、预测、模拟和优化。

三、00后学生群体特点与相应教学策略

机械制图CAD课程的学生对象主要是大一学生，他们已经具有了机械制图的基础知识，然而对于复杂的工程图的识别与绘制能力还较为欠缺，机械专业知识薄弱。在开展应用型人才教育的过程中，需要对新入学的00后学生群体特点有大概的了解。结合课堂实践教学，总结该学生群体特点主要包括：第一，新生代的学生普遍关注国家大事，具有渴望成功的心态，然而做事时缺乏耐性，缺少严谨治学的作风;第二，刚走出高中的学生对于枯燥的理论知识学习感到厌倦，更喜爱进行动手实践操作性的学习;第三，受应试教育思想的影响，本科低年级学生的自学能力还比较差，需要老师进行适时的引导，小组合作学习能力比较强。

针对新学情，在机械制图CAD课程教学中制定了针对性教学策略，可以分为四个层面。

1.从思维层面上，做到因材施教。其含义在于，根据不同学生的认知水平、学习能力以及自身素质，选择适合学生特点的学习方法来进行针对性的教学。具体到课程教学上，可以在课前布置自学测验，根据测验结果，对学生进行分组，选择有梯度、难度各异的项目任务分配给不同的组别完成。

2.从理念和方法层面上，做到理实结合。其含义在于，在工程教育中，强调理论和实践相结合，针对具体工程背景，向学生介绍相应制图理论知识。具体到实践课堂上，可以讲科研项目分割为易于实施任务教学的工程实践案例，在理论知识教学的基础上，以学生为主题展开任务驱动式教学。

3.从手段和过程层面上，做到由浅入深。其含义在于，在课堂教学中，通过一些简单的基本操作入手，循序渐进，逐步启发学生深入理解掌握进阶知识。具体到教学单元上，以CAD中“块与属性”一节的教学为例，可以由学生熟悉的、感兴趣的图形引入“块与属性”的基本操作方法，通过多个工程实例的讲解，加深学生对整节课中的重点难点的理解，掌握块命令以及属性编辑的使用方法。

4.从结果层面上，做到融会贯通。其含义在于，在完成基本教学后，启发学生在熟练掌握课堂知识的基础上，针对具体的工程案例熟练调用所学知识点。具体到教学形式上，可以通过不同任务布置，组织学生开展分组竞赛法，合作与竞赛并举，使学生在动手实践的过程中主动的转化、吸收所学知识，最终达到能灵活应用所学知识应对不同的工程问题的效果。

四、任务驱动式教学具体方法

為了更好地开展实施任务驱动式的教学，在工程教育要求学生需要具备的能力以及上节四个层面的教学策略的指引下，总结并采用了以下一系列任务驱动式的教学方法。

1.课前自学法。通过微课、雨课堂、蓝墨云班课等在线教育平台在课前提供自学材料，布置自学任务，通过习题的设置来检测学生对新旧知识的掌握程度。

2.直观演示法。在课堂上通过与学生密切相关的实际例子引入新课（如动漫人物的CAD绘制方法等），直观的进行知识的讲授与操作的演示，通过学生感兴趣的话题以及简单的操作引起学生学习的兴趣。

3.任务教学法。从课题组承担的科研项目中分割部分与CAD制图相关的子任务，由老师阐述任务背景，明确任务的执行对象，和学生一起探讨解决问题的思路。探讨结束后，形成难度梯度不同的子任务，由学生分组领取任务完成。

4.互动式教学法。学生分组认领不同的任务后，合理分工，合作完成任务，并在课堂上进行展示，教师在每组学生展示完后，予以适当的点评，提炼该任务中的重点与难点。教师按照每组学生完成任务的时间以及完成质量进行评分，作为课程的形成性评价内容之一。

五、任务驱动式的教学设计实例

以机械制图CAD教学中“块与属性”一节的内容为例，说明任务驱动式教学方法的具体设计。

1.通过网上课程的自学，掌握“定义图块”的方法与步骤，学完后完成网上的课前小测试，题目类型可以包括新知识的选择题和旧知识的应用题，教师在网上检查学生习题完成情况，在课上予以讲评，并根据题目完成情况对学生进行分组。

2.提出问题“如果要绘制多个造型类似的动漫人物，逐个绘制既耗时又容易引起错误，如何解决这一难题。”引导学生思考解决办法，引入CAD中的块功能，在课堂上演示利用块进行动漫人物的重复绘制，并加以改变图形比例/标注等操作，总结块操作的优点。

3.提出任务。进行比例流量阀的工程图绘制。首先在课堂上进行比例流量阀的实物展示，大致说明其工作原理以及发展趋势，接着对现有比例流量阀在局部进行修改，引入创新设计的过程。将整个的绘制任务分割为三个难度梯级不同的子任务：例如：一星任务，运用块与属性命令在溢流阀上盖中添加表面粗糙度符号;二星任务，运用块与属性命令在工程图标题栏中添加可编辑信息;三星任务，运用动态块命令在零件图上添加不同类型的粗糙度符号。

由教师解释每个任务的执行对象以及实质，探讨解决问题的思路。然后分好组的学生分别认领准备解决的任务，合作完成任务，在完成任务过程中，教师在课堂上与学生进行互动交流，随时关注各组任务进度。

4.各组完成任务后，在课堂上进行展示，教师给予评价，并且针对表面粗糙度以及工程图标题栏的国家标准进行知识的学习与回顾，根据任务完成中的具体操作，提炼块与属性的创建、保存、插入、应用、编辑、修改、管理等重点与难点内容，最后总结并布置相关制图作业，对所学知识进行回忆与巩固。

整节课的课堂教学设计流程如下图所示。

六、结语

实践证明，通过对传统的机械制图CAD课堂进行变革，采用任务驱动式教学的模式，极大地调动了学生学习的积极性，提升了整体教学效果，在推进学生掌握基础理论知识以及基础操作的同时培养了学生在遇到复杂工程问题时探索、设计、分析、求解的能力。在任务的设置上考虑了根据学生能力进行分组，认领适合于自身基础与素质的梯级任务，做到了因材施教。在完成任务的过程中，锻炼了学生的团队合作能力、语言表达能力以及实践创新精神，为培养符合工程教育要求的高素质应用型人才打下了基础。

参考文献

[1]郑雷，周海，陈青，等.地方工科院校学科建设模式与应用型人才培养[J].大学教育，2018（6）：144-146.

[2]雷菊珍.专业认证背景下机械制图教学方法改进探讨[J].当代教育实践与教学研究，2017（10）：245-246.

[3]张中伟，吴立辉，朱登洁，等.工程教育专业认证背景下的《机械制造技术基础》课程教学改革与实践[J].教育现代化，2019，6（24）：68-71.

[4]王寅.角色扮演在互动课堂教学中的应用实践[J].教育教学论坛，2017（18）：186-187.

[5]贾丙辉，冯勇，薛小强.主题探究模式下专业基础课有效教学方法探讨[J].科技资讯，2015，13（16）：157-158.

[6]刘红梅.任务驱动式案例教学法的构建与应用[J].江苏高教，2016（4）：71-73.