基于仿真模型的《玻璃工廠設(shè)計概論》教學改革與創(chuàng)新

武麗華

（河北建材職業(yè)技術(shù)學院 秦皇島市 066004）

0 引言

《玻璃工廠設(shè)計概論》是建筑材料工程技術(shù)專業(yè)玻璃生產(chǎn)技術(shù)方向的專業(yè)核心領(lǐng)域課程，該課程包括：玻璃工廠建設(shè)的前期準備、玻璃工廠的廠內(nèi)規(guī)劃設(shè)計、工藝設(shè)計及工藝流程的選擇、原料車間工藝布置及設(shè)備選型、熔制車間工藝布置及窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計、成形（錫槽）退火窯結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計所需的其它專業(yè)知識等。通過教學，培養(yǎng)學生或技術(shù)工人的繪圖識圖能力和設(shè)計計算能力，為其今后從事玻璃工廠建線、冷修、工廠設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

1 教學改革的背景和意義

玻璃行業(yè)正處于一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變期和改革期，由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，由復(fù)制向創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)浮法玻璃向“二代浮法”及新型玻璃產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，由機械向智能轉(zhuǎn)變，由國內(nèi)向國際擴展，由實體經(jīng)營向網(wǎng)絡(luò)營銷擴展。行業(yè)的革新為高職畢業(yè)生帶來了難得的機遇，提供了能夠展示高職畢業(yè)生優(yōu)勢的工作平臺和廣闊的發(fā)展空間，同時，也對相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求。

近年來，在專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂過程中，有越來越多的企業(yè)專家委員提出學生的專業(yè)識圖繪圖能力需要加強，以幫助其更好地熟悉熔窯、錫槽、退火等設(shè)備的結(jié)構(gòu)，進而更好地完成設(shè)備的安裝、維護、操作、控制等具體工作。一部分學生在頂崗實習過程中就開始參與新生產(chǎn)線或冷修技改生產(chǎn)線項目的建設(shè)，對學生來講機會非常難得，但是如果對于工廠組成、設(shè)備結(jié)構(gòu)不熟悉，識讀設(shè)計圖紙的能力達不到要求，工作起來就非常困難。從崗位需求方面來看，通過《玻璃工廠設(shè)計概論》課程來培養(yǎng)學生的這些技能是非常必要的。

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，玻璃企業(yè)并不是需要學生會設(shè)計，而是需要學生能看懂設(shè)計成果，了解設(shè)計過程，熟悉工廠總圖及重要熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)，所以，識讀設(shè)計圖紙，能夠?qū)⒃O(shè)計圖紙和實物聯(lián)系起來，指導(dǎo)和監(jiān)督設(shè)備的現(xiàn)場施工安裝，這也是很重要的一項崗位能力需求，尤其是新建和改擴建項目時。在職業(yè)素質(zhì)方面，通過讓學生熟悉設(shè)計規(guī)范，樹立按規(guī)范設(shè)計的理念，培養(yǎng)學生依法辦事、依規(guī)辦事的職業(yè)習慣，規(guī)范工作流程及操作方法。

在《玻璃工廠設(shè)計概論》教學中如何從基礎(chǔ)出發(fā)，更清楚地表明各車間、設(shè)備的構(gòu)造，使學生理解設(shè)備工作原理，是教學的難題之一。引入生產(chǎn)線仿真模型能較好地彌補這一不足。浮法玻璃生產(chǎn)線仿真模型與實際生產(chǎn)線相似，其構(gòu)造如同在工藝現(xiàn)場看到的一樣，具有強大的仿真能力，是實際生產(chǎn)線的縮小版，而且不必受生產(chǎn)現(xiàn)場噪音、高溫、安全防護等復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的影響，所以學生能夠更清晰地認識生產(chǎn)線上各設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

2 教學改革與實踐

2.1 “五位一體”教學方法

如果直接以單一的圖紙為教學資料學生很難理解，教學過程也比較枯燥。為培養(yǎng)學習者識讀設(shè)計圖紙的能力，以便在建線、冷修過程中完成相關(guān)工作，結(jié)合現(xiàn)有條件進行了如下改革：將玻璃模擬仿真實訓室作為一個玻璃工廠情境，將學生作為一名設(shè)計者，通過設(shè)計規(guī)范、設(shè)計圖、實物圖片、工廠參觀和仿真模型五位一體的教學方法訓練學生對玻璃工廠組成、主要車間、設(shè)備結(jié)構(gòu)的認知及識讀圖紙的能力。見圖1。

