基于成果導(dǎo)向教育的過控專業(yè)工程圖學(xué)課程體系改革探索

1、 基于成果導(dǎo)向教育的過控專業(yè)工程圖學(xué)課程體系改革探索 楊曉紅劉平成凌福林Summary 工程圖學(xué)課程是工科機(jī)械類學(xué)生必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。基于成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，從工程圖學(xué)課程體系入手，分成模塊進(jìn)行改革探索，將專業(yè)裝備的零部件及中等難度的裝配件插進(jìn)相應(yīng)的知識(shí)體系，夯實(shí)基礎(chǔ)，以滿足過控專業(yè)（以建材裝備方向?yàn)槔┑膶I(yè)需求，相信定會(huì)取得不同凡響的教學(xué)效果。Key 成果導(dǎo)向教育（OBE）；過程裝備與控制工程專業(yè)；工程圖學(xué)：G642.3 ：B：1671-489X（2016）08-0080-051 前言成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE）是1981年由美國

2、學(xué)者William G.Spady提出的一種先進(jìn)教育理念，一經(jīng)提出便迅速發(fā)展，已成為美、英、加等國教育改革的主流理念。OBE指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。Spady認(rèn)為，學(xué)習(xí)成果應(yīng)當(dāng)具備高質(zhì)量的特點(diǎn)，不僅僅是一個(gè)分?jǐn)?shù)或成績(jī)，而應(yīng)當(dāng)是學(xué)生通過明確定義的教育過程所取得的最終頂峰成果，即學(xué)生通過某一階段實(shí)踐后所達(dá)到的最大能力。華盛頓協(xié)議已全面接受OBE教育理念，并將其作為工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念。目前，我國已全面啟動(dòng)工程教育專業(yè)認(rèn)證，并已于2013年6月被接納為華盛頓協(xié)議簽約成員。以O(shè)BE教育理念引導(dǎo)工程教育改革，對(duì)我國推行專業(yè)教育與國際接軌，實(shí)現(xiàn)工程教育專業(yè)國

3、際互認(rèn)，提高我國高等工程教育的國際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。過程裝備與控制工程專業(yè)在我國高等工程教育中具有重要地位，是一個(gè)涉及多學(xué)科的跨學(xué)科專業(yè)，也是一門綜合性的應(yīng)用學(xué)科，涉及機(jī)械工程、化學(xué)過程、生物工程、能源與動(dòng)力工程、控制工程等學(xué)科，是以機(jī)械為主、工藝與控制為輔的“一機(jī)兩翼”的復(fù)合型交叉專業(yè)。其中，過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）是以機(jī)械工程、材料工程和自動(dòng)化為基礎(chǔ)的交叉應(yīng)用學(xué)科，本科教學(xué)所培養(yǎng)的是具有較扎實(shí)機(jī)械工程和控制工程等方面理論基礎(chǔ)，且具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新意識(shí)，能夠從事建材、化工、能源、環(huán)保等過程裝備及控制工程的設(shè)計(jì)和經(jīng)營管理等工作的高級(jí)工程技術(shù)復(fù)合型人才，要求學(xué)生具備

4、較扎實(shí)的工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用能力。建材生產(chǎn)過程中對(duì)于水泥生產(chǎn)工藝、流程及建材裝備的主要表達(dá)方式之一就是應(yīng)用圖紙，因此，熟練繪制和正確閱讀圖紙即為學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)基本技能。結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生既要具備工程圖學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，還要掌握建材生產(chǎn)的平面布置圖、工藝流程圖、設(shè)備裝配圖及結(jié)構(gòu)件布置圖等。工程圖學(xué)課程是工科機(jī)械類學(xué)生必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是各工科院校都極為重視的一門先導(dǎo)課程，實(shí)踐性很強(qiáng)，其教學(xué)內(nèi)容以圖形為主，主要研究從三維抽象到二維，再由二維想象到三維的復(fù)雜轉(zhuǎn)換過程，要求學(xué)生具備徒手繪制草圖記錄設(shè)計(jì)思維及應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和形象思維能力，以及

