王 妍，杜秀华，杨 蕊，祝 娟，曹喜承

(东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318)

工程教育专业认证着重成果导向(outcome based education，OBE)、以学生为中心和持续改进3 个方面。其中，OBE 教育作为一种先进的教育理念，已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流[1]。OBE 强调以学生取得的学习效果引导教学设计和教学方法，并对照毕业生核心能力和要求来评价专业教育[2]，即要求学生具有解决复杂工程问题的能力和素质。这种理念对引导和促进专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要[3]。

工程图学作为工程教育的先导课程，对学生工程能力培养具有重要的作用。东北石油大学制图教研组以机械设计制造及自动化专业的《现代工程图学》课程为载体，以OBE 教育理念为导向，强化实践教学、三维引导和过程考核，改革和创新工程教育人才培养模式，提升教师和学生在疫情期间远程教学中的技术性和创新性[4]，构建了以课上教学为主线，课内与课外相结合、线上和线下相结合、理论与实践相结合的制图教学新体系(图1)，适度解决了远程教学中课堂互动性差、实践和测绘教学难以及上机实战少等 问题。

图1 制图教学新体系 Fig.1 New system of cartography teaching

1 一体化制图知识与三维软件

1.1 成果导向整合教学内容

空间想象和思维方式是图学素质培养的核心。三维设计软件能够将学生的图学学习从三维空间带入到制图教学的“绘图”和“读图”教学过程中，深入了解形体分析法和线面分析法[4]。

《现代工程图学(上)》在“立体的截交、相贯、组合体画图和读图”等教学环节，穿插展示三维模型和其视图表达，使学生更深刻地理解“形体分析法”的意义，建模的同时能够对尺寸的作用、分类以及尺寸标注的要求有所理解；讲授中，以简单形体为元素，通过布尔运算构形，加强了组合体构造的完整性和严密性，同时与计算机建模的方法一致；通过投影生成工程图，可更好地体会机件“表达方法”的含义以及技术要求的作用，建立复杂立体的分析和表达思路。

《现代工程图学(上)》共32 学时，为线下理论知识讲解和线上MOOC 平台测试相结合的方式。在完成“几何作图、组合体、机件的表达方法”等7次线上测试作业的基础上，还完成3 次线下测试，每次约10 min，以考察学生的阶段性掌握情况。期末总评成绩为：15%线上测试+5%考勤+5%课堂表现+15%线下测试+60%期末考试。

《现代工程图学(下)》以“实践主导”的理念整合教学内容，引导学生完成涵盖标准件、常用件、各类典型零件和装配体的理论学习；分阶段完成三维软件Solidworks 的学习和练习、零件图的绘制；测绘完成全套装配体的建模、虚拟装配、运动仿真以及生成工程图(图2)。

图2 《现代工程图学(下)》一体化教学 Fig.2 Integrated Teaching of“Modern Engineering Graphics (II)”

(1) 充分利用Solidworks 软件的资源库，强化学生对国标代号、规格尺寸、结构、用途、装配关系和投影的认知[5]。

(2) 通过对各类零件三维建模及生成工程图，使学生充分理解典型零件的结构形状、尺寸标注及视图表达；通过零件图的手绘，巩固对典型零件表达方案及零件技术要求的理解。

(3) 通过对装配体运动仿真及拆装动画，深入了解装配体工作原理及装配过程，提高工程认知。

(4) 最后通过对装配体及其各零件整体三维建模并手绘工程图，全面提升学生工程实践和设计能力。

《现代工程图学(下)》共64 学时，包含上机和尺规实践各16 学时。尺规绘图完成4 张A3 典型零件图；上机实践包含8 次Solidworks 电子作业，限时提交。目的是希望学生能够将两学期的知识融合起来，在手绘和计算机操作上均有全面、快速和深入的提高。期末总评成绩的构成：5%线上测试+含5%考勤+5%课堂表现+15%作业(电子作业+尺规作业)+20%尺规绘图+50%期末考试。

1.2 强调OBE 教学理念

1.2.1 以学生为中心

以学生为中心是工程教育认证强调的核心理念。

(1) 课上理论知识重点突出，节约出时间给学生充当课堂上的主角；

(2) 教师通过提问、课堂测试、阶段测试等互动了解学生在线听课动态，检测学生掌握情况；

(3) 教师提问时引导和启发学生理论联系实际，与课程结合，多说多练；

(4) 积极地交流讨论，锻炼学生表达能力，提高其主动性、积极性。

在授课学时不变、多样的教学手段、增大的作业量和教学难度情况下，以学生为中心考虑到学生的课业负担，在课前进行有效引导，简洁列出本堂课的重点难点，使学生课上能有的放矢；课上调增练习时间，选择有代表性的典型习题，少讲多练，结合线上测试解决重点疑难问题；课下的在线作业以图形选择题的方式取代大量手工绘图的作业，减少学生作业负担。此外，教研组还通过问卷调查、交流等方式与学生沟通，了解学生课业负担、上课方式、作业形式等方面的意见，及时调整教学方案及手段。在教学改革的第一年，老师虽做好规划，也较之前更加忙碌和紧张，但也收到了良好的学习效果。

