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摘要：新工科人才培养能力框架与CDIO模式培养目标具有一致性。CDIO工程教育模式是近年国际工程教育改革的重要成果，其大纲注重培养学生主动学习、理论与实践并重的能力。依据CDIO教学大纲重构机械制图课程教学内容体系，结合现代机械设计与制造行业的特点，探讨机械制图教学模式、教学知识点的调整和优化，以使机械制图的教学工作更适应行业发展及企业需求。
关键词：CDIO；机械制图；知识点；优化
0引言
当前我国制造业的规模和总量都已进入世界前列，对机械类工程人才需求量大[1]。教育部的《中国工程教育质量报告》显示，用人单位认为我国工科毕业生的实际动手能力有待加强；中国机械工程学会等相关行业组织认为，工科毕业生在国际竞争能力等诸多方面有待进一步提高[2]。“新工科”计划的提出，根本目的就是为了解决此类问题，培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[3]。对于新工科而言，行动路径主要在于各种新“工程”教育模式的探索，而CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的重要成果，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和操作（Operate），其大纲注重培养学生主动学习、理论与实践并重的能力[4]。CDIO教育模式以产业需求为导向，教学内容与产业发展同步，理论实践相结合，以培养适应产业发展的合格工程人才为目标[5]。本身即具有很强可塑性，并与新工科人才培养能力框架具有一致性。工程图样被称为“工程界的技术语言”，其用图形、符号来表述空间物体和表达设计师的意图，是实际制造或生产的主要指导和依据，并且也是优化设计、维修保养、事故追责等工作的重要资料[6]。机械制图作为工程制图的一种，以机械图样为主要教学内容，是每个机械设计与制造行业技术人员必须掌握的基本技能。据麦肯锡咨询就业研究报告统计，中国工科毕业生只有不到10%适合跨国公司的工作。学生就业时存在部分要用的知识没有学，教学的部分知识则在实际工作中无用武之地。当前国内图学的教学现状，与企业期待的工程图学教育也存在一定落差[7]。本文基于“新工科”建设和CDIO模式教学大纲要求，结合现代机械设计制造行业的特点，以适应行业发展和用人单位需求为目标，就现代机械制图的教学过程和教学知识点的优化进行探讨。
1基于CDIO模式的机械制图教学内容结构重构
CDIO大纲培养目标综合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能、团队协作与沟通的人际技能。基于CDIO模式的机械制图课程内容结构应反映行业发展和企业需求。CDIO特色的机械制图教学内容体系强调对学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个方面能力的培养。按照这一结构，结合图学学科的发展情况和行业发展及企业需求，需对机械制图教学模式、教学知识点进行相应的调整和优化。
2重新规划教学内容，加强三维设计能力的培养
2.1教学全过程中融入三维设计内容
三维设计让设计目标更立体化，可获得数字化实体模型，可进行产品的三维虚拟装配、干涉检查和运动分析等[7]。图学教学基本要求也增加了“培养创造性构型设计能力、使用绘图软件绘制工程图样及进行三维造型设计能力的培养”的内容。因此，应该根据人才培养目标，结合专业特点，在机械制图教学全过程融入三维设计内容。若条件允许，应建立以三维设计为主线的制图类课程的教学体系与内容。具体到知识点，如截交线与相贯线教学内容，要弄清楚截平面和立体表面的关系、立体与立体表面之间相贯线的情况，对学生而言不易掌握，若借助三维软件的实体造型并表现出截平面的位置、立体与立体的相对位置等，则空间的截交与相贯问题就比较容易理解。在产品构型知识点，利用三维造型软件可直接演示三维基本体的形成与投影，在此基础上，利用平面截切基本体等方法，构成较复杂的截切形体来进行产品构型；亦可通过基本体的布尔运算，构成较复杂的形体。
2.2弱化培养手工绘图的教学内容和学时
在实际生产中，产业设计开发和制造过程基本已脱离了图板，完全实现了计算机设计与制造。目前教授手工绘图的作用主要在于加深学生对投影基础的理解及绘制草图，在实际工作中使用机会较少，应该在课堂教学中适当减少时量，如对于立体表面交线，因三维建模时可根据几何位置、形体尺寸由程序自动生成；而轴测图在三维建模完成后，从不同视角观看即可达到不同效果；因此这两个知识点应偏重于基本原理的讲授，手工图样绘制应部分转换为三维设计训练。
2.3改善实践教学环节，竞赛内容实践教学化