圖1 “五位一體”教學方法

2.2 設(shè)計類課程教學實施路線

《玻璃工廠設(shè)計概論》課程包括三部分核心內(nèi)容，即配料、熔制、成形及退火各車間的布置及主要設(shè)備的設(shè)計。這些內(nèi)容特點相似，目標相同，采用相同的教學實施路線。針對職業(yè)院校學生和一般技術(shù)工人空間想象及識圖能力較弱的學情，教學過程因由淺入深、由簡到難、循序漸進，以“模型認知”“圖紙識讀設(shè)備結(jié)構(gòu)”“圖紙識讀設(shè)備尺寸”“設(shè)計及計算”的路線來完成，并在此過程中將“模型、圖紙、設(shè)計規(guī)范”三者對應(yīng)起來，達到統(tǒng)一，形成對玻璃生產(chǎn)核心設(shè)備扎實的認知體系。另外，由該課程之前的認識實習參觀作為鋪墊，之后的課程設(shè)計實訓作為綜合應(yīng)用訓練來鞏固學習效果，見圖2。

圖2 設(shè)計類課程教學實施路線

具體教學實施路線步驟：

第一步，學生在前段學習中完成了認識實習，去工廠參觀過實際的車間、生產(chǎn)線，并且學習了《玻璃配合料制備》、《玻璃熔制操作與控制》、《玻璃成形退火操作與控制》等專業(yè)核心課程，以此為基礎(chǔ)讓學生完成模型的認知，在仿真模型上正確識別三大熱工設(shè)備的各部位結(jié)構(gòu)；

第二步，對模型進行三向分解，分小組討論設(shè)備主視、側(cè)視、俯視外觀；

第三步，展示實際設(shè)計圖紙，由學生將三視圖與模型進行對照識讀，教師指導(dǎo)；

第四步，學習設(shè)計規(guī)范，對設(shè)計規(guī)范中的相應(yīng)內(nèi)容進行解讀，學生討論，教師補充；

第五步，將前面完成的設(shè)計規(guī)范、仿真模型、設(shè)計圖三者進行對照識讀。課堂上分小組識圖，小組中不同組員分別負責在圖紙、模型、設(shè)計規(guī)范上找到同一個結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)圖紙和模型理解設(shè)計規(guī)范，組員輪換進行，效果較好；

第六步，結(jié)構(gòu)識讀后，識讀圖中尺寸，將圖紙上的長寬高與仿真模型上對應(yīng)部位的尺寸一一對應(yīng)，即尺寸識讀；

第七步，尺寸識讀后，難度提高，需進行重要尺寸的設(shè)計計算，理解設(shè)計依據(jù)，熟悉計算公示及方法。

在此課程中所有車間、設(shè)備設(shè)計學完之后，在集中實訓《課程設(shè)計》中可以進一步鞏固、實踐、綜合訓練。

2.3 綜合考核方式探索

《玻璃工廠設(shè)計概論》課程涉及到的知識、能力的綜合性、實踐性較強，采取傳統(tǒng)的期末試卷考核方式不能全面考核學生的識圖繪圖能力，但由于設(shè)計計算過程需要時間較長，也無法在傳統(tǒng)試卷考試中完成。經(jīng)過研究討論，采取了識圖、繪圖、設(shè)計計算三方面綜合考核，在教學過程中分批分次人人考核，既有一對一的識圖考核及模型指認考核，也有主要車間或設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖繪圖考核，還有試卷計算題及設(shè)計理論題的考核。既完成了對課程教學目標完成情況的評價，又在考核中提升了學生的能力，過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合，考核方式全面、客觀?？己朔绞揭妶D3。

圖3 考核方式

3 教學效果及推廣價值

傳統(tǒng)教學模式以教師口授為主，多采用多媒體加黑板的方法，一些對于設(shè)計圖紙的講解，教師講授困難，學生理解更困難，只能憑想象，而一般的學習者空間想象能力較差，因此影響了教學效果。仿真模型能較好解決這一問題，使枯燥干癟的內(nèi)容生動起來，更直觀，更容易被學生接受。因此，在課堂教學中引入仿真模型能明顯提高教學質(zhì)量。

浮法玻璃生產(chǎn)線仿真模型有助于改進教學效果，解決了實習機會有限而無法在教學中按需隨時參觀實際生產(chǎn)線的問題。仿真模型在課堂中的引入突破了空間的限制，學生可以隨時將模型與圖紙或設(shè)計規(guī)范對應(yīng)，更快地掌握設(shè)備的構(gòu)造和設(shè)計要求，當學生真正走出學校時，能做到心中有數(shù)，減少操作的盲目性。

通過近三年的研究與實踐，達到了提高該課程教學質(zhì)量的目標，也為今后的教學工作提供了參考，學生完成了基本的學習任務(wù)，同時綜合能力得到鍛煉。教學效果也得到了學生和專業(yè)教師的認可。

4 結(jié)語

基于仿真模型的教學方法在同類課程或以識圖、繪圖、設(shè)計為目的教學與培訓中進行推廣使用，循序漸進、系統(tǒng)的教學路線特別適用于目前高職學生及一般技術(shù)工人的認知水平，基于仿真模型，結(jié)合設(shè)計圖、實物圖、設(shè)計規(guī)范，以設(shè)計過程作為載體，使學習者對設(shè)備的認識能做到圖物合一，在院校課堂教學、實習實訓教學和企業(yè)員工培訓中有推廣價值。