以学生高质量发展为导向的课程教学改革

刘强 耿金萍 戴前进 魏明

［摘 要］党的二十大报告将教育、科技与人才概念联系在一起，明确指出要强化人才支撑，全面提高人才自主培养质量，办好人民满意的高等教育。高质量人才培养核心是“学以致用”，为此，课题组设计了以学生高质量发展为导向的新的教学思路，针对工程制图与CAD课程目前存在的课时少、任务重等问题，对其教学方法与内容进行了改革研究，通过创新的全生命周期教学模式，将课堂、课外与社会锻炼有效串联，提升了工程制图与CAD课程教学质量，达到了高质量教学目的，建立了高质量教学体系。

［关键词］高质量发展；工程制图与CAD；全生命周期教学

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）09-0070-05

党的二十大报告对高等教育提出了高质量发展要求，将教育、科技、人才融合在一起进行统筹安排，对我国高等教育人才培养提出了新要求。要坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略，这也就意味着高等教育在培养人才方面要牢牢结合科技实践，不仅要在理论教学上进行创新，更要在实践教学上进行升级[1-2]。在培养人才时不能与社会脱节，要紧密结合社会科技创新体系、企业技术应用体系，让学生毕业后可跟上社会发展步伐，创造社会价值[3-4]。

工程制图与CAD课程是一门科研与实践密切联系的课程，实用性强。通过课程理论教学，可以锻炼学生空间想象力，为后续课程设计、毕业设计、学科竞赛等实践类教学活动打好基础[5-6]。为了培养全面发展的应用型人才，需要对工程制图与CAD课程内容与教学方法进行创新改革[7-8]。

一、教学现状与存在的问题

大多高校将工程制图与CAD课程分为机械类、土木类和电子类等课程。高校根据学院发展情况进行课时的分配[9]，但是由于目前新兴专业课不断出现，譬如新能源、大数据、人工智能等，导致工程制图与CAD课程学分被大大压缩[10]。同时，由于课程对后续课程设计、毕业设计、各类竞赛及实习就业起到支撑作用，因此课程教学内容要越来越丰富，即增加实用知识点。课时的严重压缩与高质量的课程产出成为该课程教学中的矛盾。

工程制图与CAD课程一般在新生入学后即进行授课，部分大一学生对大学学习方式与环境尚未熟悉，学习进度较慢，部分学生在对空间几何绘制知识的学习中存在困难，甚至出现直至大四仍对工程制图三维空间概念不理解的情况。因此，如何在短时间内让大一学生掌握空间几何图形绘制知识点是要继续研究的内容。

工程制图与CAD是一门与实践紧密结合的课程，对三维空间图形的绘制直接与产品设计关联[11]。当前，一些授课教师缺乏企业工作经历，仍以理论教学为主，仅仅讲授基本的点、线、面绘制方法，忽视了课堂学习与企业产品设计的联系，无法激发学生的学习热情，教学效果不佳。在高质量发展背景下，教师必须牢牢结合企业实际应用，采用产教融合等手段，让学生能运用理论解决实际问题。让学生真正做到“学以致用”是课程教学的目标。

二、基于高质量发展需求的教学改革

很多高校在教育领域进行了高质量教学与科研的发展规划。工程制图与CAD作为传统专业基础课，对其进行教学改革势在必行。

（一）教学内容改革

随着时代发展，企业对学生的素养要求也越来越高。课题组从课程思政、产品设计、三维设计软件等方面进行课程内容的拓展，在为谁培养人才、培养什么样的人才、怎样培养高质量人才方面作进一步研究。

1.思政元素的融入

将思政元素融入工程制图与CAD课程教学设计中，挖掘绘图方法的选择、绘图步骤的论证和工艺分析方面中的思政元素；将思政元素融入设计型实验中，让学生自己设计实验的步骤和方法；将思政元素融入课程的理论教学、实践教学中，培养学生的科学精神。通过本课程教学， 培养学生的科学思维、 理性思维、辩证思维和科学精神。党的二十大报告明确提出要坚持为党育人、为国育才，课程思政元素的加入大有必要。融入思政元素后的部分非机械类专业课程教学安排如表1所示。