1.2.2 团队协作学习模式

引入基于OBE 的“项目驱动”学习的教学理念[6-7]，特别是在《现代工程图学(下)》中，学生可以依托三维软件，以零件图为载体设计表达方案。以项目小组形式，完成三维建模、方案分析、对比决策，确定最终方案，并尺规绘制出最终工程图。在教学过程中，教师分段布置作业，各项目组长负责分解任务，组员分工合作，共享所有思路和意见，完成项目作业。在项目完成过程中，组员之间必须充分沟通，互相协作，从而培养团队精神和责任心。

疫情期间的教学和上述实践均为在线完成，从结果看，线上教学增加了学生的自由发挥空间，私下单独分组设计，老师定时检查，有问题随时线上沟通，真正做到从“单打独斗”到“团队合作”的转变。

1.3 MOOC 平台保障配套

“学习通”上MOOC 平台的建设成为《现代工程图学》课程的有力保障，定位在帮助学生学会图学思维方式，提供开放的自主学习的环境[8-9]。教师将相关资料提前上传至平台的“课程资料”，并在每周课前，发布本周教学重点和课程任务。学生可提前看教学视频，做在线测试，课上再配合线上直播讲解及互动，深入理解和掌握知识点，课下通过作业巩固理解。

课程用到平台的学习视频、试题库、课程资料、作业、考试、数据统计等功能。具体如下：

(1) 学习视频的碎片化。按照知识点录制MOOC 视频，使学生能够根据需要准确定位视频，可短时、高效地选择观看。

(2) 建设完善的试题库。按照章节知识点构成和试题题型，整合出完整课程试题库，其是发布试卷和作业的基础题库。

(3) 完备的课程资料。线上教学没有教材，教师需要将相关的教学课件、章节重点、习题集参考立体图示和电子答案提前上传至“课程资料”。

(4) 考试系统。建立试题库，利用组卷功能，进行各种形式的测试和考试，全面检查和考核学生对知识的掌握情况，自动或手动按知识点和题库选题组卷。组卷套数上限20 套，题目乱序和选项乱序保证“同题不同卷”，真实考察学生的知识掌握情况。重做次数上限最多100 遍，每遍随机抽取不同套题，取最高成绩。该出题方式利用了学生追求高分的心里，通过题海战术，达到从量变到质变。甚至，结合期末考试具体要求设置后，作者利用考试系统实现了期末考试的“非作图题”部分的出卷工作。

(5) 在线测试贯穿教学。①课后测试。按照知识点分阶段发布测试内容；②课堂测试。直播进行中，发布测试检查及督促学生集中注意力；③手绘测试作业。利用学习通“作业”功能，将手绘题目发送给学生，学生完成后拍照上传，教师在线批改反馈。

(6) 数据统计。掌握学生从课前、课中到课后的整体学习数据，包括视频任务点观看情况、在线测试成绩统计、各项作业完成情况等，对学生进行综合评价及成绩评定。

图3 为“学习通”MOOC 平台部分应用界面。测试完成后系统自动、实时地判断对错、计算分值，并给出答案及题解提示。通过“学习通”平台，可对学生的学习效果和态度有更客观和清晰的认识，同时也能了解各知识点学生掌握的情况和学习难点，有针对性地进行进一步讲解。

图3 “学习通”MOOC 平台应用((a)考试及批改情况；(b)任务点、综合成绩分布和课程学习进度；(c)学生访问统计；(d)课程完成情况) Fig.3 Application of MOOC platform ((a) Examination and marking;(b) Task points,comprehensive grades and the course progress;(c) Students’ visiting statistics;(d) Completion situation of the course)

2 面向线上学习的实践教学模式

2.1 上机实践培养创新能力

上机实践主要应用Solidworks 软件。疫情期间由学生在各自电脑上进行，课程4 学时联排，讲授完即进行限时上机作业，下课提交。整个过程，教师通过语音、留言、录制视频或远程操控学生电脑的方式随时答疑。这种对于软件的线上授课方式优于线下的课堂授课。部分学生课前会在学习通上观看视频进行预习，对直播不理解的命令学生既可以回看视频，也可以随时联系老师进行解答。

更为重要的是软件教学显著提高了学生的三维空间构思力和创新力。如在建模过程中，同一立体，既可以拉伸生成也可以旋转生成，既可以先总体轮廓后局部细节，也可以逐部分累加建模，建模的分析思路是对学生创新设计的培训和考验[10]。另外，三维实体的清晰构型，不仅能帮助学生理解立体，还可以将模型转换成相似的新立体。在由简入繁的机件建模中和反复训练中，可在短时间内启发学生思维，提高创新能力。

2.2 尺规实践打好坚实基础

适当增加实践课学时，缩减基础理论知识讲授细节或转放到MOOC 网站让学生提前自主学习，这可有效缩减理论课时间而补充在实践课中。通过手工绘制，能够在消化理论知识的同时提高学生的动手能力。

