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摘要：卓越工程师教育培养计划旨在培养学生的工程实践能力和创新意识。针对电子信息类专业卓越工程师的培养要求，从教学内容和教学手段方面进行了教学改革，突出了卓越和工程实践的培养要求；针对创新性的培养要求，从教学理念和教学的具体环节进行了探索，取得了较好的教学效果。
关键词：卓越工程师；工程实践；图学；教学改革；创新性
本文引用格式：严惠娥，等.基于卓越工程师培养的电子信息类专业图学教学改革[J].教育现代化,2019,6(61):78-80.
The Teaching Reform of Engineering Graphics for Electronic Information Specialty Based on Excellent engineer Education Project
YAN Hui-e,ZHANG Jian-guo,YI Zhen-zhen,DU Shu-xing
(School of Electromechanical Engineering,Xidian Univ.,Xi’an,China)
Abstract:The aim of the Excellent Engineers Program is to train engineering and technical personnel with a certain degree of innovation.For the requirement of training excellent engineers who major in electronic information,the corresponding reform of the graphics courses is carried out from the aspects of the teaching content and the teaching means,and the reform requirements of the excellence and the engineering practice are highlighted.According to the requirements of innovative training,this paper explores from the teaching idea to the specific process of teaching.In practice,this teaching reform has achieved good results.
Key words:Excellent engineers;Engineering practice;Graphics;Teaching reform;Innovation
二次世界大战以后，美国大学减少了工程实践培训的时间，培养的人才缺少具体的工程经验与实践能力，缺乏创新能力。基于此，于20世纪90年代，美国工程教育界掀起“回归工程”的热潮。回归工程理念要求以培养工程技术人才为主的高等工程教育无论是侧重工程技术还是侧重工程科学都必须回到工程实践中，树立重视工程的理念[1]。
中国大学的“卓越工程师教育培养计划”是教育部贯彻规划纲要精神率先启动的一项重大改革计划。目的是促进工程教育的改革和创新，全面提高我国工程教育人才培养质量，努力建设具有世界先进水平、中国特色的社会主义现代高等工程教育体系，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国的道路[2,3]。当前，教育部推出卓越计划2.0版，明确继续实施“卓越计划”,培养竞争力人才，服务国家。
我校入选“卓越工程师教育培养计划”。我校的通信工程学院、电子工程学院、计算机学院、微电子学院等电子信息类专业均参与了“卓越工程师教育培养计划”，并推行了卓越计划课程体系改革，培养体系凸显“卓越”和“工程实践”特色。图学基础课程是电子信息类专业的一门技术基础课，为此也进行了相应的教学改革。
一 少学时下教学内容的系统性与完整性
目前，我们学校电子信息类专业的图学课程为28+8学时，其中28学时为制图课的理论教学时间，8学时为AutoCAD软件的上机实践课时。针对较少的理论课程学时，我们在教学内容的安排上，坚持了内容的系统性与完整性，以满足职业目标需求和工程实践特色。该课程过去为38+20学时，其完整的讲课内容与讲课次序安排如下[4]:
制图的基本知识→投影法的基本知识→点、线、面的投影→立体多面投影及其截交线、切口→相贯线→组合体→轴测图→机件的各种表达方法→标准件→零件图与装配图
