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国外工程图学教育及CDIO理念对我国图学教育改革的启迪
作者：梁瑛娜
来源：《教育教学论坛》 2015年第26期
梁瑛娜
（燕山大学里仁学院，河北秦皇岛066004）
摘要：论文分析了企业工程人员所需素质与当今我国图学教育现状之间的差距，介绍了美国、日本工程图学教育的概况和特点，以及国际先进的CDIO工程教育理念，这些对我国工程图学教育的改革和发展有着很好的启迪和借鉴作用。
关键词：工程图学；国外；CDIO；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）26-0065-02
项目基金：燕山大学里仁学院教学改革项目（jg201318、jg201415），河北省高等教育学会高校机电类课程改革研究项目（GJXH2013-109）
作者简介：梁瑛娜（1982-），女，河北秦皇岛人，讲师，博士研究生，主要研究方向：工程图学、液压系统及元件。
一、我国工程图学教育现状
随着社会科技、经济的不断发展，企业对工程人员的要求日益提高。工程人员为了适应现代化工程团队开发新产品及新技术的需求必须具备专业的技术知识、良好的团队协作精神、良好的系统分析能力及熟练的动手操作能力。我国高等工程教育的迫切任务是尽快培养出与国际接轨的中国工程师，可是，在2005年10月发表的一份M c.Kinsey Global Institute报告中指出，2005年我国毕业的约60万工程技术人才中能够在国际化公司工作的不足10%，M
c.Kinsey GlobalInstitute认为“中国教育系统偏于理论，中国学生几乎没有受到Project和团队工作的实际训练，相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题”。
笔者在近些年的工程图学教学中越来越感觉到：尽管教师花费了大量的时间和精力备课、讲课，可学生的课堂关注度和学习兴趣逐年降低，观察、空间思维、拆装和绘图实践热情也不如从前。纵观国内大部分高校工程图学教育的现状，笔者认为，主要存在以下几方面问题：
1.教学体系与教学内容陈旧。随着现代科学技术的不断发展，对学生掌握现代新知识的要求不断增强。目前高校课程门类繁多，而双休日的实行又使学生在校四年的总学时数减少。因此，不同程度压缩各课程学时已成定势。在这种情况下，我们还沿用过去的教学计划，结果只能是教师高密度车厢化的课堂讲授，学生被动接受，毫无自由发挥空间，逐渐失去学习兴趣。
2.重讲授轻思考，重理论轻实践。目前国内高校大多还沿用前苏联的“传递-接受式”教学模式，课堂上以教师为主体，忽视了学生的接受能力和自主思考。尽管大多高校都安排有绘图实践，但大多都是模仿性的，学生无法做到“做中学”、“学中做”，更谈不到“做中思”。
3.工程图学课程安排与金工实习、机械原理、机械设计等相关专业实践及课程联系松散，没有形成一体化的课程体系，不利于学生整合应用和综合素质的培养。
综上所述，如何重新点燃学生们的学习热情，化被动学习为主动学习？如何使工程图学教育更好地适应企业及经济的需求？这些成为我们亟须解决的问题。
二、国外工程图学教育特色
由于“图形”在工程界中的重要性，世界各国都将工程图学作为一门重要的技术基础课来对待，旨在培养学生严谨的工程意识和基本的工程素质。
在课程设置上美国各大学对工程图学有不同的处理方式，如加州大学圣迭哥分校、普渡大学、博克利大学、伊利诺伊大学香槟分校的独立开课方式；有些则将其整合在计算机辅助设计、设计与制造等课程当中，如加州理工大学、MIT等。不论采用哪种方式，工程图学教育都有其明确的目标和思路，教学活动大致分为课堂教学和实践教学两部分。以加州大学圣迭哥分校的MAE3为例，课堂讲授少而精，主要介绍：（1）工程绘图的基本原理，如第三分角三视图、轴测图、剖视图、零件图和装配图；（2）计算机辅助设计软件应用，主要是Auto CAD二维绘图、Inventor三维建模和动画制作；（3）机械设计基本知识，主要包括紧固件、轴承、齿轮、微型马达和带传动的设计等；（4）素质教育，如诚信教育、团队合作意识、口头表达能力等。教学实践主要设置时钟、机器人两个项目，要求学生分组合作设计出满足特定功用的时钟或机器人，应用计算机软件生成二维和三维图纸，并在实验工场制造出时钟或机器人的雏形，最后公开答辩、演示成果。教学活动由教室延伸至多媒体机房、实验工场、图书馆等，与工程实际紧密结合，强调学生的自主学习，注重培养学生的研究性思维、动手能力和表达技能。
