基于卓越工程师培养的工程图学课程教学模式的探索与实践
梁艳书 丛萌 朱英杰
[摘 要]卓越工程师教育培养计划是教育部启动的一项重大的改革项目。它关系到一大批创新型工程人才的培养。根据“卓越工程师”的培养目标及要求，结合工程图学课程的特点，从教学方法、课堂内外教学实践及考试方法等方面进行了探索与实践。
[关键词]卓越工程师；工程图学；教学模式
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0132-03
为了贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神，进一步推进高等工程教育改革，培养造就一大批能适应经济社会发展的、实践和创新能力强的高质量各类型工程技术人才，教育部于2010年6月启动实施了的一项重大举措——“卓越工程师教育培养计划”。这一项重大的改革项目，对我国经济方式的转变，更长远的持续发展，更好地面向工业界、面向世界、面向未来，有着重要的意义和深远的影响。
天津商业大学作为天津市首批九个试点单位之一，于2011年启动实施了“卓越工程师教育培养计划”。同年，能源与动力工程专业开始招收第一批“卓越班”学生。今年，“卓越班”的第一批学生已走向工作岗位。经过大学4年的培养，他们将成为卓越工程师的优秀后备人才。
培养卓越工程师既要具备坚实的学科基础，又要注重实践能力的培养。工程图学课程作为热能与动力工程专业的核心技术基础课，是学生接触工程实践最早的一门课程，在培养学生的工程素质、实践能力、创新意识方面起着其他课程不可替代的作用。工程图学课程组经过几年的探索与实践，不断改进教学方法和教学手段，完善教育教学体系。特别是在实践教学上，加强了实践环节，充分优化育人环境，将课内、外与及社会实践有效地结合起来，引导、鼓励学生理论联系实际，并进行知识的转化和再创造。通过工程图学课程的学习，学生形成了正确的价值观、人生观和世界观，为毕业很快能融入社会，发挥知识的有效性，做好了充分的知识和能力储备。
一、改进教学方法，增强学习自主性
（一）讲好绪论，提高学生对课程学习的兴趣和认识
在教学中，应改变原有的“管、灌”模式，激发学生内在的学习动力。
绪论是本课程的第一堂课，看似简单的课程介绍，实际上要讲好并不是一件容易的事，需要教师下一番功夫才行。因为它涉及学生对本课程的了解、兴趣、对工程图学的重视程度，直接影响后面的教学。在绪论中，教师通过学生们熟悉的产品，介绍其加工过程，引入“工程”概念，让学生了解本课程包含的内容，学习的重点，以及所处学科的地位、作用。如以输出轴零件图为例，来说明工程图样在加工制造、检验、装配过程中所起到的作用，这对刚刚踏入校门的学生近距离接近专业，尽快提升对专业的认识能力和兴趣，感悟专业特色和优势，起到了很好的作用。可见，讲好绪论，可以使学生学习目的更明确，同时也增强了学生学习的积极性。
（二）成立研究性学习小组，开放模型实验室
“研究性学习小组”的教学模式起源于70年代的美国，它克服了传统教学“教师讲授”为主，学生被动学习的弊端，提高了课堂教学效率。对“卓越班”的学生，我们以4-5人为单位，组成研究性学习小组，在培养学生合作精神与人际交往能力的同时，突出学生在教学中的重要地位。为便于研究性小组的学习讨论，教师根据教学内容尝试采用基于项目的研究性教学模式，建立了“截切立体的投影”、“相贯立体的投影”、“平面图形尺寸标注”、“零件图尺寸标注”、“零件图视图选择”等多个研究项目。对每一个研究项目，以具体问题为导向，通过习题课、专题研究、小组讨论等多种模式的教学载体进行探讨。在工程图学的课程设计中，学生们也是以小组为单位自选题目完成课程设计的任务，这在很大程度上能够锻炼学生们的分工合作与解决问题的能力。从选题时的“头脑风暴”，到方案的确定与实施，再到解决问题与成果展示，都需要小组的几名学生来共同完成。在研究性学习的过程中，学生之间优势互补，充分发挥自己的创意，自我设计，自我控制，拥有高度的自主性，而教师给予学生研究方法的指点和支持。这样的教学方法大大提高了学生学习的自主性和教学效果，营造了“宽而不懈，严而不死”的学习氛围。