5、對(duì)工程圖樣的繪制和閱讀能力起到至關(guān)重要的作用，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)直至入職后的從業(yè)能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，工程圖學(xué)課程體系是否完備及其教學(xué)效果好壞，對(duì)學(xué)生的職業(yè)成長(zhǎng)有著十分重要的意義。2 過程裝備與控制工程專業(yè)工程圖學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀由于過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）隸屬于機(jī)械工程學(xué)科，故長(zhǎng)期以來，該專業(yè)方向的工程圖學(xué)課程一直采用沿襲已久的機(jī)械大類的培養(yǎng)套路。第一學(xué)期從畫法幾何模塊的點(diǎn)、線、面的投影特性和作圖入手，主要講解基本幾何體的截切和相貫、組合體的構(gòu)型設(shè)計(jì)和視圖表達(dá)、機(jī)件常用的表達(dá)方法等。該部分是機(jī)械制圖模塊的理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)徒手繪圖和尺規(guī)作圖。第二學(xué)期進(jìn)入機(jī)械制圖模塊，主要

6、講解標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖和裝配圖，要求學(xué)生學(xué)會(huì)查閱國家標(biāo)準(zhǔn)，熟練掌握多種標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的規(guī)定畫法，并能根據(jù)使用場(chǎng)合正確選用，能夠讀懂具有一定難度的零件圖和裝配圖并能正確繪制；以三維造型和二維繪圖等軟件教學(xué)為主的CAD模塊則根據(jù)各高校教學(xué)情況不同，分為全程融入式和獨(dú)立成課式等模式緊密結(jié)合到工程圖學(xué)課程教學(xué)中。該部分強(qiáng)調(diào)用三維軟件造型和熟練繪制二維零件圖與裝配圖的計(jì)算機(jī)繪圖能力。其實(shí)踐教學(xué)體系分為計(jì)算機(jī)上機(jī)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械部件測(cè)繪課程設(shè)計(jì)。課程教學(xué)方法以多媒體為主，傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)弱化；大多數(shù)高校因工程圖學(xué)課時(shí)減少，授課方法仍以平鋪直敘式和集中注入式為主，學(xué)生主要處于被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)。近年來的教育實(shí)

7、踐證明，該工程圖學(xué)課程體系已經(jīng)成功地為機(jī)械行業(yè)培養(yǎng)了大批技術(shù)人才，取得了豐碩的教學(xué)成果。3 現(xiàn)有過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）工程圖學(xué)課程體系存在的問題從近些年過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）畢業(yè)生入職單位反饋的信息分析來看，現(xiàn)有工程圖學(xué)課程體系還存在下面一些問題。1）現(xiàn)有課程體系只注重本課程的理論基礎(chǔ)知識(shí)，未能及時(shí)將圖學(xué)學(xué)科前沿的新發(fā)展和新動(dòng)向融入進(jìn)去，限制了學(xué)生的眼界，不利于激發(fā)學(xué)生的求知欲。2）現(xiàn)有課程體系對(duì)建材行業(yè)的宏觀發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步關(guān)注度低，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)籠統(tǒng)及陳舊，缺少對(duì)行業(yè)最新主流設(shè)備的介紹，不利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)沒有得到及時(shí)更新。3）現(xiàn)有課程體系缺

8、乏雙語元素。隨著我國改革開放的進(jìn)一步深化，國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)交流日益頻繁，加之我國建材產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩，必須貫徹“走出國門”的市場(chǎng)戰(zhàn)略原則，這就要求學(xué)生必須具備比較過硬的專業(yè)英語交流能力。而現(xiàn)實(shí)狀況是原有課程體系的畢業(yè)生沒有掌握行業(yè)專業(yè)技術(shù)詞匯，更不了解工程圖樣的國際標(biāo)準(zhǔn)，看不懂外方訂制加工的技術(shù)圖紙，更無法與外方派駐的技術(shù)監(jiān)理自由交流等。因語言障礙和翻譯誤會(huì)引發(fā)的跨國索賠和錯(cuò)失的工程合同簽署機(jī)會(huì)已經(jīng)到了令人扼腕痛心的地步。4）現(xiàn)有課程體系與專業(yè)工程實(shí)踐結(jié)合度差，缺少工程實(shí)例，畢業(yè)生入職后從事技術(shù)工作時(shí)出現(xiàn)圖形表達(dá)不完善、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件不合理、設(shè)備裝拆不方便等。5）現(xiàn)有課程體系的專業(yè)實(shí)訓(xùn)嚴(yán)重不足，學(xué)生觀察

