融入CDIO和以赛促学理念的机械制图课程教学研究

曹占龙 何理 王永泉 王红霞

摘 要：融入CDIO和以赛促学理念建立了机械制图课程的教学体系，对教学形式、教学手段、教学方法等方面对机械制图课程教学进行相关教学改革，从基础制图、应用制图、实践训练、课程考核等方面为实施点，应用CDIO理念并结合以赛促学对机械制图课程教学进行重构，从而达到优化机械制图课程教学，提高学生的制图应用能力。

关键词：机械制图;CDIO;以赛促学

中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.07.067

机械制图课程是一门研究绘制和阅读机械工程图样原理和方法的专业基础课，其目的就是培养学生徒手绘图、仪器绘图和运用计算机辅助绘图等手段来表达工程零部件和工程设计思想的能力。CDIO 是基于产品、流程、系统生命周期工程项目的一种工程教育方法，以工程项目生命周期的全过程为载体培养学生的工程能力模式的教育理念，通过工程实践的培养模式让学生了解产品的每个环节，根据需求主动学习相关课程。学科竞赛是提高学生创新和工程能力的一个重要途径，当前已经成为越来越多的高等学校培养大学生创新和工程能力的一种重要手段。和制图类相关的学科竞赛含全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国三维数字化创新设计大赛等，受到国家大力支持，这些竞赛对学生注重创新设计、协作能力的培养，同时也加强了学生动手能力和工程实践能力。因此，基于CDIO的教育理念，结合机械制图课程教学的实际特点，探讨以制图类学科竞赛为导向进行课程教学改革，可以促进机械制图课程教学质量的大幅提高。

1 构建基于CDIO和以赛促学理念课程教学体系

以CDIO的机械制图和以赛促学理念构建机械制图课程教学体系，以学习成果产出为导向为指导思想建立教学方法，教学方法要重点关注学生的最终学习成效，以OBE理念为指导思想来让机械制图课程达成符合本专业培养目标的要求，使用学生具备初步解决图学工程问题的能力，机械制图课程的教学在教学方法上要重点在教学形式、教学方法、教学手段的实施和运行过程中进行改革，通过“实例导入、项目驱动、案例教学”来培养提高学生空间想象能力、标准运用掌握能力以及形体设计与徒手绘图能力。

对制图类学科竞赛进行成果转化，将适合课程教学的制图类竞赛资源进行教学转化，充分利用制图类学科竞赛的优良成果为教学服务，引导学生做中学，通过制图类相关学科竞赛引导学生形成创新观念，能够引发学生学习热情的提高，提高课程自主学习的能力、培养、提高学生的工程能力、提高绘制图纸和阅读图纸的能力，锻造和提高学生的创造和解决问题的能力。

在机械制图课程实践环节教学中基于项目教学，用企业实际使用的真实零部件取代练习用模型环节，结合实际生产的机械产品、零件的制造、装配、加工、检验方法，并结合机械产品、零件的装配结构、工艺结构等方面，来讲解实际的机械产品、零件用工程图样应该如何绘制，使学生全过程的了解实际机械产品、零件的每个环节，将学生的绘制的机械产品、零件的装配图和零件图和企业实际的加工生产的图纸进行比较，并指出其与企业图纸的不同，指出优劣，以此来让学生和工程实际接触，进一步提高工程实践能力，使学生尽早接触工程实际问题。

课程考核方式上，注重成果产出，丰富考核形式，采用多种考核形式，建立多形式的评价模式，全面考核学生，加大过程考核比重，对学生的基本理论、工程技术、团队协作能力等多方面进行综合考核。

2 基于CDIO和以赛促学理念机械制图课程教学设计实施方案

以机械制图课程教学内容为载体，从构思与设计层面（Conceive-Design）和实施与操作层面（Implement-Operate）即CDIO，以“实例导入、项目驱动、案例教学”为教学方法，对机械制图课程教学进行重构，引导学生积极参加制图类学科竞赛，将竞赛成果进行转化并结合专业特色并精选企业实际图例，应用于机械制图课程教学。将机械制图课程分为：基础制图、应用制图、实践训练、课程考核等模块，对每部分进行教学设计，实施方案如下几点。

