机械CAD课程多元考核体系构建研究

牛文杰 李静 王珉 袁宝民 张宗波

【摘 要】为了建立科学、合理的课程考核体系，结合中国石油大学（华东）机械CAD课程，以多元教学框架立体教学模式为基础，提出了考试改革的理念、制定考试改革的方案，对课程多元考核体系进行了具体构建，内容包括过程考核、基础知识考核、实践技能考核、研究性学习能力考核和创新能力考核5部分，并将考核过程贯穿于课程学习的全过程。多元考核体系可有效地提高学生学习CAD理论知识，利用CAD技术进行工程实践、创新设计的积极性和主动性。

【关键词】考试改革理念；多元考核体系；研究性学习；CAD大作业

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2018）22-0003-02

一、问题的提出

高等教育的目的是培养社会所需要的有用人才，而大学考试是检验课程教学水平和人才培养质量的有效手段。以新时期创新人才培养为目标的大学课程考试改革，能够更好地发挥考试在教育教学中的独特作用，能够提高学生自主学习能力、工程实践能力，对培养学生的创新意识具有重要作用[1]。

近年来，随着高校教学改革的不断深入，机械CAD课程教学内容发生了很大变化，研究型高校大多以CAD理论、原理讲授为主，而应用型高校多侧重于CAD软件教学，但不论哪种类型，其课程考试形式还停留在传统的考试模式上。考核方式也主要有两种：一种是以试卷考核为主，另一种以上机绘图考查为主。试卷考核主要考查学生对基础理论、基本原理的理解，以笔试成绩作为考核依据。这种单一的理论考核方式缺乏对学生CAD技术的实际应用能力考核。上机绘图考查形式主要是在规定时间内利用绘图软件“照抄”指定的工程图样，以检验学生对绘图软件的操作能力，并以软件“复制”的最终结果作为考核依据。这种考核形式只考查了学生对软件操作的熟悉程度，无法体现利用CAD理论进行工程实践、创新设计的能力。

中国石油大学（华东）机械CAD课程2010年被评为山东省省级精品课程。目前该课程总学时为64，其中理论教学32学时，课内配套上机辅导32学时，每学年有十多个专业的本科生学习该课程，经过多年的建设构建了课程多元教学框架立体教学模式。多元教学框架立体教学模式是指，在“混合式学习”理论指导下，以学生自主学习为主，教师指导为辅的各种教学方法、教学手段、教学活动科学、合理地有效利用，也体现在充分利用各种教学资源，全方位服务于教学各个环节的新的教学模式[2]。本文所提出的机械CAD课程多元考核体系是以多元教学框架立体教学模式为基础建立的较为科学、合理的课程考核与评价体系，利用机械CAD课程考试改革以促进学生全面发展，科学、全面考查学生的综合能力，尤其是工程实践能力和创新能力。

二、课程考试改革的理念

1.考试改革應体现课程的教学目标。

机械CAD课程考试目的应该与课程教学目标保持和谐统一，根据不同的教学内容、教学要求、教学环节选择适合的考试形式和方法，启发学生利用CAD手段进行工程实践、创新设计；将创新意识教育融入CAD教学和考试改革的全过程，在推进考试改革的进程中，促进学生综合素质和创新能力的提高[1]。

2.考试改革应以教学改革为基础。

机械CAD课程考试改革必须紧密结合教学方法、教学内容、教学手段的改革来开展，即必须以多元教学框架立体教学模式为基础。课程考试改革与教学改革两者是相辅相成的，脱离了课程教学各项环节的改革，考试改革就会成为无本之木。例如，多元教学框架立体教学模式所包含教学方法之一就是研究性学习的教学方法，其课程考核方法必须相应而动，根据教学方法的特点而变化。

3.考试改革应加强对学生创新能力的考核。

机械CAD课程考试内容既要考查CAD基础知识，更要考核学生运用CAD知识进行工程实践和创新设计的能力。首先，机械CAD课程考试的内容与要求应体现综合性、差异性、创造性的特点；其次，考试的方式应尽量具有多样性、竞争性。考核内容应在课程教学内容的基础上有所提高。通过科学合理的考试结果的比较，能充分调动学生的积极性、主动性，促进学生奋发向上、开拓进取的精神。

4.考试改革应实施多元化考核方式，建立合理考评体系。

为了全面考核学生CAD实践能力和应用水平，应积极探索建立新型的机械CAD课程考核评价体系。在教学过程中，根据不同阶段的教学要求，灵活运用课堂提问、课上讨论、网络平台线上自测、大作业、研究性学习汇报等方式了解学生学习状况，获取教学信息，以指导教学更好地开展。学生成绩构成中应加大过程考核成绩的比重，将过程性评价和终结性评价结合起来，将考核贯穿于整个教学过程。例如，采取“平时成绩+自主学习+创新活动+期末考试”相结合。平时成绩以课堂表现和课后作业为依据；自主学习主要考查学生利用各种媒体和工具进行研究性学习的能力；而创新活动体现在综合多学科知识，以专业应用和日常生活所用为创新设计内容的课程大作业的制作；期末考试则采用理论笔试和上机考试的形式，理论笔试考查学生对CAD基本原理、基础理论的掌握程度，而上机考试则考核学生利用CAD软件进行工程图样绘制以及三维数字化建模的实践技能。通过实施多元化考核方式，以考核促教学，形成“教、学、考”的有机互动，从而达到教学更高层次的目标。

三、机械CAD课程考试改革的方案设计

机械CAD课程考核体系是基于多元教学框架立体教学模式，突出“五个有利于”。即本着一切从课程的自身特点和培养目标的实际需要出发，有利于提高课程教学质量，有利于促进学生自主学习，有利于形成良好学风考风，有利于培养学生创新精神和创新能力，有利于促进全体学生全面发展和个性发展相结合的原则而建立的。该考核体系体现了注重对学习过程的监控和评定、重视对学生综合能力的培养和测试、强化考核对于学习的引导等特点。