9、力不強(qiáng)，動(dòng)手能力差，導(dǎo)致學(xué)生普遍缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作上手慢，甚至出現(xiàn)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件下料和設(shè)計(jì)不知所措的狀況等。6）現(xiàn)有課程體系雖已加入三維造型和二維繪圖等CAD軟件內(nèi)容，但仍無法滿足過程裝備與控制工程各專業(yè)方向?qū)λ囵B(yǎng)學(xué)生的特定行業(yè)需求。總之，現(xiàn)有過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）工程圖學(xué)課程體系的教學(xué)現(xiàn)狀與企業(yè)界期待的工程圖學(xué)教育效果存在巨大落差。原有課程體系導(dǎo)致學(xué)生工程實(shí)踐不充分，綜合應(yīng)用能力較差，也是長(zhǎng)期以來一直困擾高等工程教育界的共性首要問題。由于目前尚未有專門為過程裝備與控制工程專業(yè)編寫的工程圖學(xué)教材出版，故教學(xué)中仍沿用機(jī)械大類的教材及教學(xué)模式。然而，從建材裝備專業(yè)方向特點(diǎn)和復(fù)合

10、型人才培養(yǎng)的視角出發(fā)，過程裝備與控制工程專業(yè)與機(jī)械大類有很大差異。因此，基于成果導(dǎo)向教育理念（OBE），借鑒國外工程圖學(xué)優(yōu)秀教材先進(jìn)的教學(xué)理念和模式，建設(shè)好作為重要教學(xué)資源的課程教學(xué)教材，探索一種既滿足工程圖學(xué)學(xué)科要求，又符合過程裝備與控制工程專業(yè)特色的教學(xué)模式，非常必要又迫在眉睫。4 成果導(dǎo)向教育（OBE）與傳統(tǒng)工科教育的教學(xué)設(shè)計(jì)區(qū)別傳統(tǒng)工科教育遵循學(xué)科導(dǎo)向原則，從課程體系開始決定畢業(yè)要求，接著決定培養(yǎng)目標(biāo)，再到需求。教學(xué)設(shè)計(jì)更加注重學(xué)科的需要，而在一定程度上忽視了專業(yè)的需求。成果導(dǎo)向教育（OBE）遵循的是反向設(shè)計(jì)原則，即從內(nèi)部需求和外部需求開始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，

11、再由畢業(yè)要求決定課程體系。成果導(dǎo)向教育是反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤朔藗鹘y(tǒng)工科教育一般只能滿足工科教學(xué)規(guī)律和辦學(xué)定位等內(nèi)部需求，卻難以滿足國家、社會(huì)、行業(yè)和用人單位等外部需求的固有缺陷。正向與反向設(shè)計(jì)過程如圖1所示?；诔晒麑?dǎo)向教育理念（OBE），在新的工程圖學(xué)課程體系中應(yīng)更加注重專業(yè)需求，既要科學(xué)合理，又要有效支撐畢業(yè)要求所搭建的圖學(xué)能力結(jié)構(gòu)。5 過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）工程圖學(xué)課程體系改革構(gòu)想及實(shí)踐基于以上敘述，按照過程裝備與控制工程專業(yè)特色對(duì)工程圖學(xué)學(xué)科知識(shí)的需求，應(yīng)形成與行業(yè)技術(shù)縱向貫通，與專業(yè)實(shí)踐前后銜接的教學(xué)新模式和工程圖學(xué)課程新體系，如表1所示。該體系能讓學(xué)生及時(shí)了解本

12、學(xué)科本專業(yè)前沿的動(dòng)態(tài)發(fā)展及行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的最新成果，在每個(gè)模塊循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中，逐步培養(yǎng)出學(xué)生的工程素養(yǎng)、實(shí)踐意識(shí)和創(chuàng)新能力。新的工程圖學(xué)課程體系始終注重理論與實(shí)踐并重，其教學(xué)組織應(yīng)以工程實(shí)踐為基礎(chǔ)，以專業(yè)產(chǎn)品的科學(xué)表達(dá)為核心。具體改革構(gòu)想如下。1）對(duì)機(jī)械大類而言，畫法幾何模塊中的展開圖部分教學(xué)已取消，但針對(duì)建材機(jī)械和化工裝備中結(jié)構(gòu)件眾多的特點(diǎn)，如選粉機(jī)中的旋風(fēng)筒、風(fēng)管、管接頭、內(nèi)外錐體，磨機(jī)和烘干機(jī)的簡(jiǎn)體，化工設(shè)備中的球形罐等，均由鋼板下料卷制并焊接而成，故新課程體系中，畫法幾何模塊中的展開圖部分教學(xué)非但不應(yīng)取消，反而應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)。2）機(jī)械制圖模塊中，零件圖和裝配圖的講授應(yīng)具備鮮明的建材裝備專

