“四年不斷線”制圖能力培養(yǎng)的研究與實踐

王 力

（南京理工大學紫金學院，江蘇 南京210023）

工程圖是生產(chǎn)中必不可少的技術(shù)文件，是在世界范圍通用的“工程技術(shù)語言”。正確規(guī)范繪制和閱讀工程圖是一名工程技術(shù)人員必備的基本素質(zhì)。因此，工程制圖類課程是工科院校學生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學生作為創(chuàng)造性思維基礎(chǔ)的空間想象力及構(gòu)思能力和促進工業(yè)化進程等諸多方面發(fā)揮了重要的作用[1-2]。工程制圖類課程包括制圖基礎(chǔ)知識、機械制圖和機械拆裝與測繪等系列課程，是與生產(chǎn)實際密切相關(guān)的課程，具有很強的實踐性和實用性，完全契合獨立學院應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標定位。

然而，經(jīng)過長期教學實踐表明，對學生制圖能力的培養(yǎng)存在兩個顯著的問題：一是傳統(tǒng)的工程制圖類課程教學體系建設(shè)思路只是停留在對教學方法、教學手段及教學模式的改變，理論與實踐教學之間也只是簡單的融合，各門課程的知識點仍然比較孤立，缺乏課程知識的系統(tǒng)性；二是工程制圖類課程只是在大一年級開設(shè)，著重培養(yǎng)學生的空間想象力和邏輯思維能力，但缺少將工程制圖與后續(xù)的專業(yè)課程相融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，造成工程制圖缺少配合要求、形位公差要求、技術(shù)要求等內(nèi)容，學生秀而不實，這點在其機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計工作中尤為突出。因此，如何將工程制圖能力的培養(yǎng)貫穿學生的整個大學學習階段，以培養(yǎng)學生必備的工程技術(shù)基本素質(zhì)是丞待解決的問題。

近年來，學院圍繞應(yīng)用型大學辦學定位，積極推進轉(zhuǎn)型發(fā)展，實施“大類招生、分流培養(yǎng)”的人才培養(yǎng)模式，以促進應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系建設(shè)，并下發(fā)《關(guān)于新一輪人才培養(yǎng)方案的制訂規(guī)程》的指導意見，組織全院教師開展新一輪人才培養(yǎng)方案的制定工作。在學院實施“大類招生、分流培養(yǎng)”的大背景下，筆者及其所在的教學團隊以新一輪人才培養(yǎng)方案制定工作為契機，開展了基于“四年不斷線”制圖能力培養(yǎng)模式的研究工作，即借助課程教學、創(chuàng)新實踐基地、學科競賽以及技能認證等多個環(huán)節(jié)，將制圖能力的培養(yǎng)貫穿到整個大學四年學習階段，全面提升機械類專業(yè)學生的工程制圖能力。

1 制圖課程教學體系存在的問題

在學院發(fā)展初期，教學資源完全是依托母體學校的教學資源，包括人才培養(yǎng)模式、師資隊伍和實驗條件等，所以人才培養(yǎng)方案也是完全照搬母體學校的方案。教學實踐結(jié)果表明，母體學校的制圖課程教學均以理論知識為主，實踐環(huán)節(jié)為輔的教學理念，完全與學院應(yīng)用型大學的辦學定位不相吻合，存在一系列問題和不足，主要表現(xiàn)在：

1.1 理論與實踐學時分配嚴重不均

制圖類課程主要分為機械類、近機類，學時數(shù)分別為88學時和48學時。以機械類專業(yè)為例，88學時分配是理論課時80學時，實踐教學包括AutoCAD和零件測繪兩個環(huán)節(jié)，只有8學時。理論課時主要是按照教材知識體系講解畫法幾何、制圖規(guī)范、制圖基礎(chǔ)知識、零件圖和裝配圖等，AutoCAD和零件測繪只是起到輔助制圖教學的功能，沒有充分發(fā)揮課程的實踐性和應(yīng)用性的特點。教學實踐結(jié)果表明，學生的尺規(guī)繪圖能力得到了很大的鍛煉，但是對手工草圖和計算機繪圖的能力缺乏鍛煉，而且尺規(guī)繪圖的鍛煉多是來源于課本和習題集，選題單一、知識乏味，嚴重制約著應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