2.以实际产品设计为导向的教学内容改革

工程制图与CAD课程内容繁多，在课时严重压缩情况下，必须对一部分教学内容进行删减。以机电类专业为例，在实际工矿企业中开展产品设计时，往往需使用三维软件，比如CROE、SOLIDWORKS等，在做斜视图的时候很容易实现操作，不需要依靠AutoCAD进行绘制，因此可以对“轴测视图绘制”章节内容进行删减，保留较为简单的“正轴测图绘制”内容即可。在绘制产品实际图纸时，相贯线一般是用于简化与估算的，并且实际中也常常以圆柱体与圆柱体进行相贯设计，比如三通类零部件等，所以可以对“相贯体三视图绘制”章节内容进行删减，保留易于学生理解的“圆柱体相贯线画法”内容即可，这样既节省学时，又不影响学生在后续使用中的操作。

其他专业的工程制图与CAD课程也应以实际产品设计为导向，适当删减教学内容，缓解学时压缩带来的压力，当然也可根据当下企业实用绘图软件流行趋势，进行一些新颖内容的补充。

3.融合三维制图软件知识点的教学内容改革

目前，很多企业利用三维制图软件进行产品设计，例如工程机械领域的CROE与SOLIDWORKS、汽车设计中的CATIA、工艺设计中的UG等。在目前的教学体系中，部分教师仅仅介绍AutoCAD软件的使用，仍然停留在二维制图层面，不利于学生知识面拓展。可以将三维制图软件的基本操作如拉伸、切除、旋转及工程图绘制穿插在课内上机实验中，这样可以激发学生学习兴趣，解决部分学生空间想象力不足的问题，加快学习进度，便于学生毕业后快速进入工程师角色。不同学院的教学可以根据各自的就业领域选择一款三维制图软件作为穿插教学即可，感兴趣、有动手能力的学生可以根据自身情况，自主选择后期继续学习三维制图软件深层次知识，这对其后续参加竞赛大有裨益。

（二）教学方法改革

由于教学内容的增减，为了适应新形势下教学要求，课题组丰富了工程制图与CAD课程教学手段，让学生充分利用课上、课下时间，完成高质量学习。

1.线上闯关与线下OBE理论相结合

采用课前线上闯关、课中（线下）基于OBE理论开展翻转课堂教学、课后线上继续闯关的方法。

课前设计线上预习学案，学生按照学案，利用碎片化时间以弹性的方式进行闯关式预习，利用电脑或手机进行视频学习并进行答题测试，闯关通过才能继续学习。

课中（线下）基于OBE理论，运用混合式教学方法开展翻转课堂教学，解决线上教学缺少创新性、高阶性及具有挑战性内容的问题，例如尺寸标注的方法总结，三面投影中点、线、面的投影规律，局部视图剖切最佳位置选择，三维制图软件基础知识等。这样可以充分利用课堂时间，帮助学生解决学习难题。课中（线下）开展翻转课堂教学时，以问题为导向，采用边讲边评、同伴讲解、同伴问答、同伴点评、小组讨论、边做边评，以及生产演示法、合作学习法、探究法等混合式教学方法。

由于课中（线下）课堂时间有限，课题组设置了课后线上测试充电加油闯关。当学生不满意自己的成绩时，可“充电加油” 再学习，学生必须认真学习，才能通过“ 闯关” 得以晋级。课后作业设置了团队合作闯关，不善合作的学生所评的分数不会被系统采纳，甚至会被降级，以此培养学生的团队协作精神。

2.基于三维制图软件的“降维打击”式教学改革

工程制图教学中，部分学生空间想象力不足，当教师讲解稍微复杂的视图投影时，超60%的学生对课堂知识理解不够透彻。此时，教师可以利用三维制图软件如PROE，借助其工程制图模块进行反演，让学生在短时间内理解讲授内容，达到事半功倍的效果。同时，可以让学生多掌握一门软件的使用方法，在短学时内掌握较多知识。

3.基于全生命周期的教学改革

工程制图与CAD是一门可以贯穿学生整个职业生涯的技能型课程，因此要将其融入学生学习生涯各个阶段。大一阶段，学好工程制图与CAD课程基础知识。大二、大三阶段，可以利用所学到的技能参加各种竞赛，例如华东区大学生CAD应用技能大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、大学生创新创业类比赛等。此外，很多学院采用产教融合模式，与企业紧密联系，让一部分学生到企业进行设计培训，一般企业会将枯燥重复的制图工作交给学生完成。大四阶段，很多学生进入企业实习，有机会接触到实际产品设计，这个时期，鼓励学生大胆尝试利用CAD进行产品制图与设计，继续跟踪学生实际应用情况。同时，很多学院采用“实习加就业”模式，许多学生在企业表现良好，获得就业机会，就业率整体提高。全生命周期教学模式如图1所示。

