基于工程教育专业认证背景下的工程制图教学改革探索
陈星, 崔政, 张修竹, 游景明, 赖庆轲
（重庆三峡学院，环境与化学工程学院，重庆 万州404100）
摘要：工程制图是化工专业的一门重要的基础课程，是培养学生实践动手和专业绘图等综合能力的关键环节。根据工程认证的标准和要求，从课程现状、线上线下混合教学、教学团队建设、辅助教学手段以及课程考核评价等方面对课程进行改革，建立符合化工专业工程认证的教学体系，提高工程制图的教学质量。
关键词：工程教育专业认证，化工专业，工程制图，混合教学，教学改革
中图分类号：G642
Teaching Reform of Engineering Drawing for Chemical
Engineering and Technology Based on the Engineering Education Professional
Certification
Chen Xing, Cui Zheng, Zhang Xiuzhu, You Jingming, Lai
Qingke
(College of Environment and Chemical Engineering,
Chongqing Three Gorges University, Wanzhou Chognqing 404100 china)
Abstract: As an important basic course of chemical
engineering and technology major, the engineering drawing is a critical link in
cultivating students' comprehensive abilities, such as hands-on practice and
professional drawing. In accordance with the standards and requirements of Engineering
Education Professional Certification, the curriculum is reformed from the
current status of the curriculum, online and offline mixed teaching, construction
of teaching team, auxiliary teaching and course assessment and evaluation to
establish a teaching system that conforms to Engineering Education Professional
Certification, and improve the teaching quality of engineering drawing.
Key words: Engineering Education Professional Certification, Chemical
engineering and technology, Engineering drawing, Teaching reform[1]
工程教育专业认证是促使高校加强工程教育改革和实践、提高学生实践探索能力和培养卓越工程师的重要保障[1]。重庆三峡学院化学工程与工艺专业在2014年被列为重庆市重点扶持的特色专业，同时又被列为重庆三峡学院建设应用型技术人才的首批试点专业，担负着为库区培养具有工程实践能力和创新能力的应用技术性型人才的重任。工程制图是化工专业的一门专业基础课，主要培养学生的空间想象力、思维能力以及绘图能力[2]。该课程的学习将为后续课程设计、化工设计竞赛以及工作实践奠定坚实的基础和技能。为使课程教学适应工程教育专业认证的要求，把以学生为中心，成果产出为导向以及持续改进的理念融入到课程教学中，需要对工程制图课程进行教学改革，以提高专业人才培养质量，促使化工专业可持续发展，培养具有创新型和丰富工程实践经验的人才[3, 4]。
1 课程教学现状
