基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的“化工制圖與CAD”課程教學(xué)探索

蔡建信 鄧圣軍 王榕

摘 要：針對如何在“化工制圖與 CAD”課程教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力進(jìn)行了探索，分析了課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，對實(shí)踐教學(xué)提出了一些嘗試。

關(guān)鍵詞：化工制圖與CAD；實(shí)踐教學(xué)；工程實(shí)踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）04-0009-02

2010年教育部啟動“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，著眼于解決在高等工程教育中，學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)化培養(yǎng)的問題，本科院校工科類專業(yè)教育的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才[1]?；I(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面知識的高級工程技術(shù)人才，此專業(yè)具有兩大特色：一是工程特色顯著，二是專業(yè)口徑寬、就業(yè)覆蓋面廣?；I(yè)本科教育應(yīng)該培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實(shí)、動手能力過硬、自學(xué)能力和新技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)，在化工、能源、輕工、冶金、煉油、醫(yī)藥、環(huán)保等多學(xué)科中具有研發(fā)和應(yīng)用能力的人才[2]。南昌大學(xué)是第一批進(jìn)入“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的高校，學(xué)校就如何針對學(xué)生的特點(diǎn)，把化工本科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)成具有工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才進(jìn)行了探索。我們在以培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才傳統(tǒng)教學(xué)體系中融入了更多的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，更新了理論教學(xué)手段，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，著眼于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本文介紹了在“化工制圖與CAD”課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的一些嘗試。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀和問題

工程圖樣是“工程界的語言”，是一種重要工程技術(shù)文件，是工程技術(shù)部門表達(dá)和交流技術(shù)思想的基本工具。每一個(gè)合格的化工本科畢業(yè)生都應(yīng)具有制圖、識圖的知識和能力[3]。

“化工制圖與CAD”是南昌大學(xué)化工類專業(yè)（化學(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程）開設(shè)的一門必修課，它要求學(xué)生掌握化工專業(yè)圖樣的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的應(yīng)用以及識讀方法，利用Auto CAD軟件，繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)的化工設(shè)備圖、化工工藝圖。本課程授課的內(nèi)容首先涉及對Auto CAD繪圖命令和技巧的掌握，但基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)應(yīng)用型人才而言，繪圖技巧只是最基本的要求，學(xué)生還須要融合多門課程的專業(yè)知識，比如化工工藝學(xué)、化工原理、化工設(shè)備基礎(chǔ)、化工設(shè)計(jì)等，變單一課程教學(xué)為多門課程教學(xué)，另外，理論教學(xué)還須配套上機(jī)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生空間幾何圖解能力、繪制工程圖紙能力等。學(xué)生應(yīng)該不僅能準(zhǔn)確畫出圖紙，而且應(yīng)該知道圖紙的每根線條在工程層面上表達(dá)的含義。本門課程已開課多年，教學(xué)效果還不錯(cuò)，但也存在一些問題，有些學(xué)生過分關(guān)注于Auto CAD軟件的掌握與應(yīng)用，基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識儲備不足，給學(xué)生工程實(shí)踐能力提升帶來了困難；本課程教學(xué)以多媒體課件課堂教學(xué)為主，形式較單一，在有限的課堂時(shí)間里，理論教學(xué)與實(shí)際操作不關(guān)聯(lián)，容易引起學(xué)生“消化不良”。目前南昌大學(xué)本課程學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，如何在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)完成與多門課程內(nèi)容的融合，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力應(yīng)用型人才，筆者針對存在的問題，進(jìn)行了教學(xué)探索。