为了增强学生对立体、零件、部件等的感性认识，学以致用，模型实验室每周都有半天时间对学生开放，教师要求每个小组每学期能参观模型实验室3-5次，并亲手装拆模型，了解模型构造，这样能增强学生们的空间想象力和实践操作能力。
二、加大课堂教学实践能力的培养
在传统的教学中，理论知识的传授占了很大的学时，这就导致理论与实际应用之间存在严重的脱节，学生在后继的课程设计和毕业设计中对工程图学课程所学的知识不能融会贯通，不能恰当、熟练的应用。为了改变现状，应加强实践教学。实践教学包括课内、外两个实践平台。对于刚刚进入大一的新生来说，课堂教学是教师传授知识的主要途径，是培养学生创新精神和动手能力的重要渠道。
（一）构型设计训练
工程图学中的构型设计，是研究平面图形、立体和零件部件的几何形状、构成方式及设计方法，其重点是进行几何造型的训练。这种创意构型、形体表达的过程，对空间想象能力和创新能力的培养起着非常重要的作用。构型设计训练与相应的教学内容相一致。教师可以从学生们从熟悉的日常生活物品着手，如家用电器、厨房用具等，进行训练。在教师的指引下，学生们经历了一个由简单到复杂、循序渐进的过程，从平面图形、组合体，到零件图，最后是装配图。学生们把自己的“作品”当堂进行展示。由于能将自己所学的知识和生活实际密切联系起来，学生们的兴趣得到了极大的提高，在不知不觉中学生们的基础知识得到了巩固，工程意识和工程素质也经过有序的训练逐步得到了增强。
（二）零部件测绘实践
零部件测绘是工程图学实践教学的一个重要环节。在课堂上动手开展测绘实训，让学生们从测量最简单的零件——轴的尺寸开始，到盘盖类、箱体类零件及轴承等标准件，这不但能让学生学会使用测绘工具，而且更重要的是通过实训让学生了解零件的结构。绘制工程草图，能让学生们理解了工艺结构的作用和要求，为后续专业课程的学习打下基础，并向具备基本工程应用能力的“卓越工程师”又迈进了一步。
（三）综合工程项目训练
综合工程项目训练在本课程学习结束后利用一周的时间来完成，是一次较为全面的设计与表达练习。它提倡和培养学生们的独立思考与创造设计能力，是一项较为综合的能力训练。教师根据课程的要求和特点，提出设计任务的要求。设计题目可由教师指定，也可以由学生自由选取，经教师审查并给予指导。简单的设计可由个人独立完成，复杂的则需要几名学生制订计划、明确分工，共同合作完成。通过此次训练，学生们既巩固了所学的知识，又可以查缺补漏，弥补本课程所学知识的不足，并将所学的知识融会贯通，综合运用。
三、为学生积极搭建课外实践平台
除了课堂教学，我们还为“卓越班”提供了充足的、丰富多彩的课外实践和科技创新的机会，为工程知识转化成工程能力创造了条件。
（一）鼓励参加学校SRT项目
积极鼓励“卓越班”学生参加SRT——学生科研素质拓展项目，指导学生在SRT项目中将所学的理论知识与实际结合起来，培养学生的科研思维和科研方法。学生在项目研究过程中边干别学，逐步培养了基本的科研能力和素质。近两年来，教师指导的SRT项目涉及的范围很广，如三维模型库的设计、折叠自行车的设计、自动洗碗机的设计等多个项目，其中自动洗碗机获批天津市大学生创业项目。部分学生将SRT中的研究成果申报了专利，还有一些学生将SRT的研究成果进一步拓展，成为了毕业设计中的主要研究方向。
（二）积极参加学科竞赛和专业技能培训
对学习工程图学课程的“卓越班”学生，教师积极鼓励、辅导他们参加学科竞赛并考取专业技能证书。这既是对学生所学知识的检验，又是培养“卓越班”学生实践能力与应用能力的良好机会。近年来，课程组组织、辅导“卓越班”学生参加了多种类型的学科、技能竞赛，如“机械设计创新大赛”、“三维建模大赛”、“天津市投影制图竞赛”、“CAD竞赛”、“挑战杯”等。此外，学校还与天津市工程图学学会联合组织开办了CAD等级考试一级、二级培训班，为“卓越班”学生参加专业技能培训创造了良好的条件。自2011年以来，先后有包括“卓越班”学生在内的800多名学生参加了培训，考取CAD等级证书的学生更是达到了千人以上，这在一定程度上满足了国家对于“卓越计划”学生培养的要求和社会对应用型人才的需要。
四、考核方法改革
