基于OBE理念的工程图学课程教学改革研究与实践

张洪军 李旭艳 吕莹 江树镇

摘  要 基于OBE教学理念，以学生为中心，以学习成果为导向，明确专业对课程学习成果的要求，建立支撑学习成果的课程体系，细化课程目标。通过课程作业、试卷、实践报告等教学环节，依托慕课、微课、在线课程和VR虚拟现实等技术，建立工程图学教学新体系。

关键词 OBE;工程图学;教学改革;新工科;金课;慕课;微课

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）22-0086-03

Research and Practice on Teaching Reform of Engineering Gra-phics based on OBE//ZHANG Hongjun， LI Xuyan， LYV Ying， JIANG ShuzhenAbstract Based on the OBE teaching concept， the students as the center and learning achievements as the guide， the requirements of the major on the learning achievements of the course are clarified， the course system supporting the learning achievements is established， and the course objectives are detailed. A new teaching system of engineering graphics is established through teaching links such as course assignment， test paper and practice report， relying on MOOC， micro class， online course and VR virtual reality technology.

Key words OBE; engineering graphics; teaching reform; new engi-neering; golden courses; MOOC; micro lecture

1 前言

人才培养是高等学校的根本任务。成果导向教育（OBE）提出的能力导向、目标导向、需求导向被认为是追求卓越教育的正确方向[1]。工程图学课程是一门以图形为研究对象、用图形来表达设计思维的学科，作为工程教育的先导课程，对学生能力培养具有重要的地位和作用[2]。工程图学的教学效果直接影响学生综合素质的提高，是培养工科拔尖创新型人才的重要基础平台。结合教育部提出的新工科和金课建设要求，按照新一代工程师的培养要求，工程制图课程体系改革势在必行[3]。

岭南师范学院工程图学教学团队开展基于OBE理念的工程图学课程教学改革研究与实践，以画法几何与机械制图、工程制图课程为载体，借鉴哈尔滨工业大学、北京理工大学等高校的教学理念和模式，以问题解决为主要目的，将学生作为一切活动开展的中心，强化师生互动和实践教学，构建以课内教学为主，第一课堂与第二课堂相结合、线上与线下相结合、理论与实践相结合的图学课程教学新体系，适度解决了学时压缩、图学专任教师少、实践教学与企业需求脱节、学生学习兴趣不高等困扰工程类基础课教学的难题。加深和巩固学生对工程图学理论知识的理解，训练学生的实践技能，帮助学生掌握探知未知世界的方法，更主要的是能增强学生自我学习、合作学习和创新学习的能力。通过不断更新教育教学模式和教育理念，提高教学质量和效率。

以大学生先进成图技术与产品信息建模创新竞赛、广东省CAD技能竞赛、全国三维数字化创新设计竞赛等赛事作为检验学习效果的平台，提出“以赛促学、以赛促教、持续改进”的教学口号，构建课程改革、实践教学及学科竞赛一体化的人才培养新模式。基于OBE理念的教学设计流程如图1所示。

2 基于OBE理念的工程图学教学改革实践

按照工程教育认证的要求，教学过程就是一个持续改进的过程，建立持续有效的改进机制，才能持续改进教学目标，满足毕业要求[4]。

以需求为导向，丰富教学内容  为了适应新工科的人才需求，图学课程以培养学生更具创新能力、实践能力和空间想象能力为教学目标。图学课程教学不断穿插二维图形与三位结构的转化，无论读图与画图都离不开三维实体，教学内容如图2所示。將三维数字化技术、虚拟现实技术引入课堂教学，利用各种三维建模软件、虚拟仿真平台降低相应知识点的学习难度，提高学生学习的积极性。如讲解组合体的组成教学内容时，直接在三维软件中进行操作，使学生快速理解。

明确专业对学习成果的要求，建立支撑学习成果的课程体系，细化课程目标，落实课程教学大纲，设计学习任务，包括课程考核标准和评分标准。对学生在整个课程学习过程中的表现进行跟踪与评估，保证达到课程要求，从而达到毕业要求，通过对学习过程的评估记录，证明学生能力的达成。根据该课程的知识点和能力点，设计学习任务，检验学习效果。通过设计作业、试卷、报告等形式，表达学生的学习成果，从而检验教学效果，进行持续改进。

1）作业。围绕课程学习目标，设计作业的题型，包括作图题、分析题、填空题以及设计类题目，训练学生运用知识的能力。

2）考试。考试试题的内容和形式能够反映学生相关能力，即课程目标要求的达成情况。

以能力培养为目标，改革实践教学体系  针对本课程理论严谨、实践性强的特点，以注重培养学生创新思维的OBE教育理念为先导，以突出学生工程素质的培养为核心，围绕课程教学目标，展开相关实践教学。