二、基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程教學(xué)探索

（一）多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)、交互式教學(xué)相結(jié)合

在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生已先修了“畫法幾何及機(jī)械制圖”課程，但缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械加工方面的知識，教師必須考慮到學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的問題，充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，并與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合幫助學(xué)生掌握知識點(diǎn)。例如，在講解零件三視圖時(shí)，筆者以Auto CAD 軟件把零件3D圖畫投放到CAI課件中，讓學(xué)生從三個(gè)視圖角度觀察零件形狀，并畫出零件三視圖。多媒體教學(xué)具有生動逼真、方便靈活的特點(diǎn)，但是多媒體CAI課件播放速度快、信息量大，有時(shí)造成學(xué)生接受困難，注意力下降，降低學(xué)習(xí)效率[4]。除多媒體教學(xué)外，筆者也經(jīng)常采用黑板板書傳統(tǒng)教學(xué)方式，邊講邊畫，這樣能控制上課節(jié)奏，增加學(xué)生互動和思考的時(shí)間。另外，也要充分利用傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)物模型。實(shí)物模型能讓學(xué)生直接觀察到三維物體，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。例如，在化工制圖與CAD課程教學(xué)中，學(xué)生也剛進(jìn)入化工工藝學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對化工零件、化工設(shè)備、化工流程圖知識點(diǎn)很陌生，筆者以典型模型為教具，直觀展示立體的物體，并與工程實(shí)例結(jié)合，使理論教學(xué)直觀易懂，提高學(xué)生對零件加工、化工流程的感性認(rèn)識。在培養(yǎng)學(xué)生識讀、繪制工程圖樣能力的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

另外，筆者充分利用南昌大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能，展開交互式教學(xué)。筆者在實(shí)踐中，課前及時(shí)把教學(xué)大綱、教案、課程進(jìn)度表上傳至服務(wù)器供學(xué)生下載，上課時(shí)利用AUTOCAD軟件繪圖演示和CAI課件播放之間靈活切換，課后在教學(xué)平臺上布置作業(yè)，學(xué)生可及時(shí)完成作業(yè)并上傳，便于教師了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況和存在的問題，并進(jìn)行互動交流。

（二）理論與工程實(shí)踐相結(jié)合

當(dāng)前高校畢業(yè)生就業(yè)市場，一方面畢業(yè)生就業(yè)困難，另一方面用人單位招不到具有工程實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才。筆者經(jīng)常和化工本科學(xué)生交流，引導(dǎo)學(xué)生定位自己為具有工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。“化工制圖與CAD”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在授課過程中，筆者有意將制圖知識與工程實(shí)踐聯(lián)系起來，帶動學(xué)生實(shí)踐能力。比如，講到“化工設(shè)備平面布置圖——建筑制圖”時(shí)，為了幫助學(xué)生能識讀和繪制建筑平面圖，筆者以教室所在樓面平面為例，告訴學(xué)生如何表達(dá)建筑物形狀、方位、門窗位置，怎樣標(biāo)注尺寸，定位軸線，怎樣理解“中——中”標(biāo)注法，測算平面面積；在講授化工設(shè)備“圖——塔”的繪制時(shí)，筆者補(bǔ)充了塔設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，輔之以多媒體演示，并對工程中具體問題，如人孔的布置要求一一說明，幫助學(xué)生建立工程意識；在講授管道布置圖的繪制時(shí)，管道的轉(zhuǎn)折和重疊畫法較難理解，筆者以管道布置圖工程實(shí)例，結(jié)合教學(xué)3D模型，并與工廠現(xiàn)場照片對照，幫助學(xué)生以理論與實(shí)踐相結(jié)合來理解內(nèi)容。

（三）將“化工制圖與CAD”課程和化工設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等相關(guān)課程結(jié)合