教研组共同甄选出48 道具有代表性的零件，主要针对典型轴套类、盘盖类、叉架类和箱体类零件进行，锻炼学生对各种构型机件的熟练度。每周每组一个题目，提交A3 白图，部分零件模型如图4 所示。依托三维软件，小组内部讨论，完成各自题目的三维建模、方案分析、对比决策，最终确定表达方案。表1 为实践项目所覆盖知识点及要求。

图4 部分典型零件实践模型 Fig.4 Practice model of partial typical parts

2.3 测绘综合强化实践能力

疫情期间的测绘教学，由于不能实现真正的测量，教研组是通过给出各角度带尺寸的三维轴测图来实现的，如图5 所示。测绘之前，教师通过实物模型展示、课件讲解及动画演示等，为学生讲解机器的作用、工作原理、装配关系以及拆装顺序等。学生根据资料，对装配体和零件进行理解和拆解，根据零件结构、形状和用途，确定合适的表达方案，在坐标纸上徒手绘制出零件草图、装配示意图、并尺规绘制出所有零件和装配体的工程图，同时利用软件进行三维建模，投影为工程图。通过测绘实验，学生将2 学期的教学内容，从“理论-尺规绘图-软件”进行了全方位综合强化，极大地提高了工程实践能力。不足之处为，学生没有真实接触到测量工具，只有“绘”没有“测”，对常用测量工具及测量方法掌握不足。

3 多元化过程考核

3.1 考核内容和方法

考核方式能成功助推从课堂管理到全程参与的转变。考核体系应包含课程的所有学习成果，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[11]。基于OBE 教育模式，教研组建立了多样化考核体系，设置多项考核内容和指标，如图6所示。

图6 多元化考核体系 Fig.6 Diversified appraisal system

该考核体系注重学习过程、实践能力和创新能力考核，动态把握学生知识和能力的发展水平，综合各项指标得到学生的总评成绩，全面地考核与评价对学生起到了良好地引导和规范作用，有效避免个别学生考试投机的不良现象。

疫情期间的考核模式在评定成绩时考虑了平时成绩、阶段成绩、上机操作成绩、实践绘图成绩等几方面。其中平时成绩又有在线测试、课堂测试、视频观看、平时作业、出勤和课堂表现等几部分。

新考核体系并未对平时成绩的全部构成进行考核标准的无缝制定。留出了观看视频和平时表现环节由任课教师自主确定，以避免学生的为难情绪。但在线测试和阶段测试教研组进行了统一考核规划，提前印好题量和难度相同的几套测试题，任课教师随机抽取，统一批改，保证公平公正。过程考核的特点，使得学生想拿特别高分和特别低分都很难，每个环节都要努力，所以未出现特别差的成绩，85 分为优秀。

新体系的考核评价机制效果明显，体现在学生的绘图质量、绘图速度上和计算机建模方面的大幅进步，增加的实践训练，确实提高了学生图学能力。学生对参加全国成图技术与产品建模大赛的热情也更加高涨，真正体现了OBE 的教育理念。

3.2 跟踪与改进

在疫情下的线上教学中，任课教师需引导学生自主学习，同时加强学习过程、学习效果的反馈与评测[12]。从学生到课及听课状态的监管，再到课后作业的完成情况，教师每次课后将学习效果反馈到班级学生群，每2 周教研组召开一次研讨会，总结问题、规划工作，逐步摸索出适合疫情期间的教学方法，目标是希望学生在不断的引导和鞭策中，学会知识，从“他教”走向“自学”。

后续教学中，将根据每年的学科热点和学生学习效果更新教学课件和讲稿；根据学生作业反馈问题，改进讲解和练习题库；结合学生评价进行课程教学方式方法的适当调整；根据学生反应和工程实际，延伸学生感兴趣且有意义的知识点。

4 结 论

“基于OBE 的工程图学教学新体系”克服疫情期困难，全程贯彻工程教育专业认证的“成果导向、以学生为中心、持续改进”理念。新体系着眼于培养学生的图学素养，融入了计算机实体造型，加强了实践绘图环节，提供了自主学习平台，改善了考核机制，大大拓宽了制图课教学的知识面和受训面。从2019 年起，经过1 年多的摸索与实践，已逐步完善，每年有近400 余名机械工程类学生参与其中。该体系的教学效果未以学习成绩作简单对比，是因为同一教师同时授课的班级之间也会出现整体分数存在差异的情况。本教学体系更关注学生反馈的学习效果和作业完成的质量，发现问题及时调整，持续改进。

新教学体系需要老师、学生、硬件软件和教学方案设计等多方面支撑方能较好地在有限的教学学时高效完成。新体系的正常运行还需要学校的政策支持以及教师更多的辛勤付出。该体系中的教学内容及教学思想已在《现代工程图学》和《工程制图》2 门慕课中有所体现。其中《工程制图》已被认定为省级精品在线开放课程。