三、教学改革实践效果

（一）课内改革效果

课程采用了以学生高质量发展为导向的教育理念，考核方式也发生了变化，降低了卷面考试权重，加大了实验考试比重，上机实验题目结合企业实际产品设计要求，并增加三维制图软件绘图练习。上机实验分为8次，以企业新产品设计项目为导向，紧扣教学大纲，实现产教融合，教学思路如图2所示。实施新考核方式一年来，学生动手能力明显增强，期末考试平均成绩提高4.6分，优秀率提高5个百分点，无不及格学生。

（二）课外活动能力拓展效果

对于学生来说，大一学年结束意味着工程制图与CAD课程的课堂学习训练结束，为了更好地掌握课程知识，在大二学年可以将课堂所学知识运用于课外的一些教学活动中，比如各种竞赛、课程设计等。以“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛为例，学生在设计参赛作品实物时，可以利用所学的工程制图与CAD课程中的二维及三维制图知识对其进行设计和优化，因这种竞赛创新性较强，采用自学的CAD知识对其修改优化将非常方便。以其中一个比赛项目“一种新型光伏发电充电车棚”为例，学生采用大一所学的CAD三维拓展知识进行了实物设计，并利用CAE拓展知识对其进行了受力分析，验证设计可行性，效果较好。设计分析图如图3所示，该项目获得当年竞赛国家级银奖。

（三）企业实训

大部分学生在大三、大四学年会陆续进入企业实习或培训，此时学生可以加入校企联合课题组开展学习，也可以直接加入企业项目组进行产品设计培训。教师继续跟踪学生工程制图与CAD课程学习与实践情况，指导并督促学生将所学知识运用到实际生产中去，激发学生的学习积极性，增强学生信心。以某校企合作项目为例，教师指导学生参与共同设计一款大蒜自动播种机，该播种机最终得以投入生产与销售，产生社会效益，实现了将课堂CAD知识运用到企业产品实际设计与生产中的目标，为学生走上工程师岗位做好准备。

四、结语

课题组以学生高质量发展为导向，构建了全生命周期教学模式，并以工程制图与CAD课程为例，进行了教学改革，促进学生全方位发展。以徐州工程学院物理与新能源学院为例，考研录取率上升了17.7%，考取北京大学、南京大学、东南大学等学校的人数有较大幅度的提升。同时，学生在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等比赛中屡获佳绩，毕业生就业率达到100%。今后还需进一步加强产教融合，提升实践教学水平，培养高质量科技型人才。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 毛丽， 李峻. 党的十八大以来中国特色职业教育发展的政策历程、成就与经验[J]. 教育与职业， 2022（21）：13-20.

[2] 蒋有录， 刘华， 刘景东. 工程教育认证背景下的专业核心课程改革及建设[J]. 中国大学教学， 2022（12）：37-40.

[3] 郭广军， 李昱， 刘亚琴. 高质量职业本科教育的教育目标、关键特征及推进策略[J]. 教育与职业， 2022（22）：44-47.

[4] 张建桃， 曾莉， 韦婷婷. 基于市场需求的工业工程专业课程设置[J]. 高等工程教育研究， 2022（3）：67-73.

[5] 杨莉， 郝育新， 刘令涛. 工程教育专业认证背景下《工程制图》课程教学改革研究[J]. 图学学报， 2018，39（4）：786-790.

[6] 王力. “四年不断线”制图能力培养的研究与实践[J]. 装备制造技术， 2019（2）：236-239.

[7] 穆浩志， 王晓菲， 蔡兵， 等. 基于“互联网+”的《工程制图》课程CAD上机实验教学研究与实践[J]. 图学学报， 2017，38（5）：772-778.

[8] 赵来平， 黎杰， 单小洋， 等. 新工科背景下产学合作的云计算课程教学改革[J]. 高等工程教育研究， 2022（6）：111-115.

[9] 曹洁洁， 吴健， 赵志平. 基于应用型人才培养的近机械类专业工程制图课程教学改革：以三维构形设计在基本体和组合体的应用为例[J]. 常熟理工学院学报， 2022，36（5）：111-115.

[10] 袁恩先. 融合三维CAD技术的“工程制图”课程教学改革探讨[J]. 化工时刊， 2022，36（9）：50-52.

[11] 杨万理， 王宁， 王广俊. 土木工程计算机绘图教学改革研究与实践[J]. 图学学报， 2020，41（2）：319-324.

［责任编辑：苏祎颖］