若按照我们过去的学时安排及进度，28个学时的理论教学，我们只能讲完机件的各种表达方法。面对培养卓越工程师的要求，为了完成所有知识点的教学任务和教学内容的系统性与完整性，并且不降低教学质量要求，在实际的教学实践中，教师可根据具体情况调整内容的安排次序，将层次化的课程体系与模块化的课程体系结合起来，采用新的课程教学体系。上述的讲课内容中，在点、线、面及立体多面投影的概念讲解完后，直接学习组合体的形体分析法和线面分析法的读图方法。并在组合体读图与绘图的过程中，贯穿讲解截交线和相贯线的形状、性质与求解方法。因为截交线本身的概念是平面截切立体所得的表面交线，切口是立体同时被多个平面截切而得到的口子，因而，有关截交线和切口的形体就是切割型的组合体。相贯线是由两个基本体表面相交而形成的表面交线，因而，包含相贯线的形体本身就是组合体。因此，在讲解截交线和相贯线的内容之前，先讲解组合体的概念和读图方法，这样不仅解决了许多学生将立体被平面截切后的形体、两个基本体表面相交而形成相贯线的形体与组合体的概念割裂开来，更是突破了学生单独学习截交线、相贯线时，因为不会读图而造成学习中的难点问题，从而达到事半功倍的学习效果。
图学课程不仅注重培养学生的读图能力、空间构思能力、绘图能力，更重要的目标是培养学生怎样绘制出一张符合国家标准的零件图和装配图。因而，在学完轴测图的内容后，可系统讲解零件图的知识。按照完整的一张零件图所包含的四个方面的内容：一组图形；足够的尺寸；技术要求；标题栏及号签，分别讲解所对应的内容。
一组图形内容，要求正确、完整而又清晰简练地表达出所需零件的内外结构形状。针对此要求，先讲解机件的各种表达方法，在此基础上针对具体零件讲解零件图的视图选择。足够的尺寸要求符合国标、完整、清晰、而又合理地标注出零件所需要的尺寸。针对此要求，在复习组合体标注尺寸要求的基础上，简要讲解满足零件设计要求，又符合工艺要求的合理性原则。技术要求是注明或说明零件在制造、检验、装配、调整过程中应达到的一些技术要求，针对此项内容可简要讲解技术要求所包含的内容，并重点讲解表面粗糙度、尺寸公差的含义与标注。最后通过具体零件完整零件图的绘制掌握所学内容和标题栏的填写。
通过上述课程体系的调整，在点、线、面、体基本作图方法掌握的基础上，将整个内容贯穿于组合体读图方法和怎样表达一张完整零件图的目标上，不仅培养了学生的空间想象能力，更是在少学时下完成了整个教学内容的系统性与完整性。
二 传统与现代教学手段融合，保证教学内容的高质量
运用恰当的教学手段与方法，能够激发学生的学习热情，克服学习中存在的畏惧心理，改善教学效果，提高教学效率，促进教学质量的提高。
（一）课堂教学环节
根据图学课程的教学特点，在前四次的讲课中，即投影法和点、线、面、体的投影，教师用传统手工黑板作图为主讲解，不仅能让学生便于掌握基本几何元素点、线、面的正投影作图方法，掌握立体三面正投影图的基本概念，进而掌握省略投影轴后立体三视图的投影对应关系和作图方法，为后面的学习打好坚实的基础。
从组合体模块的教学开始，可以充分利用多媒体教学辅助课堂教学。组合体教学最重要的内容是形体分析与线面分析的读图方法，它们是贯穿图学教学始终的关键点。在用形体分析法与线面分析法读组合体时，可利用多媒体显示其切割过程、叠加过程。在零件图的教学中，在基本内容讲解完成后，利用多媒体的便利性与快捷性，可从粗实线的图框线开始，至标题栏、基准线、视图的绘制、尺寸标注、技术要求及标题栏的填写，完整地绘制一张零件图，教会学生怎样完成一张符合国标的完整的零件图的绘制。这是图学课程最主要的学习目标。
（二）用“互联网+”辅助图学教学
目前，互联网教学已广泛用于各科教学，并很好地弥补了传统教学的不足，极大地促进了教育教学发展。基于此，我们在西电学堂建立了图学在线开放式课程，作为学生课外学习的辅助。开放式课程网页为所有学生提供免费的、互联网端的教学资源。在开放式课程网页中，学生可以看到该课程的教学大纲、课程作业的三维实体图形及解答、课外习题、主要知识点的教师上课视频等一切内容。利用在线开放课程，学生可以在课堂教学之外，利用碎片化的时间，对于上课没有听懂的内容，通过回放相应的讲课视频，随时随地再学习掌握；对于批改过的作业可以通过三维实体图形的对照，找出读错的原因；对于没有布置批改的作业，学生可以自己练习自己对照批改；学有余力的学生还可以练习课外习题。利用在线开放课程辅助课堂教学，极大地丰富了课程的内涵，优化了教学模式，提高了教学效果。
三 教学过程中学生创新能力的培养
（一）教学理念的培养
对于大学教师而言，教学理念至关重要。优秀的教学理念可以引导培养出一代一代的优秀学生。教学理念不是固定的，应随着时代的发展和社会的进步而改革与更新。目前，“大众创业、万众创新”已成为我国的国家战略，大学教师应抓住这一机遇，将培养创新人才这一理念贯穿于整个教学活动中。创新驱动根本要靠人才，应在学校就培养学生的创新能力，激发学生的创新意识，让学生勇于去创新。