2.1 基础制图

基础制图构思与设计层面要考虑包括机械图样的标准规范、投影基本理、平面图形的绘制方法、机件常用表达方法等制圖标准基础知识等内容。设计好如何形象介绍投影法基本原理、直观描述几何元素投影规律及机件表达方法。实施与操作层面上可采用通过动画及影子的行程介绍投影法;运用教鞭、笔、教材等直观描述点、线、面及附属关系;机件表达方法：视图、剖视图、断面图、规定画法可采用动画展示、实际工程图纸展示，让学生参与讨论，并将制图类学科竞赛实际题目引入课堂，激发学习积极性。

2.2 应用制图

应用制图构思与设计层面要考虑包括典型零件图、标准件与常用件图样、部件装配图等内容。要求学生能够结合实物或实际企业图纸，绘制和看懂中等复杂程度零件以及简单装配图，并能拆画装配图相关零件，要认识标准件与常用件，掌握规定画法，自觉遵规其画法。实施与操作层面上选择典型实物零件，让学生认识机械加工面与铸造面及其相关结构，分析结构特征与零件分类，讨论零件表达方法，结合实际企业图纸，采取类比、直观分析教学法，点评尺寸公差、粗糙度、几何公差等的标注合理性;选择具有图纸的千斤顶实物分析装配体与图纸表达的对应关工作原理、装配关系等;让学生仔细观看标准件与常用件实物，并讨论分析规定画法的意义，强化螺纹及紧固件连接、齿轮等典型标准件、常用件的规定画法。引入全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛竞赛试题让学生看图并讨论交流。每年举办全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛校选拔赛，通过精心设计竞赛项目并组织培训，让学生跳出对机械制图的传统认识真正领略到图学的严谨与美妙。

2.3 实践训练

实践训练构思与设计层面要考虑手绘表达、综合实践训练、现代绘图工具等内容，通过训练让学生掌握现代工程师需要达到的应用图学的基本能力。 实施与操作层面上在课堂教学精讲多练，训练学生运用手绘草图、轴测图表达机件，从而展示设计思想，并安排课后尺规绘图训练及计算机绘图训练，在机械制图课程实践环节机械零部件测绘实施案例教学，设置实物测绘、草图绘制、尺规绘图、计算机绘图应等训练环节，采取现场示范、分组分工、互动式教学法，让高年级同学传授经验，将学习经验以及课程重难点内容学习方法进行介绍，起到传帮带作用，同时引导学生积极参加全国三维数字化创新设计大赛，培养与挖潜学生的空间想象、激发想象、挖潜能力、培育创新精神，以赛促学。

2.4 课程考核

机械制图课程的考核，其内容为要符合教学大纲要求，围绕课程目标，规范考核题型、创新考核方式，既要满足考核机械制图课程所要求覆盖的知识点，又要有相对均衡的课上、课下考核环节，既有课外独立训练环节考核，也有课上集中训练环节考核，且根据本课程理论与实践必须密切结合的特点又要考核学生制图的构型能力、应用能力等。

3 教学实施效果

经过基于CDIO和以赛促学理念的机械制图课程教学改革后，机械制图课程教学质量逐步提高，以我校2017级、2018级、2019级机械设计制造及其自动化专业学生的机械制图1课程学习成绩为例，计算其课程平均成绩，同时按照课程大纲计算课程目标达成度并合并计算总成课程达成度，结果如表1所示。

从表中可以看出机械设计制造及其自动化专业学生的机械制图1课程平均成绩和课程目标达成度值从2017级至2019级均是逐年提高，说明课程学生的学习效果有所提高。

鼓励学生积极参加各种和图学相关科技竞赛如全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国三维数字化创新设计大赛等，拓展创新课堂，也取得了一定的成绩。作为目前高校实践教学系统中的重要的实践教学环节，各种创新新竞赛所衍生的项目对学生接触工程实践有很大帮助，我校大学生参与制图类学科竞赛活动已蔚然成风，很多同学获奖获得国家级奖项，并且获奖人数越来越多。

4 结语

应用CDIO理念并结合以赛促学对机械制图课程教学进行重构，将机械制图课程分为：基础制图、应用制图、实践训练、课程考核等模块，并进行教学设计，把制图类竞赛的内容融合到机械制图课程教学中，形成一股激发课堂活力的力量，提高学生自主学习能力，实现制图类竞赛为教学服务，项目驱动教学、以赛促学、以赛促教，教学与竞赛紧密结合的先进的课程教学培养机制，最终提高机械制图课程的教学质量，提高学生学习效果。

参考文献

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