四、机械CAD课程多元考核体系组成

1.过程考核。

过程考核重在考查学生在课程学习中每个环节所应具有的各种能力，综合、全面的考查学生的学习情况。将过程考核贯穿于整个教学活动中，考核的全过程就是学习的全过程。在过程考核中，充分调动学生参与的积极性，考核内容除了常规的考核内容（考勤、平时作业、期末考试）外，还重点增加课堂讨论、采用翻转课堂方式的研究性学习、课程大作业制作等内容。通过平时作业、期末考试考查学生对CAD理论、CAD软件操作等课堂基本知识的掌握程度；课堂讨论参与度则能考查学生学习的积极性、主动性；对研究性学习的考查能体现学生利用各种媒体和手段进行自主学习的能力；而对大作业制作的评定，一方面能激发学生的学习动力和潜能，另一方面则考查了学生利用CAD技术进行工程实践及创新设计的能力。

2.基础知识考核。

基础知识的考核采用期末笔试方式，另外也可结合“线上+线下”融合式教学模式，利用课程教学平台上的网上测试。期末理论笔试题目一般采用填空、选择、简答和分析等形式。考试内容主要包括：

① CAD基本理论、原理及算法，即：机械CAD系统组成、图形裁剪原理、二维及三维图形变换原理、工程数据结构及数据库、三维实体造型、自由曲线曲面算法等。

② CAD软件知识，包括软件的基本功能、软件环境设置、利用软件进行工程图样绘制、三维实体造型的过程及技巧等。例如：2016-2017学年第二学期的笔试给出了一道三维建模步骤题：试说明利用SolidWorks软件建立轴的三维模型的两种造型方法；给出在图2的基础上形成键槽三维模型的过程；如果將键槽的长度改为45、宽度改为16、深度改为50，请给出具体的操作过程。通过这种类型的试题考核学生利用软件进行图样绘制、三维建模的熟悉程度和解决实际工程问题的能力。

3.实践技能考核。

实践能力考核采用开卷、上机考试形式，题库数量可保证每班同学人手一题，题目难度、工作量和考核的知识点均衡。考试内容为在规定的时间内对给定的支架类、箱体类零件的纸质零件图，利用AutoCAD软件进行原图绘制、利用Solidworks软件进行三维建模，涉及到AutoCAD软件基本图形的绘制及编辑、尺寸标注、图层设置、剖面线填充、文本标注、尺寸公差及形位公差标注等，以及SolidWorks软件的草图绘制、特征建模（包括：拉伸、旋转、扫描、放样、阵列、镜像、筋等特征）方面实践能力的考核。

4.创新能力考核。

创新能力的考核主要通过学生在学期内完成一项CAD大作业来实现。CAD大作业模块主要考核学生利用CAD技术进行工程实践、创新设计的能力和水平。该模块以学生为实践活动的主体，教师指导为辅，选题上注重与学生兴趣相结合，要求学生运用CAD技术，结合日常生活和专业基础知识对感兴趣的工程问题利用课程所学的CAD知识进行创新设计训练，考核的标准主要体现在利用CAD技术对产品的改进设计、小改造、小革新并以产品的数字化方式表现出来。为了调动学生的积极性，组织形式上鼓励学生多人合作，共同完成工作量较大，或较为复杂的产品设计。学期初以主题形式布置CAD大作业，在学期末上交作品，教师的指导方式采用“跟踪指导”的方式。课程进行中教师可对CAD大作业制作过程中出现的问题进行个别辅导、答疑；期中阶段组织学生对大作业的选题背景、设计方案进行阶段性汇报、讨论；在课程临结束前，组织CAD大作业成果汇报，汇报形式采用PPT、Word、三维模型演示、计算说明书等，并交流完成CAD大作业的难点和收获等；考核形式采用学生打分的形式，并在总评中占一定比例。这种在团体合作的氛围中，通过“思考+讨论+实践”的训练模式，既加强了学生CAD技术的综合应用能力，也锻炼了个人的组织能力、团队协作能力和表达能力。

手动式小型擦窗机设计（如图7所示）是CAD大作业的一个作品，其创新之处在于：学生通过在内外玻璃擦洗块上安装磁铁解决了高层建筑户外玻璃擦拭困难问题，手动真空压力水泵及废水回收壶一体化设计解决了擦拭水的供给及室内水污染问题；图8给出的是另一个CAD大作业作品：创新型全自动履带式轮椅设计。其创新之处在于，学生将坦克的履带和传统轮椅结合，所设计出的轮椅解决了适应各种地形的问题。

六、结束语

经过几年的实践证明，机械CAD课程多元考核体系的建立及实施不但能够从多个方面考查学生对CAD基本原理、基础知识、CAD软件操作的掌握程度，而且能够考查学生利用CAD技术进行工程实践、创新设计的能力。该考核体系将过程考核贯穿于课程学习的全过程，有效地提高了学生学习的积极性、主动性，培养了学生自主运用课程知识来解决专业问题的能力，增强了学生的工程意识与创新素质培养。

参考文献

[1] 陈吉宁.全面深化教育教学改革大力提升人才培养质量[J].清华大学教育研究，2014，35（6）：1-5.

[2] 李宇耀，张新猛，陈仕鸿，李心广.基于“多元教学”框架立体教学模式的大学计算机基础课程教学改革[J].计算机教育，2011.18：41-45.

作者简介：牛文杰（1967–），男，教授，博士。主要研究方向为计算机辅助设计及图形学、科学计算可视化。