1.2 課程體系不夠完整

在人才培養(yǎng)方案中，制圖類課程只是在大一年級得以體現(xiàn)。與制圖能力培養(yǎng)相關(guān)的課程在后續(xù)的課程中很少體現(xiàn)，如AutoCAD、Creo/SolidWorks/UG/CATIA等繪圖軟件均沒有開設(shè)。唯一與制圖相關(guān)的課程只有機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，開設(shè)在大三第二學期。此時讓學生利用制圖基礎(chǔ)知識完成二級減速器繪圖工作，等于從頭再來。因為學生對一年級的課程知識基本上處于空白狀態(tài)，導致圖紙質(zhì)量較差，以致影響后期的畢業(yè)設(shè)計圖紙質(zhì)量。

1.3 教學方法和手段陳舊，沒有體現(xiàn)對現(xiàn)代設(shè)計工具的應(yīng)用

在教學過程中，還是以“黑板+粉筆”為主要教學手段，教學效率低下，嚴重影響教學進度和教學質(zhì)量；教學形式單一，“滿堂灌、一言堂”現(xiàn)象嚴重，難以充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性；教學課堂組織不夠科學，教學質(zhì)量較差。

為了培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力，增強就業(yè)競爭力，在新一輪人才培養(yǎng)方案制定中，課題組成員通過走訪高校和企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)平臺，集體搜集材料，充分調(diào)研，了解當今社會對學生基本技能培養(yǎng)的要求，同時參考、學習其他高校在工程制圖教學方面的成功經(jīng)驗，提出將制圖能力培養(yǎng)貫穿到大學整個學習階段，全面提升機械類專業(yè)學生的工程制圖能力的培養(yǎng)模式。

2 “四年不斷線”制圖能力培養(yǎng)模式

以學院《關(guān)于新一輪人才培養(yǎng)方案的制訂規(guī)程》為指導思想，圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標定位，培養(yǎng)工程技術(shù)人員必備的基本素質(zhì)為宗旨，構(gòu)建制圖類系列課程，并將創(chuàng)新實踐、學科競賽以及技能認證等環(huán)節(jié)融入到課程教學環(huán)節(jié)中，全方位培養(yǎng)學生的工程制圖能力，具體構(gòu)建框架如圖1所示。

圖1 “四年不斷線”制圖能力人才培養(yǎng)模式框架

2.1 建立制圖類課程群，完善課程知識體系

現(xiàn)行的人才培養(yǎng)方案中，按照各專業(yè)對制圖能力要求程度不同，工程圖形學課程分為機類和近機類，課時分別為88學時和48學時。機類為機械工程和車輛工程專業(yè)開設(shè)，近機類為測控技術(shù)與儀器和工業(yè)工程專業(yè)開設(shè)。大類招生以后，機械工程、車輛工程和測控技術(shù)與儀器三個專業(yè)合并招生，統(tǒng)稱為機械類，工業(yè)工程專業(yè)單獨招生。為了能夠在大一下學期完成學生分流工作，在新一輪人才培養(yǎng)方案中將《工程圖形學》拆分為《工程制圖基礎(chǔ)知識》和《機械制圖》，在原有的《AutoCAD》計算機繪圖課基礎(chǔ)上增開了《三維 CAD（UG/CATIA）》、《機械拆裝與測繪》等實踐類課程，具體實施計劃如表1所示。

表1 課程體系實施計劃

《工程圖形學》課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學生的空間想象力和創(chuàng)新思維能力，利用繪圖工具完成手工繪圖。教學內(nèi)容主要是制圖基礎(chǔ)知識，采用以理論教學為主，實踐教學為輔的教學方法。在制圖理論教學的不同階段加入不同的環(huán)節(jié)，使得制圖教學更加生動、有趣。實踐環(huán)節(jié)主要包括基礎(chǔ)認知實驗，即參觀企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場和學校教具室，讓學生對制圖課程有了直觀理解和認識；三維模型繪圖實驗，即利用實物模型和平面圖形相結(jié)合的方法，讓學生得到直觀訓練，培養(yǎng)學生的空間想象力和創(chuàng)新思維能力?！禔utoCAD》課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學生計算機繪圖能力，課程教學內(nèi)容與制圖課程中的標準件和常用件相結(jié)合，要求學生利用計算機繪圖完成標準件和常用件的繪圖工作。教學方法采用任務(wù)驅(qū)動式教學，將生產(chǎn)過程中遇到的典型零部件融入到實踐教學中，使得學生能夠熟悉AutoCAD繪圖工具在機械產(chǎn)品設(shè)計中的具體應(yīng)用。