工程制图是化学工程与工艺专业必修的一门专业基础课程，重点学习工程图样的阅读以及绘制，课程实践性强、对想象力和空间思维要求高。目前在教学过程中存在一些亟需解决的问题，例如：（1）课程难度大，投影法基本原理以及三视图的绘制等内容抽象，对空间想象力要求很高，学生普遍反映课程难度大；（2）多媒体教学手段单一，虽然采用多媒体课件进行展示，但是课堂教学时间短，学生课下不预习和及时复习，导致教学效果不理想，亟需教师探索教学方式，优化教学手段，帮助学生更好的掌握课程内容；（3）缺乏一对一指导，在绘制工程图样的过程中，学生绘图质量普遍偏低，教师无法一一进行指导，导致学生绘图次数增多，产生反感情绪，影响教学质量；（4）师生之间的互动少，由于教师承担的课程较多，课下无法和学生进行有效的交流，导致学生的问题无法及时得到解答。（5）工程制图理论教学与化工专业实践联系不紧密，学生不了解工程制图学习对化工专业学习的重要性，理论与实践脱节。（6）考核形式单一，采用传统的平时成绩和卷面成绩考核，缺乏学习的过程考核，无法调动学生的学习积极性，学习主动性差。
2 线上线下混合式教学
近年来，网络教学平台发展迅速，具有极强的便捷性及灵活性，不受空间和时间的限制，极大地提高学习的效率[5]。采用线上线下的混合教学模式能有效的把以学生为中心这一理念融入到课程教学中，形成一种以学生为主角，由教向学转变的学习模式。例如，第一，在课前预习方面，教师可以使用课程包里丰富的教学资源，通过平台提前发布课件、动画以及教学任务，让学生预习；在课堂上可以通过提问的手段来检测学生的预习情况；课下可以通过平台的防作弊功能对章节知识点进行测试，以此来检测学生对知识的掌握情况。第二，在线上课堂教学方面，在讲授理论知识之外，可以利用平台的抢答、讨论和随堂测试等功能让学生参与到课堂中去。第三，在课下辅导答疑方面，学生可以利用平台的讨论版块发表相应的话题或者问题，老师和同学们随时可以对问题进行讨论和答疑；同时学生还可以对课程的资源进行反复的学习，加深对所学知识的理解。学生在教师的启发和引导下主动进行交流和学习，培养学生发现、分析和解决问题的能力，同时还增加了老师和学生以及学生之间的交流。第四，在考核方面，网络教学平台有强大的成绩统计功能，能把同学们在平台所完成、参与过的事项换算成相应的分数，重视学生在教学中的参与程度，可以显著的调动学生的学习积极性，提高教学质量。
3 建立课程教学团队
师资队伍的建设对化工专业人才培养起着关键的作用，工程认证要求教师的数量、专业结构以及教师的层次都要合理，能够满足教学要求。通常化工专业的就业主要涉及到化工、机械、环境等领域，根据化工专业就业的特点，我院专门从化学工程与工艺、过程装备与控制工程、环境工程以及给排水专业各抽调1名工程制图的骨干教师建立一只6人的工程制图教学团队；团队教师年龄在40岁以下，均在相关企业进行了为期6个月以上的学习锻炼，具有一定的工程实践能力，能将工程实践经验应用到理论教学中去。为配合线上教学的开展，团队教师根据各自的专业特长，正在积极修订教学大纲、录制课程视频、建立课程题库，以便更好的满足工程认证的要求。在绘图实践教学中，将教学班划分成6个小组，每位教师指导7名左右的学生，教师在指导过程中可以及时发现问题并指导学生修正图样，加深学生对绘图基本知识的理解，提高学生的绘图能力和工程实践能力；不断强化过程实践，以适应社会需求和工程认证的目的。
4 采用多元辅助教学手段
4.1 引入化工专业图纸辅助教学
本院工程制图课程在大一下学期开设，此前学生对化工方面的知识了解较少，在教学中，学生无法将工程制图所学内容与化工实践联系起来，降低了工程制图课程的重要性，学生的学习兴趣下降。因此，我们在工程制图教学中引入化工工程图纸，将理论知识与化工实践联系起来，让学生了解工程制图对化工专业的重要性。在学习尺寸标注、标准件和常用件、机件常用的表达方法以及零件图和装配图等内容时，可以引入化工中常用的计量罐设备图进行教学。例如，计量罐设备图主要由主视图、俯视图、技术要求、技术特性表、管口表、明细表以及标题栏等元素组成；在主视图中，罐体器壁和管口采用的是全剖画法；部分放空口在主视图中无法体现出来，在俯视图中对该放空口采用移出剖面图画法，展示它的结构；在尺寸标注上，向学生讲解计量罐的长度、直径、壁厚以及管径的标注方法。通过讲解，将化工设备图的画法与工程制图基本知识紧密联系起来，理论与实践紧密结合，使学生认识到工程制图对化工专业学习的重要性，学习目标明确、学习积极性增强。
4.2 化工实训平台辅助教学
为进一步加强工程制图课程与化工专业实践之间的联系，提高学生的工程实践能力和绘图技能，将校内天然气制甲醇仿真工厂引入工程制图课程教学[6]。选取厂区的换热器、反应器、精馏塔以及储罐等设备作为教学模型，教师先向学生讲解设备的结构和用途，然后对学生进行分组，每组约2~3人，让学生进入厂区进行实地观察和测绘，利用工程制图所学的知识，通过AutoCAD绘制出相应的设备图；在实践过程中，学生将理论知识与工程实践充分结合，以成果产出为导向，提高学生的学习主动性；同时，将化工设备作为教学模型，可以让学生提前接触化工设备，明确课程教学的目的，提升学习动力。
