基于工程教育专业认证的工程图学课程改革与实践

郑 敏 李海燕 陈卫华 朱宗孝

（兰州理工大学机电工程学院 甘肃·兰州 730050）

工程教育专业认证是针对高等教育机构专业认证机构进行的工程类专业教育的专业认证，以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价。专业认证由职业或行业协会、专业学会和学科领域的教育专家，以及相关行业、企业专家共同参与，为各专业工程技术人才未来从事相关专业工作提供高等教育质量保证。作为高等教育阶段推进工程教育国际互认的重要举措，全国高等工科院校各专业开展工程教育专业认证对提升高等教育质量具有十分重要的作用。

工程图学是面向高等工科院校学生开设的一门专业基础必修课，也是工科院校同学入校后涉足工程领域的第一门核心课程。课程的教学质量与工科各专业人才的培养质量息息相关，课程对于工科学生综合能力培养方面，尤其在知识、能力和素质培养三方面起着至关重要的作用。

1 课程的教学改革

面对人才培养的新需求，各高等院校相继开展工程教育专业认证工作，不断与国际工程界接轨。为进一步提升工程教育的质量，推动工程教育国际化，兰州理工大学机电工程学院在实施教育部“卓越工程师培养计划”的基础上，率先组织工程教育认证工作。兰州理工大学机械设计制造及其自动化专业于2016年顺利通过中国工程教育专业认证，2018年顺利通过第二次工程教育专业认证，有效期6年。人才培养质量得到认可和肯定，为工程教育的国际化翻开了新的篇章，为工程类专业的建设和发展提供了进一步的保障。基于工程教育的专业认证，工程图学系列课程在深化教育教学改革、全面提升学校教育教学质量方面取得了成效。

针对工程图学课程，围绕工程教育的专业认证毕业要求，践行以学生为中心的教育理念，培养学生的基本技能及空间想象能力，培养工程设计表达能力，从而为后续专业课程学习、课程设计、毕业设计等奠定基础。注重教学设计和教学方法，进行教改实践并持续改进以提升课程的教学质量。根据课程特点，重视工程图学教学中的理论与实践，不仅是图形表达时思维过程的具体展现，也对培养学生认真负责的工作态度以及严谨细致的工程素养起着非常重要的作用。强化教学基本功训练，积极开展教学手段和教学方法的创新与实践，重视教学研究的积累，教学中能灵活运用多种教学方法，提高教学效果，培养理论基础扎实、工程实践素养高、创新意识强的现代化人才。

注重课程实践教学环节，构建了与工程图学理论教学紧密结合，具有鲜明特色的课程实践教学体系。通过设置投影基础、组合体构形、装配体装拆、零件测绘等实验环节以及工程图学综合实践课程和CAD创新设计大赛，形成了实践环节与理论教学有机结合，贯穿于本科教学全过程的层次化、渐进式实践教学体系。

通过CAD创新设计大赛，以探究问题的方式激发学生的学习兴趣及创造灵感，改善学生在后续的课程设计、毕业设计中创新设计能力相对薄弱，缺乏探究及创新精神的现状。

通过开放、创新的机械工程综合测绘，使实践环节综合化。采用学生为中心、教师合理引导的教学模式，涉及齿轮减速器的拆装、零部件测绘及二维工程图等实践环节。教师有意识地引导学生进行三维数字化技术完成零件的造型设计及装配等，进一步加深课程学习中对零件构形和装配等内容的理解，同时加强利用三维数字化表达开展科研创新、产品的设计及创新设计活动，使学生具备较强的知识拓展能力。

2 教学方法的探索

工程教育的专业认证背景下，在提高工科同学解决复杂工程问题的能力培养方面，探求提升学生的综合素质和知识拓展能力的教学方法。注重能力培养，在教学过程中传授理论知识的同时注重思维及能力的培养和训练，通过思维导图的方式引导学生梳理课程内容的脉络，不断提升综合能力。形体构成与逻辑思维、工程制图与现代设计方法等，传授图学知识过程中强化信息化时代设计方法和设计手段的运用。

融入沉浸式、启发式教学，积极开展教学手段和教学方法的创新、实践与交流，开发学生创造性思维。工程图学作为一门理论与实践紧密结合的课程，学习之初想象力较弱的同学会觉得束手无策，教师从三维空间到二维平面，再由二维平面到三维空间予以引导和启发，并通过实践和认知掌握特征并找出规律。采用Solidworks构建三维实体模型帮助学生在三维和二维间辗转，培养并不断提升空间想象能力，从而达成对应的课程目标及毕业目标。

运用交互式的教学方式，想方设法调动学生的学习兴趣及主动性，在教学活动中显得尤为重要，要实现互动，首先要有合理的命题，通过不时地向学生抛出问题引导学生寻求答案，激发学生自主学习。

在教学实践中适当阶段恰当地运用三维CAD技术开展理论教学，运用三维CAD技术扩展学生的空间想象能力，加深对基本形体的截切、组合体构形、零件构形及装配的理解，引导学生初步了解CAD新技术，激发学生的学习兴趣。

3 工程教育认证实践

图1：课程过程评价原始数据录入表单

图2：课程达成度统计表单

图3：课程总体数据统计表单

随着工程教育专业认证工作的开展，不断将专业认证的思想融入到课程的实施中，在课程大纲基本要求的基础上，以学生的能力培养为目标，根据课程实施过程中发现的问题对课程内容相应调整，侧重于徒手表达能力、工程图的表达能力、计算机的应用能力以及团队协作能力的培养。针对能力方面测试的新要求建设课程试卷库，并按新的教学大纲要求在考核题型方面进行较大的变动，加入了工程图综合表达能力的考核内容，在试卷中体现了工程教育专业认证中以能力考核为导向的思想。

注重过程评价，近年来通过作业、平时成绩、考试等教学数据的收集和发布，工程图学机类、近机类及非机类系列课程和机械工程综合测绘均全部施行专业认证标准化模板，任课教师提供过程评价原始数据，课程的原始数据录入表单如图1所示。根据不同专业的课程教学目标要求提供支撑材料并对课程提出持续改进措施，课程达成度统计表单及总体数据统计如图2、图3所示。

按课程的教学大纲以及教学目标的要求加强教学过程管理，强化教学过程考核的实施与监控，规范、统一过程评价，强化教学环节的落实，在课程的整体实施过程中体现过程评价。

工程图学作为工科院校的一门既学习理论又重视实践的技术基础核心课程，主要研究用投影法绘制和阅读工程图样以及解决空间几何问题，培养学生的空间思维、构形设计和计算机绘图等能力，注重培养学生的工程素养及解决复杂工程问题的实际能力，长期以来在工科院校人才培养方面发挥着重要的作用。依据工程教育专业认证标准，针对学生的能力目标、培养、考核进行整体规划，对照工程教育专业认证中的毕业生要求，重视教学设计及教学方法等，采取的具体措施与实践在课程的建设及教改过程中取得了一定的成效，提高了工程教育的教学质量。