工程教育专业认证背景下工程制图OBE 教学模式的构建

刘元林，邓定南，罗 聪，罗 威，苏 泫

（嘉应学院 物理与电子工程学院，广东 梅州 514015）

工程制图课程是机械设计相关专业及测控技术与仪器专业的一门专业技术基础课，在前期基础课和后续专业课中起到承上启下的作用.通过该课程的学习，能够培养学生绘制和阅读工程图样的能力、发现问题及解决问题的能力、进而达到解决复杂工程问题的能力，在培养符合新工科发展需要的新型工程人才方面起着重要作用[1-2].传统工程制图课程教学基本上是以教为主，教师主动教，但学生是被动的学，所以最终培养的学生并不能很好地满足毕业要求；工程制图OBE 教学突出以学生为中心，强调以学生的学为主，教师的角色逐渐转变为指导、引导和帮助学生形成创造性思维、拓展视野，激励学生自主性学习.因此在工程制图课程教学过程中贯彻OBE 教学理念，实现以教师为中心向以学生为中心的转变，突出以学生的学为主，构建工程制图OBE 教学模式，对培养满足新工科发展需要的和满足社会发展需求的毕业生具有重要意义[3-5].

1 教学模式构建的必要性

传统工程制图教学主要以卷面考核为主，采用多班授课，突出教师的教，学生处于被动学习者位置，教学效果不理想.工程制图OBE 教学重心由教师的教变为学生的学，采用小班授课，考核方式采用多角度、多层次的方式，以学生能够真正学会、促进提高能力为目的[6-8]，二者对比见表1.

表1 工程制图OBE 教学模式构建的必要性参考表

通过表1 对比可看出工程制图OBE 教学改变了传统教学中的学生被动学的不足，在教师指导、引导和帮助下激励学生自发性学习，从而实现了教师和学生角色的互换，可实现学生能力培养及满足毕业要求的目的.

2 教学目标重构

基于工程教育专业认证的工程制图OBE 教学目标的重构，主要是根据工程教育专业认证对应的指标点中课程所支撑的指标点内容，及各指标点对学生能力培养的要求，突出以学生为中心，重点体现学生能力培养.对教学目标进行了重新梳理、整合，重构了4 个方面的教学目标.重构的教学目标使教师的精力重点放在指导、引导和帮助学生，激励其自主性学习，突出OBE 教学理念.可使测控技术与仪器相关专业学生的工程制图课程的学习更有目的性、针对性，为学生将来能从事工程设计、制造等相关工作提供技术支持.教学目标重构如下：

课程目标1：了解工程制图的特点、工程制图国家标准的权威性、工程制图相关技术的发展趋势，认真执行和贯彻国家标准，能合理分析工程图样的表达.

课程目标2：明确工程制图的研究对象、性质和学习任务，掌握工程图样表达的基本要求和国家标准有关制图的规定，掌握多面正投影基本原理及画法、正等轴测投影的基本原理及画法、机械零件的综合表达方案的对比选择及全面表达，将绘制和阅读工程图样的原理和方法应用于机械系统设计中，并进行表达方案比较.

课程目标3：了解标准件和常用件、零件图和装配图等相关知识，逐步培养学生工程意识，通过资料查询及运用现代信息技术等技能，达到理解零件和装配体的初步表达方案、进行零件的结构、尺寸及装配体的工作原理分析.

课程目标4：能够综合考虑设计、工艺、技术条件、经济、环境保护等因素，进行中等复杂程度的机械零件的构型设计.具有良好的团队协作意识和表达沟通能力，能够就相对简单、工程上比较常见的机件给出正确的表达方案，并能就相关问题清晰表达.培养学生理论联系实际能力、工程实践能力、空间构型能力、创业创新能力，逐步培养学生科学研究和实际工作能力.

3 课程对应的毕业要求

根据嘉应学院人才培养模式、办学定位及测控技术与仪器专业学生毕业所应达到的综合能力及素养要求，在充分调研和论证的基础上制定了12 条毕业要求，并细分为30 个指标点.针对工程制图课程对毕业要求指标点的支撑，制定了工程制图课程教学目标与专业毕业要求指标点的对应关系，如表2 所示.

表2 工程制图课程教学目标与专业毕业要求指标点的对应关系

4 教学模式的构建

根据工程制图课程的特点、工程制图课程对应的毕业要求及OBE 教学以学生为中心的教育教学理念，以学生为什么学、学什么、如何学、及学的如何为主线，构建了基于工程教育专业认证的工程制图OBE教学模式，见图1 所示.

图1 工程制图OBE 教学模式

（1）为什么学.课前通过工程制图课程班级微信群或学习通发布预习信息，让学生对所学内容及重难点内容预先了解和学习，通过学习本门课程可以达到绘制和阅读工程图样的能力，可为后续课程学习、课程设计、学科竞赛、毕业设计及从事专业技术工作的规范图样表达奠定坚实的基础，从而可以实现课程教学目标和专业的毕业要求.通过课前预习还可明确通过本次课的学习可以学到什么，对课程内容有什么不明确的问题，实现上课时针对重点问题进行针对性解决和突破.