在“化工制圖與CAD”教授過程中，筆者重視課程的實(shí)踐性，尤其注重它與化工設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等相關(guān)課程結(jié)合?；ぴO(shè)計(jì)是一門工程技能訓(xùn)練的課程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用化工專業(yè)基礎(chǔ)理論解決工程具體問題，學(xué)生學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)時(shí)要求具有掌握CAD 軟件完成工程設(shè)計(jì)的能力[5-6]。南昌大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)在不同學(xué)期分別設(shè)置了化工原理課程設(shè)計(jì)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)課程，根據(jù)不同設(shè)計(jì)課程的任務(wù)，要求學(xué)生利用Auto CAD軟件分別繪制設(shè)備裝配圖、工藝流程圖、車間設(shè)備布置圖等，學(xué)生須掌握圖紙的主要內(nèi)容及畫法，圖紙繪制要求規(guī)范、完整。南昌大學(xué)化學(xué)工程與工藝學(xué)科組在制定本學(xué)科的本科教育培養(yǎng)大綱時(shí)，各門設(shè)計(jì)課程教師統(tǒng)一了認(rèn)識：化工設(shè)計(jì)課程在把設(shè)計(jì)所涉及的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范介紹給學(xué)生的同時(shí)，應(yīng)教授學(xué)生如何利用設(shè)計(jì)軟件繪制表達(dá)工程問題。如畢業(yè)設(shè)計(jì)是進(jìn)行工廠工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)，教師須把工廠設(shè)計(jì)的相關(guān)知識結(jié)合工廠管線和設(shè)備實(shí)物的見聞，給學(xué)生講授主要物料管道與輔助管道如何利用CAD軟件表達(dá)流程主線和副線，各種管線線型的分類畫法，各種箭頭的畫法，不同設(shè)備分類代號及其圖例表達(dá)等，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)踐。南昌大學(xué)化工專業(yè)注重學(xué)生的工程實(shí)踐，分別設(shè)置了認(rèn)知實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。在實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生能夠深入了解生產(chǎn)工藝原理、生產(chǎn)方案、工藝流程、操作規(guī)程、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)等。實(shí)習(xí)之后學(xué)生須提交實(shí)習(xí)報(bào)告，須繪制實(shí)習(xí)工廠的工藝流程圖、設(shè)備布置圖等。首先，在進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)前，把工廠的相關(guān)資料發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生明確實(shí)習(xí)任務(wù)和內(nèi)容；實(shí)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生如何觀察和記錄，如： 設(shè)備的結(jié)構(gòu)、廠區(qū)布置、設(shè)備布置、工藝流程等；實(shí)習(xí)回來后，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)工程制圖知識，利用Auto CAD軟件把看到的設(shè)備、工藝流程用標(biāo)準(zhǔn)的圖紙畫出來。這些設(shè)計(jì)課程和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)都是“化工制圖與CAD”課程學(xué)習(xí)的實(shí)踐和延續(xù)。

（四）構(gòu)建合理的教學(xué)效果評價(jià)體系

“化工制圖與CAD”課程教學(xué)實(shí)踐性和工程性強(qiáng)，為了及時(shí)檢驗(yàn)教學(xué)效果，筆者構(gòu)建合理的教學(xué)效果評價(jià)體系。過去是以學(xué)生期末考試成績來衡量評價(jià)學(xué)習(xí)效果，學(xué)生期末考核分兩次，第一次紙質(zhì)試卷的考核，考查學(xué)生對理論的掌握情況；第二次上機(jī)考試，要求學(xué)生兩個(gè)課時(shí)內(nèi)完成一張一號圖紙的繪制，考查學(xué)生掌握CAD 的各種命令的熟練程度。這兩次考試各占50%?，F(xiàn)在筆者改變了過去這種單純以結(jié)果評價(jià)教學(xué)效果的方式，采用過程與結(jié)果結(jié)合的方式，即保留過去兩次期末考核的同時(shí)，重視學(xué)習(xí)過程中的評價(jià)。過程評價(jià)包括兩個(gè)部分：課堂上學(xué)生問題的回答和作業(yè)的完成情況。課堂上學(xué)生回答問題既可以考查學(xué)生對理論知識點(diǎn)的掌握情況，也可以隨堂考勤。另外通過提問，如化工設(shè)備和流程圖如何進(jìn)行構(gòu)圖和識圖，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程實(shí)踐。課堂作業(yè)主要是對電子版作業(yè)檢查，要求學(xué)生每完成一次課堂練習(xí)就通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺把本次dwg圖形文件傳輸給教師，而教師可以及時(shí)了解階段性教學(xué)效果，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，并能評價(jià)學(xué)生的階段性成績。然后在下一次課對學(xué)生作業(yè)中的缺陷進(jìn)行點(diǎn)評，讓學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并更正。所以在教學(xué)效果評價(jià)體系中，課程過程考核和期末結(jié)果考核，各占50%。；課程過程考核包括課堂上學(xué)生問題的回答，作業(yè)的完成情況。期末結(jié)果考核包括一次理論考試和一次上機(jī)考試。

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