考核是对教师“教”和学生“学”的效果的一个检验。传统的考评体系，考试结果是评价教学效果的一个重要的指标，教师和学生更看中的是“佳绩”。为了应付考试，有的学生不求甚解，死记硬背，影响了发散思维、创造性思维的锻炼。我们培养的卓越工程师，应该是以提升素质为本，增强学生的学习主动性，从而提高学生的研究能力和工程实践能力。因此，教学效果的评价体系也应从注重考试结果向注重学习过程转变。
为此，工程图学课程改革了考核的方式，降低期末考试成绩的比重，采用平时成绩和期末成绩各占50%的做法，并且平时成绩包括作业、提问、展示、答疑等多个环节，更重注考核学生解决实际问题的能力和综合知识的运用能力。
五、结束语
经过对教学方法和教学方式不断的探索和改革实践，“卓越班”的教学效果得到了明显的提高。在近两年的考核中，“卓越班”的平均成绩要比普通班学生高10分左右，优秀率和普通班之间也有明显差异。
实践证明，“卓越工程师培养计划”作为高校培养创新型人才的有效载体，是一个系统工程。教育改革和探索是无止境的，作为一名高校教师，我们会追踪毕业后“卓越班”学生工作的情况，从而及时更新教学内容、教学方法和手段，以满足科技进步、社会发展的需求，使学生不仅从课堂上，而且从丰富的社会中获得知识，并且把学到的知识与社会需求对接。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 教育部.卓越工程师培养计划[M].北京：中国教育出版社，2010.
[2] 孙兰凤，梁艳书.工程制图[M].北京：中国高等教育出版社，2010.
[3] 梁艳书，朱英杰，郭桂梅，丛萌.工程图学教学中工程素质培养的探索与实践[J].大学教育，2013（4）：63-64.
[4] 沈贵鹏，朴珍.高校教师“教学卓越”的思考与探索[J].中国轻工教育，2013（2）：10-13.
[5] 梁艳书，丛萌.浅谈工程图学教学中工程素质的培养[J].教育教学论坛，2013（7）：90-93.
[6] 林健.构建工程实践教育体系培养造就卓越工程师[J].中国高等教育，2012（13）：15-17.
[责任编辑：陈 明]
[摘 要]卓越工程师教育培养计划是教育部启动的一项重大的改革项目。它关系到一大批创新型工程人才的培养。根据“卓越工程师”的培养目标及要求，结合工程图学课程的特点，从教学方法、课堂内外教学实践及考试方法等方面进行了探索与实践。
[关键词]卓越工程师；工程图学；教学模式
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0132-03
为了贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神，进一步推进高等工程教育改革，培养造就一大批能适应经济社会发展的、实践和创新能力强的高质量各类型工程技术人才，教育部于2010年6月启动实施了的一项重大举措——“卓越工程师教育培养计划”。这一项重大的改革项目，对我国经济方式的转变，更长远的持续发展，更好地面向工业界、面向世界、面向未来，有着重要的意义和深远的影响。
天津商业大学作为天津市首批九个试点单位之一，于2011年启动实施了“卓越工程师教育培养计划”。同年，能源与动力工程专业开始招收第一批“卓越班”学生。今年，“卓越班”的第一批学生已走向工作岗位。经过大学4年的培养，他们将成为卓越工程师的优秀后备人才。
培养卓越工程师既要具备坚实的学科基础，又要注重实践能力的培养。工程图学课程作为热能与动力工程专业的核心技术基础课，是学生接触工程实践最早的一门课程，在培养学生的工程素质、实践能力、创新意识方面起着其他课程不可替代的作用。工程图学课程组经过几年的探索与实践，不断改进教学方法和教学手段，完善教育教学体系。特别是在实践教学上，加强了实践环节，充分优化育人环境，将课内、外与及社会实践有效地结合起来，引导、鼓励学生理论联系实际，并进行知识的转化和再创造。通过工程图学课程的学习，学生形成了正确的价值观、人生观和世界观，为毕业很快能融入社会，发挥知识的有效性，做好了充分的知识和能力储备。
一、改进教学方法，增强学习自主性
（一）讲好绪论，提高学生对课程学习的兴趣和认识