（2）学什么.对于每一堂课都要进行有针对性的教学设计，为提高学生的学习兴趣，每堂课在正式讲课之前先引入教学案例，通过案例分析让学生了解本次课都学什么内容，并通过教师讲解使学生进一步了解所学内容的特点、教学重点及教学难点，并列举该内容在生产加工中的实例，让学生明确学习该内容的重要性.在授课过程中利用模型辅助教学，通过学生对模型的观察加深对所讲内容的了解，然后通过启发式教学引导学生去思考、去讨论、去总结，培养学生具有主动思考、主动学习、主动发现问题并解决问题的能力.为了突出学生学习的自主性，将班级按人数、按开课前的学情分析分为若干小组，每组选一个组长，对关键知识点进行小组讨论，由组长进行小组内归纳总结，最后教师根据学生小组内讨论仍难以解决的问题再进行重点讲解和辅导.

（3）如何学.根据学生能力培养的要求，工程制图OBE 教学模式将工程制图授课过程分为课前阶段、课上阶段及课后阶段.

①课前阶段.课前阶段指正式授课之前的时间段，这个阶段主要由教师根据课程内容提前给学生布置自学任务，让学生主动去有目的性的学习.教师布置任务主要通过班级微信群、学习通等方式发布，学生接到教师指定学习任务后，根据要求利用网络搜集资料、预习教材内容及学习整理有关问题，通过这种方式，学生可以提前进入学习环节，并且主动的去学习，可提高学习积极性和学习效果.

②课上阶段.通过教学案例分析及教学模型展示，增强了学生求知欲、提高了学生的学习兴趣，并能够通过案例对所学知识的应用有大致了解和认识.同时通过观察、研究模型，能够直观解决构型设计问题，能够更加细致更加深入的了解所学内容.教师在讲授过程中可结合实际内容的教学重点和教学难点及学生课前阶段预习的反馈对内容进行适当调整.然后针对重要内容提出问题，将班级学生分组进行讨论，并回答问题，小组内根据贡献情况进行生生评价，然后教师进行点评，并记录每组成绩，作为本门课程期末考核成绩的一部分，最后留出3 分钟时间由教师进行归纳总结.

③课后阶段.为了加深对课上内容的理解，课后需要有针对性地布置作业，作业通过班级微信群或者是学习通进行发布.同时，为了锻炼学生审读及纠错能力，还布置一定数量的互评作业，使所有同学都有机会多次查阅、批阅其他同学的作业.同时为了对所学知识点进行巩固提高，每一章通常布置一道综合性较强的绘图、读图或者尺寸标注类大作业，大作业可根据情况每人一题或者是每小组一题.为了提高学生学习兴趣及扩充相关知识量，在每章讲授结束后，在课后阶段还通过网络给学生发布扩展学习内容.为了及时解答学生学习中遇到的困惑，教师通过微信或学习通网络平台进行适时答疑.通过上述措施，激发了学生的学习兴趣、提高了学生学习效果、也培养了学生的协作意识和团队意识.

（4）学的如何.教师讲授工程制图课程后，学生的绘制、阅读工程图样的能力有无提高，学的成效怎么样，能否满足专业培养的毕业要求，主要是通过毕业要求达成度评价来体现.工程制图OBE 教学最后的教学效果评价主要采用达成度直接评价和达成度间接评价相结合的方法.达成度直接评价方法主要为基于课程目标达成评价的成绩分析法，是以平时作业成绩、平时测试成绩、学生互评成绩、期末考试试卷成绩为评价基础，根据课程目标达成度和课程在毕业要求指标点中的权重计算课程对毕业要求指标点的评价值.达成度间接评价方法采用基于学习者体验的定性评价，采用问卷调查的方式进行.根据对毕业要求指标点支撑的权重，折算进行定量分析，如表3 所示.

表3 工程制图OBE 教学评价机制构建表

课程达成度计算方法如下：

问卷调查的内容主要包括学生听课效果、对教学模式的评价、学习兴趣是否提高、喜欢哪些教学环节、有什么建议等，通过调查问卷获得有效反馈信息，辅助进行教学评价.

通过上述评价方式可以看出工程制图OBE 教学模式的评价科学合理，课程达成度期望值设为0.7，教学实践后，通过上述评价方式，最后评价结果为达成.

5 实施效果

通过教学实践表明工程制图OBE 教学模式可实现教师和学生角色的互换，学生在教师指导、引导和帮助下，激励其自主性学习，提升学生教学效果，突出学生的综合能力培养，学生解决复杂工程问题的能力得到了锻炼，同时学生学习兴趣显著提高，课程考核效果理想，较好地支撑了毕业要求指标点.在课程教学中鼓励和指导学生积极参加科技创新活动及学科竞赛等，学生工程设计能力、图样表达能力、工程意识及实践动手能力都有明显提升.指导的学生2021 年结题大学生创新创业项目6 项（省级1 项、校级5 项），2022 年获批“攀登计划”科技发明制作类省级重点项目1 项、获批大学生创新创业项目4 项（省级2 项、校级2 项）、获批“益苗计划”—广东志愿服务组织成长扶持行动项目1 项.本成果现已在我校精密机械与仪器设计、误差理论与数据处理等相关课程的教学中进行了推广，均取得了较好的效果.