《機械制圖》課程主要任務(wù)是通過對機械產(chǎn)品中典型零部件和機構(gòu)的理解和認識，培養(yǎng)學生識圖、讀圖的能力。課堂組織采用“基于工作過程系統(tǒng)化”教學模式[3]，即要求學生在學習課程中完成一個完整的零件圖和裝配圖測繪工作過程。零件圖包括軸套類零件、盤類零件、叉架類零件和箱體類零件；裝配圖包括千斤頂、臺虎鉗、減速器和齒輪泵等裝配圖，進一步增強學生的繪圖、讀圖能力。

《UG/CATIA》課程主要任務(wù)是讓學生熟悉三維CAD技術(shù)，運用UG/CATIA建立零部件的三維模型，同時能夠掌握2D-3D之間的圖形轉(zhuǎn)換知識，提升自身的制圖能力。課堂組織依然采用“基于工作過程系統(tǒng)化”教學模式，即要求學生在學習過程中完成減速器、柴油發(fā)動機、齒輪泵等裝配圖的三維設(shè)計。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想，提高綜合運用已學過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力。課程選題擯棄傳統(tǒng)的單一性、課題內(nèi)容窄、設(shè)計手段落后等劣勢，以應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標，提出選題多樣化、現(xiàn)代設(shè)計工具應(yīng)用、參數(shù)化設(shè)計訓練及結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽相結(jié)合的課程設(shè)計教學方案[4]。

《機械拆裝與測繪》課程主要任務(wù)是通過拆裝與測繪環(huán)節(jié)，學生親身參與動手拆、裝部件，測繪零件，查閱機械工程手冊，訓練學生觀察、動手和動腦的協(xié)調(diào)能力以及團隊精神和相互協(xié)作能力。課程選題以機械實際產(chǎn)品為教學題材，提高學生綜合運用專業(yè)理論知識分析和解決工程實際問題的能力。同時為畢業(yè)設(shè)計奠定良好和扎實的理論基礎(chǔ)。

頂崗實踐是培養(yǎng)學生應(yīng)用能力最直接的途徑[5]。畢業(yè)設(shè)計是檢驗學生在整個大學學習階段掌握理論知識的真實水平的重要環(huán)節(jié)。近年來，學校大力推進產(chǎn)教融合、校企合作的人才培養(yǎng)模式。課題組以此為契機，開展與合作單位聯(lián)合指導學生畢業(yè)設(shè)計，即采取“企業(yè)和校內(nèi)”雙導師模式。學生畢業(yè)設(shè)計課題來源于生產(chǎn)實際中遇到的工程問題，校內(nèi)指導教師負責畢業(yè)設(shè)計文檔的規(guī)范和歸檔工作，企業(yè)指導教師負責課題的研究工作，包括研究對象、研究內(nèi)容及工程圖樣的技能訓練，從而實現(xiàn)理論知識與工程實踐無縫對接，為頂崗就業(yè)奠定了扎實的基礎(chǔ)，達到三方共贏的目的。

2.2 組建創(chuàng)新實踐基地，發(fā)揮學生主體作用

為了充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)新實踐能力，根據(jù)各專業(yè)學生不同的知識背景組建科技社團，如3D動力社團、節(jié)能車隊社團和浩辰杯社團。每個社團均有1-2名優(yōu)秀學生擔任社團負責人，主要負責組織社團的日?；顒樱ㄕ行鹿ぷ?、學科競賽的動員以及校內(nèi)選拔賽組織工作等。同時，每個社團聘請1-2名專業(yè)教師作為社團的指導教師，主要負責社團學員的選拔工作和學科競賽的指導工作。每個社團建立一個QQ群，在全校范圍內(nèi)大力宣傳3D的普及工作，掀起“學3D，我創(chuàng)造；學3D，我快樂”的學習熱潮。