13、業(yè)方向特色：軸套類零件可選用選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子主軸或烘干機(jī)的傳動(dòng)軸為實(shí)例；盤蓋類零件可選用磨機(jī)的中空軸和端蓋為實(shí)例；叉架類零件可選用烘干機(jī)的揚(yáng)料板和磨機(jī)內(nèi)的活化環(huán)為實(shí)例；箱體類零件可選用破碎機(jī)或輥壓機(jī)的機(jī)架為實(shí)例；裝配圖可選用選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子部件或磨機(jī)的隔倉板部件為實(shí)例，并補(bǔ)充設(shè)備工作原理及工程應(yīng)用內(nèi)容。只有將專業(yè)裝備的零部件及中等難度的裝配件插進(jìn)相應(yīng)的知識(shí)體系，夯實(shí)基礎(chǔ)，才能滿足過程裝備與控制工程專業(yè)（建材機(jī)械方向）的專業(yè)需求。3）由于學(xué)時(shí)少，知識(shí)點(diǎn)多，現(xiàn)有工程圖學(xué)課程體系已將焊接一章去除?；诮ú难b備和化工設(shè)備以焊接結(jié)構(gòu)件為主的特點(diǎn)，新的工程圖學(xué)課程體系中應(yīng)將焊接一章獨(dú)立列出，從焊接工藝、焊機(jī)設(shè)備、

14、焊縫種類及選用等入手，按照最新的國家標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)放在焊接結(jié)構(gòu)件的正確工程圖樣的表示上，并應(yīng)考慮下料和焊接工藝的成本以及焊接參數(shù)的正確選擇，以應(yīng)對(duì)畢業(yè)生就業(yè)后所面臨的工程實(shí)踐的挑戰(zhàn)。4）為了增加學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在新的工程圖學(xué)課程體系的測(cè)繪實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，應(yīng)選用建材裝備行業(yè)普遍使用的小型風(fēng)機(jī)、鎖風(fēng)閥等真實(shí)部件供學(xué)生實(shí)時(shí)測(cè)繪。動(dòng)手測(cè)繪前，教師應(yīng)通過工藝布置圖講授這些部件的功用及應(yīng)用場(chǎng)合，讓學(xué)生了解其工作原理、用途及拆裝順序，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；測(cè)繪過程中，要求學(xué)生列出每類零件和標(biāo)準(zhǔn)件的明細(xì)表；對(duì)部件中可自主設(shè)計(jì)的零件，要求學(xué)生先徒手畫草圖構(gòu)思，再應(yīng)用三維軟件進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)，著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能

15、力。5）新的工程圖學(xué)課程體系注重教學(xué)內(nèi)容編排的多樣性。為滿足行業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求，根據(jù)過程裝備與控制工程學(xué)科發(fā)展的不同特點(diǎn)，新的課程體系涵蓋面和適用面較廣，既應(yīng)有工藝布置圖、焊接圖、管道圖、電路圖，還應(yīng)增加過程裝備的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及常用機(jī)械加工過程的介紹等內(nèi)容。另在表達(dá)方法部分，應(yīng)強(qiáng)調(diào)因?qū)I(yè)的特定需求，與機(jī)械大類不同，建材裝備和化工設(shè)備則較多地采用多次旋轉(zhuǎn)、局部放大圖和夸大畫法，斷開和分段畫法，以及簡(jiǎn)化畫法。6）新的工程圖學(xué)課程體系強(qiáng)調(diào)雙語教學(xué)的必然性和緊迫性，主要教學(xué)內(nèi)容均應(yīng)有雙語表達(dá)，側(cè)重工程圖樣的國際標(biāo)準(zhǔn)介紹，列出國內(nèi)與歐美主要工業(yè)國家工程圖樣的主要區(qū)別。由于歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的工程圖