在教学中，应改变原有的“管、灌”模式，激发学生内在的学习动力。
绪论是本课程的第一堂课，看似简单的课程介绍，实际上要讲好并不是一件容易的事，需要教师下一番功夫才行。因为它涉及学生对本课程的了解、兴趣、对工程图学的重视程度，直接影响后面的教学。在绪论中，教师通过学生们熟悉的产品，介绍其加工过程，引入“工程”概念，让学生了解本课程包含的内容，学习的重点，以及所处学科的地位、作用。如以输出轴零件图为例，来说明工程图样在加工制造、检验、装配过程中所起到的作用，这对刚刚踏入校门的学生近距离接近专业，尽快提升对专业的认识能力和兴趣，感悟专业特色和优势，起到了很好的作用。可见，讲好绪论，可以使学生学习目的更明确，同时也增强了学生学习的积极性。
（二）成立研究性学习小组，开放模型实验室
“研究性学习小组”的教学模式起源于70年代的美国，它克服了传统教学“教师讲授”为主，学生被动学习的弊端，提高了课堂教学效率。对“卓越班”的学生，我们以4-5人为单位，组成研究性学习小组，在培养学生合作精神与人际交往能力的同时，突出学生在教学中的重要地位。为便于研究性小组的学习讨论，教师根据教学内容尝试采用基于项目的研究性教学模式，建立了“截切立体的投影”、“相贯立体的投影”、“平面图形尺寸标注”、“零件图尺寸标注”、“零件图视图选择”等多个研究项目。对每一个研究项目，以具体问题为导向，通过习题课、专题研究、小组讨论等多种模式的教学载体进行探讨。在工程图学的课程设计中，学生们也是以小组为单位自选题目完成课程设计的任务，这在很大程度上能够锻炼学生们的分工合作与解决问题的能力。从选题时的“头脑风暴”，到方案的确定与实施，再到解决问题与成果展示，都需要小组的几名学生来共同完成。在研究性学习的过程中，学生之间优势互补，充分发挥自己的创意，自我设计，自我控制，拥有高度的自主性，而教师给予学生研究方法的指点和支持。这样的教学方法大大提高了学生学习的自主性和教学效果，营造了“宽而不懈，严而不死”的学习氛围。
为了增强学生对立体、零件、部件等的感性认识，学以致用，模型实验室每周都有半天时间对学生开放，教师要求每个小组每学期能参观模型实验室3-5次，并亲手装拆模型，了解模型构造，这样能增强学生们的空间想象力和实践操作能力。
二、加大课堂教学实践能力的培养
在传统的教学中，理论知识的传授占了很大的学时，这就导致理论与实际应用之间存在严重的脱节，学生在后继的课程设计和毕业设计中对工程图学课程所学的知识不能融会贯通，不能恰当、熟练的应用。为了改变现状，应加强实践教学。实践教学包括课内、外两个实践平台。对于刚刚进入大一的新生来说，课堂教学是教师传授知识的主要途径，是培养学生创新精神和动手能力的重要渠道。
（一）构型设计训练
工程图学中的构型设计，是研究平面图形、立体和零件部件的几何形状、构成方式及设计方法，其重点是进行几何造型的训练。这种创意构型、形体表达的过程，对空间想象能力和创新能力的培养起着非常重要的作用。构型设计训练与相应的教学内容相一致。教师可以从学生们从熟悉的日常生活物品着手，如家用电器、厨房用具等，进行训练。在教师的指引下，学生们经历了一个由简单到复杂、循序渐进的过程，从平面图形、组合体，到零件图，最后是装配图。学生们把自己的“作品”当堂进行展示。由于能将自己所学的知识和生活实际密切联系起来，学生们的兴趣得到了极大的提高，在不知不觉中学生们的基础知识得到了巩固，工程意识和工程素质也经过有序的训练逐步得到了增强。
（二）零部件测绘实践
零部件测绘是工程图学实践教学的一个重要环节。在课堂上动手开展测绘实训，让学生们从测量最简单的零件——轴的尺寸开始，到盘盖类、箱体类零件及轴承等标准件，这不但能让学生学会使用测绘工具，而且更重要的是通过实训让学生了解零件的结构。绘制工程草图，能让学生们理解了工艺结构的作用和要求，为后续专业课程的学习打下基础，并向具备基本工程应用能力的“卓越工程师”又迈进了一步。
（三）综合工程项目训练