4.3 采用三维实体模型和三维软件辅助教学
在工程制图教学中，点线面投影、立体投影以及组合体投影是投影的基础，是制图课程必须掌握的知识点，但是该部分内容对学生的空间想象力要求非常高，学生很难在脑海里对三维模型进行想象和自由切换，学生难以掌握，产生强烈的厌学情绪。因此，我们从两个方面进行入手，一是购买画法几何投影箱、立体教学模型以及测绘模型，做到人手一套教具，让学生在课上课下时间对实物进行观察，让学生多看、多想、多练习，充分对训练学生的空间想象力，提高学生的学习兴趣；二是通过三维软件进行辅助教学，例如AutoCAD和Solidworks软件，直接绘制三维实体模型，对模型进行相应的切割和变换，对变换后的图形进行全方位展示，带动学生进行思考和想象，降低教学的难度，同时也激发学生学习三维软件的兴趣[7, 8]。在理论课堂向学生讲解理论知识，并进行动画演示，在模型教室让学生自己动手进行模型组合和变化，进行图形绘制和小组讨论，采用教学练一体化的方案，突出以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性和动手能力，不断提高学生的专业素质，将理论教学和实践教学进行无缝衔接。
5 课程考核方式的改革
由于工程制图对空间想象能力、空间思维能力和动手能力要求较高，采用传统的考试无法有效的对教学效果进行评价。根据专业认证的理念，应该以学生为中心，重视学生在教学中的参与程度，以成果为导向全方位对学生进行考核。我们将工程制图从考试课改革成考查课，总成绩由线上成绩、作业成绩和绘图成绩三大部分组成，各部分所占比例和组成明细如表1所示。线上成绩占50%，从多个方面对学生进行考察，着重体现学生在课堂中的主导作用，提高学生的学习主动性，让学生充分参与到教学中，体现以学生为中心的理念。绘图成绩主要是对化工实训平台的部分设备进行测绘，以产出为导向，通过任务驱动以小组协作的形式开展，最终以任务完成过程中的表现和结果来检验，促使学生自主构建探究、思考、实践以及协作的实践体系，极大提高学生探究、思考以及解决问题的能力，符合专业认证的理念和目标。
表1 考核组成及明细
Table 1 Assessment composition and details
|
组成 |
比例(%) |
各部分组成明细 |
|
线上成绩 |
50 |
考勤、视频学习、随堂测验、主题讨论、课堂提问以及讨论回复 |
|
作业成绩 |
20 |
习题册、作业汇报 |
|
绘图成绩 |
30 |
任务分配：化工设备实地测量和AutoCAD绘图 |
6 结语
工程认证是培养高质量化工专业人才的有力保障，对培养具有工程实践能力和创新精神的应用型人才具有重要意义。将以学生为中心，产出为导向和持续改进的理念融入到工程制图教学中，从多方面对工程制图教学进行改革，提高课程的教学质量，加快化工专业工程认证的进度，培养符合工程认证目标和毕业要求的应用型人才。
参考文献
[1] 魏朝晖, 杜鹃, 仲博学. 工程教育专业认证背景下新建应用型本科人才培养方案的制定[J]. 教育教学论坛, 2020, 52: 120-122.
[2] 杨莉, 郝育新, 刘令涛. 工程教育专业认证背景下《工程制图》课程教学改革研究[J]. 图学学报, 2018, 39(4): 786-790.
[3] 王飞, 刘胜辉, 崔玉祥. 工程教育专业认证背景下的地方工科院校新工科建设的思考[J]. 高教学刊, 2021(3): 63-66.
[4] 侯芳, 郑伟. 基于能力培养的化工制图课程多元化考核模式探索[J]. 河南化工, 2019, 36: 60-62.
[5] 文静. 线上线下混合式教学模式在《机械制图》课程中的研究与实践[J]. 内燃机与配件, 2020(22): 218-220.
[6] 丁志平. 构建实训平台提升核心竞争力-南京化工职业技术学院实训基地建设[J]. 化工职业技术教育, 2006(04): 73-74.
[7] 韩正功, 李玢, 曾萍, 王云海. 互联网+环境下《工程制图》混合教学方法的研究[J]. 电脑知识与技术. 2019, 15(30): 166-168.
[8] 张约美. 基于三维建模的“机械制图”课程改革实践研究[J]. 南方农机, 2021, 52(01): 146-147.
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