日本的图学教育比较注重和企业相结合，注重制图课的内容与设计相融合。课程的教学内容与我国相近，但删减掉了画法几何中图解空间几何问题的内容。课程安排在生产实习和机械工学入门学习之后进行，一来对机械加工方法、工艺结构有了初步了解；二来更有利于与后续专业课课程设计相衔接。我们看到，不论是美国还是日本，工程图学教育多以产品设计为中心，与工程实际和企业需求相结合。企业期待的是工程人员能迅速在图上表达想象的成果，并能付诸实际制造。因此，工程图学教育中最重要的是教会学生如何思考，如何表现、识别和想象。
三、以能力为导向的CDIO工程教育理念
美国教育心理学家布鲁姆将认知领域的教育目标分为Knowledge（知道）、Understanding（领会）、Application（应用）、Analysis（分析）、Synthesis（综合）、Evaluation（评价）六个层次，如图1所示。传统的以教师为主体和知识灌输为主的教育模式只能实现“教育目标分类法”中的前三个层次，若想实现其四到五层次，甚至六层次的教育目标，显然是不可能的。
2000年，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元的巨额资助，并于2004年成立了CDIO国际合作组织。CDIO代表Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）、Operate（运行），它是现代工业产品从构思研发到运行乃至终结退休的全生命过程。CDIO以“学校培养有专业技能、有社会意识和有企业家敏锐性的工程师”为愿景；以产品生命全过程为载体培养学生四个层面的能力，即工程科学和技术知识、终身学习能力、团队交流能力，在社会和企业环境下建造产品、过程和系统的能力；更重要的是它还提出了包括对培养计划、课程结构、教学方法、教学评估和学习构架的全面指引和对是否实践CDIO教学理念的12条判定标准，可操作性极强。
汕头大学工学院在汕头大学副校长顾佩华教授的指导下，使汕头大学成为首个中国高校CDIO成员。在不断的摸索中，我们总结出：中国的工程教育，需要学习国际先进经验，加大改革力度，以适应创新型国家建设的需要。目前，国内已有57所高校在机械类、电气类等专业开展了CDIO改革试点实践。2009年燕山大学开始CDIO工程教育模式改革试点，于2013年5月正式加入国际CDIO组织，成为教育部CDIO工程教育改革项目的参加单位。
四、结束语
综上可见，美国、日本的工程图学教育和CDIO工程教育理念都强调培养学生的能力和素质，教学过程体现“以学生为主体，以教师为主导”的模式，让学生能够主动参与学习的过程，体验学习的乐趣。这给我国图学教育带来了很大启迪，也更突出了改革的迫切性。结合我国工程图学教育的现有条件，借鉴国外及CDIO工程教育理念，重新架构符合我国实际的工程图学教育体系，摒弃过去那种“重理论轻实践”的教育模式，引入基于工程实际的项目式教学，同时改变传统的考核评估方式，让学生通过项目设计、实施和总结真正体会到课程学习的意义，同时培养学生的设计能力、动手能力及沟通交流能力，是顺应现代化工程发展的必然要求，具有非常重要的意义。
参考文献：
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[7]章毓文.工程教育要与国际接轨[A]//机械类课程报告论坛交流文集[C].武汉：华中科技大学出版社，2006：56-57.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/02ee7bcda900b52acfc789eb172ded630b1c987d.html
2022-05-30