在绘制组合体三视图的练习过程中，将理论模型与实际零件进行对比，使学生建立起工程设计思维，培养形象思维能力（如图3所示），提高学生将空间思维想象成模型、变成图形，进而制作成原型的能力。

理论教学与生产实际紧密结合，从零件的结构设计和工艺分析、零部件的功能分析等过程，将前期学习的理论知识、标准和工程应用紧密结合，通过阅读零件图、装配图的工程应用过程，使学生建立起所学知识间有机的联系，并基于图学基础知识和国家标准得出正确结论，最后读懂机械图。在零件图绘制和装配体测绘环节，采用企业实际应用的零件，将基础理论与工程实际相结合，激发学生学习的积极性。

以“互联网+”技术为手段，搭建自主学习平台  “互联网+”技术的发展促使教学手段不断翻新，PPT、多媒体、慕课、翻转课堂、雨课堂、VR虚拟技术等，教学节奏加快。教学手段的不断更新，带动的高效率是否能够实现高质量？分析手段如何运用是关键，教学方案的设计是保证教学改革质量具有实效性的关键[5-6]。岭南师范学院工程图学团队以学生为中心，以学生学习成效驱动为目标，进行教学方案设计，如图4所示。

教学改革的总体思路是精讲基础理论、加强实践、配合专业需要布置作业、增加辅助教学资源、利用雨课堂和VR立体教材调动学生学习的积极性。线下教学精讲理论，解题步骤板书演示。线上教学采用北京理工大学的《工程图基础及数字化构型》和《机械制图及数字化表达》慕课资源，实现自主式、交互式学习，发挥学生的学习主动性和积极性。重点应用视频教学、单元测试模块，经过两个学期的实践，取得良好效果，学生成绩显著提高。

教材采用VR技术，学生通过手机客户端可以随时打开虚拟场景的立体图，极大地丰富了工程图学课程的教学内容，改变了传统的教学模式。学生课下通过扫描教材中二维码链接微课视频，巩固课堂教学内容，提高教学质量。同时，采用天津大学国家级虚拟仿真实验室——面向机械结构创意设计的工程图学虚拟仿真实验，要求学生完成基本立体和组合体虚拟仿真实验（图5）。通过这些新技术手段的应用，激发学生的学习兴趣，取得良好的效果。

以学科竞赛为平台，检验学习成果，实现持续改进  学生的创新能力是检验学习效果的重要指标点[7]。在全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、三维数字化设计大赛、广东省CAD技能大赛以及大创项目中，都离不开工程图学学科的基础知识和制图手段。充分利用三维数字化技术进行方案的确定，零件的虚拟加工、装配仿真、运动仿真和有限元仿真等，不仅能检验学生对图学知识的掌握情况，也可以提高学生的创新设计能力。学生的作品在各类课程设计、综合实践和毕业设计中进一步完善，取得很好的成绩。如学生参加全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛的获奖作品——无线智能剃须刀（图6），通过大创项目的资助进行了进一步完善，3D打印出样机，发表了相关的论文，使学生学会了自主思考、独立分析、综合判断，以便找到解决问题的方法，提高综合能力。

3 结语

基于OBE理念的工程图学教学改革贯彻了“成果导向、以学生为中心、持续改进”的教学理念，从2018年起，经过两年的摸索与实践，每年有200余名岭南师范学院工科学生从中受益。新教学体系未以学习成绩作简单对比来衡量教学效果，更关注学生反馈的学习效果和作业完成的质量以及学生测绘和参赛作品的质量，发现问题及时调整、持续改进。教学改革与实践过程中以课堂讲授为主线，线上线下相结合、师生互动相结合，使工程图学课程教学逐步实现从以教师为主体的满堂灌课堂过渡到开放课堂，从重基础知识的课堂走向知识和能力并重的课堂，为培养企业和社会需要的工程技术人才打下坚实基础。■

参考文献

[1]李扬，叶梦琦，苏骏，胡军安.基于OBE理念的學科竞赛创新培养模式研究[J].教育教学论坛，2019（8）：105-106.

[2]张京英，杨薇，佟献英，等.构建基于OBE的立体化制图教学新体系[J].图学学报，2019（1）：201-206.

[3]张京英，佟献英，杨薇.“互联网+”时代图学教育现状调查与研究[J].图学学报，2017（6）：919-924.

[4]白柳.三维构形与工程制图相融合的研究与教学实践[J].图学学报，2015（2）：117-122.

[5]史艳红，刘华洲.“混合式”工程图学课程研究[J].图学学报，2017（5）：785-788.

[6]于勇，赵罡，李亚初.增强现实技术在工程图学教学中的应用[J].图学学报，2018（1）：175-178.

[7]于海燕，彭正洪，何援军，等.工程图学内涵的变化与发展[J].图学学报，2018（5）：990-995.