2.3 組織學科競賽，做到以賽促學、以賽促教

近年來，學院下發(fā)《關(guān)于專業(yè)教師指導學生學科競賽取得成果的獎勵管理辦法》，大力支持和鼓勵專業(yè)教師指導學生參與各類學科競賽，進一步提高了學生學習的主動性和積極性。在工程制圖學科范圍內(nèi)，組織學生參與華東區(qū)大學生CAD技能大賽、全國大學生三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽。每年5月份初，3D動力社團和浩辰杯社團的學生骨干配合專業(yè)教師在全校范圍內(nèi)開展二維和三維CAD制圖校內(nèi)選拔賽活動，主要為參加全國賽選拔人才，并對入選的團隊和個人進行專業(yè)指導和強化訓練，使得學生能夠更好地掌握CAD技術(shù)，達到以賽促學的目的。同時，專業(yè)教師參與到學生的學科競賽中，也能夠與學生更好地互動交流，尋求適合學生的教學方法和手段，達到以賽促教的目的，進一步提升教師的教育水平和教學質(zhì)量。

2.4 開展CAD技術(shù)認證，提升學生專業(yè)技能

為了提升學生CAD技術(shù)的專業(yè)技能，學院大力推進CAD技術(shù)認證工作。目前，與國家信息化工程師崗位技能認證中心合作，開展二維CAD工程師認證工作；與國家制造業(yè)信息化培訓中心合作，開展三維CAD工程師認證工作。二維和三維CAD工程師認證工作均在學校計算機實訓中心設(shè)立培訓點和考點。為使得CAD技術(shù)認證工作得到學生、學校和社會的認可，學校與認證中心取得聯(lián)系，建立培訓基地，并每年選派1-2名專業(yè)教師參與認證中心的培訓工作。參加完培訓工作的專業(yè)教師必須具備CAD技術(shù)認證的講師資格才能為學生開展培訓工作，保證培訓的有效性。對認證的考核，采用隨機調(diào)取認證中心的考卷，考查學生掌握CAD技術(shù)的真實水平，并嚴格按照認證中心考核辦法實施。

3 改革取得的成效

新一輪人才培養(yǎng)方案已經(jīng)在15級348名學生中全面實施，目前已經(jīng)進入畢業(yè)設(shè)計階段。經(jīng)過前期的實踐教學表明，制圖能力培養(yǎng)的各個階段取得了顯著成效，主要表現(xiàn)在：構(gòu)建制圖類課程知識體系，將制圖能力培養(yǎng)貫穿到大學整個學習階段，不斷灌輸工程圖的概念，使得學生在學習過程中，不斷接觸到識圖、讀圖和繪圖的過程，提高學生對工程圖重要性的思想意識。前期的制圖課程學習往往對后期的制圖類相關(guān)課程產(chǎn)生了積極的作用。如《機械拆裝與測繪》課程是安排在第七學期，學生出勤率達到98.3%，得到了大幅度的提高，除了因病請假之外，基本沒有出現(xiàn)曠課的情況，體現(xiàn)出高度的積極性和學習熱情；在結(jié)果考核中，優(yōu)秀率占17.5%，良好占35%，中等占37.5%，其余都是及格的學生，從而表現(xiàn)出大部分學生具有扎實的制圖基礎(chǔ)理論知識、現(xiàn)場應(yīng)變能力和技術(shù)文件材料整理歸檔能力。參加各類創(chuàng)新實踐基地的學生由原先基本無人報名參加，到現(xiàn)在一、二年級報名參加各類社團和學科競賽的積極性越來越高，而且在各類學科競賽中取得了優(yōu)異的成績。截止到目前，參加華東區(qū)大學生CAD技能大賽、全國大學生三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽，并取得了省級獎項20多項、國家獎項10余項。專業(yè)教師參與到指導學生大賽過程中，積極申報制圖類教改課題3項，主編應(yīng)用型本科制圖教材2部。二維CAD技能認證的學生幾乎是全員參與，體現(xiàn)了高度的積極性和學習興趣。最終CAD技能認證率達到90%以上，為就業(yè)實習增加了一份專業(yè)技能，拓寬了就業(yè)渠道。

4 總結(jié)

制圖能力的培養(yǎng)在工科院校專業(yè)人才培養(yǎng)中占有重要的地位。課題組圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，結(jié)合學校轉(zhuǎn)型發(fā)展的實際情況，提出“四年不斷線”制圖能力培養(yǎng)的教學模式，從課程群建設(shè)、創(chuàng)新實踐基地建設(shè)、學科競賽及技能認證等四個方面對人才培養(yǎng)過程進行改革與實踐，并取得了顯著的成效，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供了一定的參考價值。