16、樣采用“第三角投影”，而我國采用的是“第一角投影”，若沒講清兩者的異同點(diǎn)，則學(xué)生很難接受國外圖紙的表達(dá)方式，這對(duì)學(xué)生走出國門、接軌國際市場(chǎng)極為不利。在教學(xué)過程中，宜采用以“第一角投影”為主、“第三角投影”為輔，兩者對(duì)照講解的方法，使學(xué)生不僅加深對(duì)國內(nèi)國外投影理論的理解，也能很快適應(yīng)國外工程圖樣的畫法。另在每個(gè)教學(xué)模塊后均附有英語專業(yè)技術(shù)詞匯表，并列出其音標(biāo)和在本模塊中的專業(yè)詞義，以便于學(xué)生自學(xué)。在教學(xué)過程中，教師不必面面俱到，可根據(jù)重要性主次選講教學(xué)內(nèi)容。7）隨著目前過程裝備與控制工程專業(yè)各分支行業(yè)正朝著淘汰落后產(chǎn)能方向發(fā)展，故業(yè)內(nèi)主機(jī)和輔機(jī)也日益變成大容量和高規(guī)格，這也為二維工程圖樣的合理表

17、達(dá)，尤其是繪圖比例的正確選用帶來挑戰(zhàn)。在新的工程圖學(xué)課程體系中，教師應(yīng)通過圖片和視頻適時(shí)穿插介紹行業(yè)內(nèi)的最新設(shè)備及工藝，如圖2所示為出口歐洲的4.2 m13 m中心傳動(dòng)球磨機(jī)筒體；采用真實(shí)工程案例教學(xué)法，以淺顯易懂和生動(dòng)有趣的教學(xué)方式開闊學(xué)生的眼界，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，如圖3所示為與大型球磨機(jī)配套的剖分式大齒圈，圖為鹽城工學(xué)院實(shí)習(xí)教師正在車間現(xiàn)場(chǎng)講解大齒圈的結(jié)構(gòu)及剖分式連接方式。8）適當(dāng)弱化三維軟件的教學(xué)。新的工程圖學(xué)課程體系以模塊插入式和分段融入式安排AutoCAD和Pro/E等軟件授課，使計(jì)算機(jī)繪圖模塊內(nèi)容更加完整。將三維軟件的實(shí)例以圖例形式穿插于各教學(xué)模塊中，教師只做適當(dāng)介

18、紹及演示，其內(nèi)容以學(xué)生自學(xué)為主，以學(xué)生會(huì)用為度，不列入考核范圍，以解決教學(xué)課時(shí)少而講授內(nèi)容多的矛盾。鹽城工學(xué)院從2009年起，先后在2009級(jí)、2010級(jí)、2011級(jí)過程裝備和控制工程專業(yè)及2010級(jí)國際班學(xué)生中開展了新的工程圖學(xué)課程體系試點(diǎn)工作。在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，新的課程體系拓寬了學(xué)生的視野，極大地增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和自信心。從手工繪圖到學(xué)習(xí)繪圖軟件，從制圖測(cè)繪模型到進(jìn)入企業(yè)車間接觸真實(shí)設(shè)備，學(xué)生始終表現(xiàn)出濃厚的興趣，爭(zhēng)先恐后，躍躍欲試，動(dòng)手能力和實(shí)踐能力明顯提高，工程圖學(xué)課也從學(xué)生最怕上的課轉(zhuǎn)變?yōu)樽钍軞g迎的課程之一。從2009級(jí)和2010級(jí)畢業(yè)生的用工反饋看，用人單位普遍反映畢業(yè)生工程素質(zhì)高，動(dòng)手能力強(qiáng)，上手快，接地氣，踏實(shí)肯干，能很快在企業(yè)部門獨(dú)立開展工作，并能逐步接手外商的出口訂單業(yè)務(wù)。綜上所述，基于成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，新的工程圖學(xué)課程體系多方位分層次拓展了現(xiàn)有的工程圖學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)一步優(yōu)化了課程體系，更加注重工程素質(zhì)教育，加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，與行業(yè)的聯(lián)系更加緊密，也更加滿足過程裝備與控制工程專業(yè)（建材裝備方向）的專業(yè)需求。新的課程體系還在從以教師為中心組織教學(xué)向以學(xué)生為主體實(shí)施教學(xué)轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的滿堂灌講授型教學(xué)方式向?qū)W生自主學(xué)習(xí)、自發(fā)研究