大学教师教学理念的更新可以说是教学实践的变革，进而实现教学培养目标的战略转型，引导学生更进一步的发展和创新意识的建立。
针对卓越工程师的培养目标，工程能力与创新能力的培养应是核心。这一价值观要求教师和学生把重心放在有利于促进科学技术进步和促进社会发展的要求上。教育教学改革的目标在于教会学生独立地去探索和解决新问题。
（二）图学课程课堂教学中学生创新能力的培养
在图学课程教学中，学生创新能力的培养就是创新教学模式，挖掘教学内容中的创造性元素，从而激发学生的创新意识和思维。具体我们可以从以下几个方面对学生进行创新能力的训练：
1.设计新形体练习
对于棱锥、棱柱、圆柱体、圆锥体、球体等基本体被截切和切割，在基本的截交线形状、性质和作图方法讲解完成后，可以让学生自己改变不同基本体的放置位置，用他们想用的各种位置的平面及其相对于基本体的不同位置和平面个数去截切基本体，或者对基本体进行挖孔、开槽，从而形成各种不同的新的切割型的形体。同样的，可以让学生去组合各种基本体和简单切割体，从而形成新的叠加型和综合型的形体。此类练习，给了学生充分的自由空间，激发了学生的好奇心、求知欲和想象力，调动了学生学习的主动性。
2.多义性构形练习
对于读图练习，可以多做做多义性构形练习，即给定的视图可能表示了多种的形体。此种练习，不谋求唯一正确的答案，不仅锻炼了学生的空间想象能力，还锻炼了他们的发散思维能力。
3.机件表达方法讨论
在图学课程课堂教学中，对于机件的表达，在视图、剖视、断面、其它表达方法等基本内容讲解完成后，通过课堂上的讨论环节教学生学会应用。给定几个较复杂的机件，以小组或个人的方式分析结构形状，给出不同的表达方案，分析不同表达方案的优缺点，并比较出较好的表达方案。同时在讨论过程中，在讨论结束之前教师尊重学生的任何想法，让学生的创造性思维得以解放。这样不仅将学到的内容加深了了解，提高了分析问题和解决问题的能力，也培养了团队配合精神和个人表达能力和图样绘制能力。课堂讨论环节促进学生积极思考、勇于表达，对所学的知识发表出自己独特的想法，活跃了课堂气氛，提高了课程的趣味性，使得学生不是被动的学习，而是在交流讨论的过程中主动学习。
（三）课程作业培养学生独立解决问题的能力和创新能力
图学课程的作业中不仅要练习重点与难点，掌握正投影的基本作图方法，通过由两视图求第三视图掌握读图与绘图能力，锻炼空间思维能力，更重要的是应满足工程应用和创新性的要求。在作业和考试的选择范围上，不能仅限于课堂所讲的内容，还要有课堂内容的延伸。题目范围应涉及面广，内容系统性强，联系工程实践紧密，旨在培养学生独立研究问题的能力和自学能力。
图学课程教学，我们有配套对应的习题。固定题目的要求，其优点是系统性与针对性较强，有利于对知识的完整训练，选题的重点多为对基本内容和知识的领会与掌握。更进一步，对于电子信息类专业的学生，在机件的表达和零件图与装配图内容的讲解中，让学生按照自己对应的专业，自由选择相关的零部件学习了解，比如，波导传输线路上的部件-单螺钉匹配器等，进行结构分析与设计草绘。自主选题更容易调动学生学习的主动性，有利于创新思维的培养，选题重点应着重于实际问题的解决。
四 结论
我们从多个方面进行了电子信息类专业图学课程的教学改革。教学内容结构的调整，既重视了正投影作图方法教学内容的循序渐进性，又重视了组合体和零件图绘制内容的融合性，保证了少学时下教学内容的系统性与完整性；通过传统教学手段与现代教学手段的合理利用，促进了教学内容的高质量完成。对于图学课程学生创新能力的培养，我们讨论了培养学生的创新性理念和创新性能力的具体方法。四、五年多个教学班的教学实践表明，我们的教学改革是成功的。注重工程教育的实践性和创新性，强调和增进学生的实际问题求解、设计、综合与创新能力，是我们改革所追求的方向。
参考文献
[1]周玲，孙艳丽，康晓燕.回归工程，服务社会——美国大学工程教育的案例分析与思考[J].清华大学教育研究,2011,32(6):117-123.
[2]曹从军,王毅,刘琳琳.印刷工程“卓越工程师教育培养计划”的实践与思考[J].中国印刷与包装研究,2012,4(04):76-80+85.
[3]孙爱晶,范九伦,赵小强.卓越背景下实践教学方法改革与学生工程实践能力培养[J].中国大学教学,2013,(6):79-81.
[4]西安电子科技大学工程图学与计算机绘图教研室.工程图学与计算机绘图[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.
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