基于CDIO工程教育理念的“画法几何及工程制图”教学研究

吴艳英 陈海虹 吴锦行

[摘 要]“画法几何及工程制图”是机械类专业的核心基础课程，在教学实践中，引入CDIO工程教育理念，探索项目化教学实施方法，紧紧围绕课程任务，选择和组织课程内容。探索一条以素质为基准、以能力为本位、以学生为主体、以项目为载体、以参与项目过程为导向的课程项目化教学设计之路，以实现教学改革、提高教学效果的目的。

[关键词]画法几何及工程制图 CDIO 项目化教学 教学改革

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）01-0148-02

高等工程教育是培养工程人才的一个阶段，其目的是将学生培养为具有扎实的专业技术基础知识和深厚工程能力的工程师，工科院校就是培养未来工程师的摇篮。

传统的工程教育偏重于科学知识的传授，在实践能力、创新能力与艺术创作方面的教育和训练方面存在许多缺陷[1]，为了解决未来创新工程人才的培养问题，2004年，由4所国际大学组成的跨国研究组合创立了CDIO工程教育理念并成立了国际合作组织。所谓CDIO教学，就是以构思、设计、实现、运作为载体培养学生的工程能力、创新能力和综合素质的一种教学方式[2]，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，它是“做中学”和“基于项目教学”的概括和表达。[1]教学中，学生将所学的知识加以运用和表达，运用所学的知识分析问题、解决问题的过程是知识转化为能力不可缺少的途径。[3]因此根据“画法几何及工程制图”课程的特点，探索、创设这样的转化环境显得尤为重要。

一、课程分析

“画法几何及工程制图”课程是高等工科院校中一门既有理论，又有实践的重要技术基础课，主要内容有画法几何、制图基础、零件图与装配图、计算机绘图等，通过学习该门课程培养学生具有绘图、看图和空间想象能力，在学习过程中逐步建立产品信息概念，设计构型概念和工厂规范概念。[4]本课程在大一开设，为工程实践提供了一个框架，使学生对工程实践和工程师的角色有一个快速的了解，教给学生一些基本能力，并提供一些早期实际的个人经验，这些经验可以激发学生对学科内容的学习兴趣[5]。本课程也是一门对于教和学的交互性、实践性、自主性要求比较高的课程，是学生学习后续课程和完成课程设计、毕业设计不可缺少的基础，更是学生毕业后从事相关工作的基本技能。如何提高该课程的教学质量，一直是教师们所关注的重点。

二、教学存在的问题

运用传统的教学手段——黑板加粉笔、模型加挂图的模式，教学效率不高。这种以教师为主体的教学方法，其弊端反映在几个方面：1.注重基础知识和基本技能的训练而不注重思维能力、创新精神和科学探究能力的培养。2.对学生的激发性不够，探索性问题较少。3.重视步骤的指导性而不重视步骤的探索性。4.教学环节主要采取“预习-教师讲授-学生接受-布置作业课下完成”的模式，学生缺乏主动性和参与性的体验。灌输式教学导致知识的单向传输，学生的参与感不强。在这种情况下，作为教师要思考课堂上角色的转变，要寻找如何将学生吸引到课堂上确实参与整个教学过程。

三、基于CDIO项目式教学案例探索

基于项目的学习方法是CDIO工程教育培养目标的重要内容。一级项目是综合性设计项目，类似学生的毕业设计;二级项目是小型综合性设计项目，类似课程设计;三级项目主要就是为了巩固一门课程的基础知识，紧密结合课程的知识点进行设计，以锻炼学生动手和动脑能力，增强学生对课程的了解和提高学习主动性为目的。

“画法几何及工程制图”作为机类学生专业基础课，学习的最终目的是让学生能绘制、看懂工程图样，那么在学习过程就要让学生建立 “工程项目”的学习体验。教学实践过程如图1所示：

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图1   项目式教学实践过程

以下列举部分教学案例探索本门课程的项目式教学设计。

1.绪论课项目式教学

绪论课在一门课的教学中是十分重要的，它建立学生对课程的初步认识，激发学生对后续知识学习兴趣的关键。因此在本门课的绪论课上设计一个恰当的学习项目可以培养学生对制图课程的基本印象和兴趣。选取的项目不能太难，否则会起到适得其反的作用，而且项目应是学生熟悉的、有一定认识的模型。

教师课前准备：收集完整的工程图样若干张，要有代表性的。

学生课前准备：学生个人手机、铅笔、A4图纸等工具。

项目设计：学生个人手机外观图绘制

培养目标：培养学生对制图课程的基本印象和兴趣

课堂设计：（1）绘制个人手机外观图。（2）请学生注意观察自己的手机，假设自己是设计者，现在手机仅仅存在于自己的脑海中，要将手机的尺寸、外形等等表达出来。（3）画图期间可以点拨性的指导学生。（4）从画好的图纸中挑出部分典型的图纸，读出学生图中表达的尺寸或形状。因为学生初次画工程图，难免有不规范的图样表达，在读图过程中关联性的提出国标绘图要求：如画图前要先画图框，然后布图等知识，形成规范意识。（5）展示课前准备的工程图样，让学生初步了解工程绘图上的一些基本要求，以及要绘制一幅完整的工程圖样必须具备的绘图要素。

2.减速器测绘项目式教学

测绘是制图课必不可少的实践教学环节。CDIO项目式教学不仅要培养学生动手能力，还要培养学生团队协作能力、交流表达能力等。以往的测绘成绩主要是以学生图纸表达效果进行评分，并不重视学生测绘过程的参与情况。CDIO项目式教学，注重学生整个参与过程。实施项目前将学生分为若干组，下达测绘任务——减速器测绘项目。测绘图表达方式不作限制，有利于培养学生灵活运用知识的能力，学生根据对工程制图的理解，将需要表达的零部件选择不同的视图（如三视图、局部视图、剖视图等）画出。各组的表达方式不尽相同，组员之间通过讨论，查阅资料，最终完成测绘图。最后将各个组的图样进行展示，并请各组代表讲解图样中所表达的内容，其他组员可以对该组图样进行评价，指出可能存在的不足。教师对各组图样进行分析指导，使教与学充分配合，结合学生参与过程的表现，最终给出综合性评分。

四、结束语

通过实施CDIO项目式教学，在项目中教师起指导作用，学生起主导作用。看到自己的绘制作品，学生富有成就感，从而激发了学习兴趣，同时提高了学生实践动手能力。分组完成项目，在参与过程中彼此配合交流，培养学生的团队协作精神。通过自评和互评图样，逐步锻炼了学生的综合表达能力。

积极开展CDIO项目式教学，有利于使学生走出“应试教育”、“高分低能”的怪圈，使学生始终处于积极主动的地位，对培养学生的初步发展自我能力、团队协作能力、创新能力等方面都有积极的促进作用和重要意义。

[ 注 释 ]

[1] 曹建树，代峰燕，王殿君，王伟.一般工科院校机电类专业CDIO工程教育模式的研究和实践[Z].北京：2011北京CDIO区域性国家会议文集——面向未来工程职场的CDIO教育模式研究与实践，2011：184.

[2] 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：1-9.

[3] 黄华圣.从企业角度，探索产学合作及高校工程训练新模式[Z].北京：2011北京CDIO区域性国家会议文集——面向未来工程职场的CDIO教育模式研究与实践，2011：218.

[4] 朱辉，单鸿波，曹桄，金怡等.画法几何及工程制图[M].上海：上海科学技术出版社，2013（8）.

[5] 顾佩华，沈民奋，陆小华译.重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[责任编辑：钟 岚]