实践教学是工科院校提高学生创新能力、实践能力和整体素质的重要环节。只有经过实践，所学的知识才能化为本身的知识结构和素质结构。实践教学过程中应充分发挥学生的主动性，增强学生学习兴趣及研究的主动性,培养学生的团队协作意识和创新精神的系列化活动。将竞赛内容实践教学化，可使竞赛内容受众更广，避免教师指导竞赛变成对极少数学生的额外教学，同时能提高学生参赛的积极性。如可将历年全国大学生成图大赛的题目作为学生制图课程测绘和训练内容；要求学生通过三维设计绘制竞赛中涉及到的零件来加强三维训练。
3加强自主学习和团队沟通能力的培养
自主学习能力是实施创新教育的基础，团队协作和沟通能力是职场生存的重要技能。机械制图是一门实践性很强的课程，既包含知识，更包括技能，既要培养学生的空间想象力，又要培养学生的绘图、读图技能以及工程设计意识。
3.1转变教学理念，调整教学手段，创建自主学习教学环境
目前制图教学中，主要模式是教师讲学生接受，学生缺少发现和思考问题的时间，慢慢就丧失了自主学习的兴趣。为克服此弊端，首先要转变教学理念，从以教师为中心的单纯知识传授向知识传授与探索相结合转变，注重学生在教学中的主体地位。其次，随着教育技术的发展，多媒体课件已广泛地应用于制图教学的各个方面。多媒体课件教学相对传统教学优势明显，但应适度使用。但其提供的大信息量与学生的接受速度存在一定的矛盾，易导致学生一片茫然。因此，应将多媒体手段与传统教学手段相结合，发挥各自优势。再次，教师要正确地设置或选择与当前学习主题密切相关的问题，有意识引导学生学会发现问题，通过探索、研究解决问题，发挥学生自主学习中“支架”的作用，同时注重感情因素，与学生建立良好的师生关系，为学生提供一个积极的情绪空间，从教师的角度创建一个自主学习的环境。
3.2增加讨论和交流环节，培养学生团队协作和沟通能力
个人的能力和知识面很难单独完成一个现代机械系统的设计与制造，在团队中能有效工作和沟通对学生就业而言也是非常重要的能力，CDIO大纲中对学生的人际交往和团队协作能力有明确的要求。在制图教学中，有多种方式方法来培养。如可适当增加小组讨论辩论式教学，在训练学生表达与沟通能力的同时，亦可活跃课堂气氛；在测绘或课程设计环节，可以让每个学生阐述自己的设计及绘图经验和收获，并指出各自方案的创新性和实用性，促进相互交流和学习；在相关制图及设计竞赛中，参赛学生一般为2名以上，分工合作才能完成，为学生提供了一种教学计划之外的学习体验，不仅能让学生学到相互支撑的各种学科知识及其在专业上的应用，而且有明确的计划能让学生在学习和比赛过程中增强有效沟通、人际交往以及专业知识的综合运用能力。
4加强动手操作能力的培养
《高等教育法》中提到：高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。CDIO的Operate（操作阶段）也强调动手及实践能力的培养。实践能力的获得和增加不但是大学生全面发展的重要体现，而且是提升创造能力的基础。制图教学过程中，部分内容可以鼓励学生进行“实用加工”，利用日常生活中常见的物品和材料，并其进行一些加工，来辅助教学，帮助学生进行空间想象和分析。如使用橡皮泥、萝卜、泡沫塑料等材料加工出教材中涉及到的平面截切立体、立体相交、组合体等物体，利用学生理解的同时，亦可增加学生对手的兴趣；在螺纹连接部分，让学生观察教具模型和三维动画外，可让学生寻找生活中常见的螺栓、垫圈、螺母及螺钉等实物，在动手连接操作过程中，增强学生动手能力；标准件部分，可以让学生自学然后绘图，教师对图样进行点评，可加强学生绘图能力和增强标准绘图意识。
5结语
通过弱化培养手工绘图能力的教学内容和学时，教学全过程中融入三维设计，竞赛内容实践教学化来加强三维设计能力的培养。转变教学理念，创建自主学习教学环境，适当增加讨论和交流环节，培养学生团队协作和沟通能力，并加强动手操作能力的训练，使学生掌握的机械制图能力更适应行业发展及企业需求。
参考文献：
[1]中国机械工程学会.中国机械工程技术路线图[M].北京：中国科学技术出版社，2011：1-3.
[2]教育部高等教育教学评估中心.中国工程教育质量报告（2013年度）[R].机械工程导报，2015，1：45-49.
[3]叶民，孔寒冰，张炜.新工科：从理念到行动[J].高等工程教育研究，2018（01）：24-31.
[4]郭长虹，赵炳利，郭锐，等.重构CDIO特色的工程图学课程体系[J].图学学报，2013，34（3）：148-151.
[5]章毓文.工程教育要与国际接轨[C]//机械类课程报告论坛交流文集，武汉：华中科技大学出版社，2006：56-57.
[6]左永强，周思柱，杜镰，等.机械制图课程教学方法优化及创新的探讨[J].大学教育，2014，5：79-80.
[7]郭长虹，马筱聪，李大龙，等.构建基于“卓越工程师教育培养计划”和CDIO的工程图学教学体系[J].图学学报，2014，35（1）：121-126.
作者:余江鸿 周枫林 米承继 单位:湖南工业大学机械工程学院