综合工程项目训练在本课程学习结束后利用一周的时间来完成，是一次较为全面的设计与表达练习。它提倡和培养学生们的独立思考与创造设计能力，是一项较为综合的能力训练。教师根据课程的要求和特点，提出设计任务的要求。设计题目可由教师指定，也可以由学生自由选取，经教师审查并给予指导。简单的设计可由个人独立完成，复杂的则需要几名学生制订计划、明确分工，共同合作完成。通过此次训练，学生们既巩固了所学的知识，又可以查缺补漏，弥补本课程所学知识的不足，并将所学的知识融会贯通，综合运用。
三、为学生积极搭建课外实践平台
除了课堂教学，我们还为“卓越班”提供了充足的、丰富多彩的课外实践和科技创新的机会，为工程知识转化成工程能力创造了条件。
（一）鼓励参加学校SRT项目
积极鼓励“卓越班”学生参加SRT——学生科研素质拓展项目，指导学生在SRT项目中将所学的理论知识与实际结合起来，培养学生的科研思维和科研方法。学生在项目研究过程中边干别学，逐步培养了基本的科研能力和素质。近两年来，教师指导的SRT项目涉及的范围很广，如三维模型库的设计、折叠自行车的设计、自动洗碗机的设计等多个项目，其中自动洗碗机获批天津市大学生创业项目。部分学生将SRT中的研究成果申报了专利，还有一些学生将SRT的研究成果进一步拓展，成为了毕业设计中的主要研究方向。
（二）积极参加学科竞赛和专业技能培训
对学习工程图学课程的“卓越班”学生，教师积极鼓励、辅导他们参加学科竞赛并考取专业技能证书。这既是对学生所学知识的检验，又是培养“卓越班”学生实践能力与应用能力的良好机会。近年来，课程组组织、辅导“卓越班”学生参加了多种类型的学科、技能竞赛，如“机械设计创新大赛”、“三维建模大赛”、“天津市投影制图竞赛”、“CAD竞赛”、“挑战杯”等。此外，学校还与天津市工程图学学会联合组织开办了CAD等级考试一级、二级培训班，为“卓越班”学生参加专业技能培训创造了良好的条件。自2011年以来，先后有包括“卓越班”学生在内的800多名学生参加了培训，考取CAD等级证书的学生更是达到了千人以上，这在一定程度上满足了国家对于“卓越计划”学生培养的要求和社会对应用型人才的需要。
四、考核方法改革
考核是对教师“教”和学生“学”的效果的一个检验。传统的考评体系，考试结果是评价教学效果的一个重要的指标，教师和学生更看中的是“佳绩”。为了应付考试，有的学生不求甚解，死记硬背，影响了发散思维、创造性思维的锻炼。我们培养的卓越工程师，应该是以提升素质为本，增强学生的学习主动性，从而提高学生的研究能力和工程实践能力。因此，教学效果的评价体系也应从注重考试结果向注重学习过程转变。
为此，工程图学课程改革了考核的方式，降低期末考试成绩的比重，采用平时成绩和期末成绩各占50%的做法，并且平时成绩包括作业、提问、展示、答疑等多个环节，更重注考核学生解决实际问题的能力和综合知识的运用能力。
五、结束语
经过对教学方法和教学方式不断的探索和改革实践，“卓越班”的教学效果得到了明显的提高。在近两年的考核中，“卓越班”的平均成绩要比普通班学生高10分左右，优秀率和普通班之间也有明显差异。
实践证明，“卓越工程师培养计划”作为高校培养创新型人才的有效载体，是一个系统工程。教育改革和探索是无止境的，作为一名高校教师，我们会追踪毕业后“卓越班”学生工作的情况，从而及时更新教学内容、教学方法和手段，以满足科技进步、社会发展的需求，使学生不仅从课堂上，而且从丰富的社会中获得知识，并且把学到的知识与社会需求对接。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 教育部.卓越工程师培养计划[M].北京：中国教育出版社，2010.
[2] 孙兰凤，梁艳书.工程制图[M].北京：中国高等教育出版社，2010.
[3] 梁艳书，朱英杰，郭桂梅，丛萌.工程图学教学中工程素质培养的探索与实践[J].大学教育，2013（4）：63-64.
[4] 沈贵鹏，朴珍.高校教师“教学卓越”的思考与探索[J].中国轻工教育，2013（2）：10-13.
[5] 梁艳书，丛萌.浅谈工程图学教学中工程素质的培养[J].教育教学论坛，2013（7）：90-93.
[6] 林健.构建工程实践教育体系培养造就卓越工程师[J].中国高等教育，2012（13）：15-17.
[责任编辑：陈 明]
