環(huán)境專業(yè)CAD課程教學改革探究

肖濛

摘 要：環(huán)境工程CAD是環(huán)境專業(yè)一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時與環(huán)境處理、工程制圖等課程有著密切的聯(lián)系。在教學實踐中，筆者探索將課程分為CAD和環(huán)境CAD，分別放在兩個學期，與機械識圖、制圖課程以及機械設(shè)備課程等專業(yè)知識相結(jié)合，運用一體化的教學模式，讓學生在繪圖過程中，自己發(fā)現(xiàn)問題并嘗試解決問題，教師和學生共同找出最合適的繪圖方法再加以練習，充分激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境專業(yè) CAD 一體化

隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，環(huán)境工程CAD也成為一門重要技術(shù)，用于環(huán)境產(chǎn)品的設(shè)計、科技成果的轉(zhuǎn)換、構(gòu)筑物精準識圖等。環(huán)境工程CAD是環(huán)境專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，是學生從事生產(chǎn)、管理、維修等工作的基礎(chǔ)。通過上機操作學習這門技術(shù)，能夠加深對環(huán)境各個構(gòu)筑物或機械零件的作用、原理、結(jié)構(gòu)的理解，將三廢處理的知識融會貫通，做到理論與實踐相結(jié)合。

筆者學校環(huán)境工程CAD多安排在環(huán)境預(yù)備技師班，在中級工班第一學年第一學期學習機械識圖，在高級工班第一學年第一學期學習機械制圖，在預(yù)備技師班第二學期學習機械設(shè)計基礎(chǔ);在中級工班第二學期學習水處理機械設(shè)備和處理場機械設(shè)備。CAD課時為120節(jié)，上課地點在機房，考核方式為平時成績與實操考試相結(jié)合，CAD版本為AutoCAD 2007。

一、課程教學存在的不足

計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）是利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作，尤其在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員完成計算、信息儲存和制圖等多項工作。目前，大多數(shù)CAD教學內(nèi)容側(cè)重于AutoCAD二維圖形設(shè)計的教學，通過近年來的教學效果反饋，存在著以下幾個問題：

1.與環(huán)境工程專業(yè)本身脫節(jié)

課程內(nèi)容側(cè)重于工程制圖和機械制圖的基本理論與AutoCAD軟件的基本操作，這種方法可以使學生掌握繪圖技巧和方法，但是由于涉及環(huán)境專業(yè)構(gòu)筑物的圖紙較少，介紹繪制環(huán)境構(gòu)筑物以及污染控制工程圖紙的方法較少，與環(huán)境工程專業(yè)本身脫節(jié)。

2.教材可選性較少

現(xiàn)在市面上的教材多以機械、土木CAD為主，有一些環(huán)境工程CAD的教材，也是用了大量篇幅在介紹繪制機械零件圖的方法。因為環(huán)境專業(yè)的學生畢業(yè)后多在環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域就業(yè)，所學的CAD內(nèi)容與學生未來工作內(nèi)容不貼近，不易快速對接，不易產(chǎn)生興趣。

3.課程安排教學時間過長

環(huán)境工程CAD課程多安排一周6節(jié)課，在一天內(nèi)上完。學生通常缺少耐心沉著的品質(zhì)，注意力很難長時間集中，也不利于學生視力的保護。

二、教學改革探究原則

1.緊密聯(lián)系環(huán)境工程專業(yè)知識

因在中級工已經(jīng)學過機械識圖、水處理機械設(shè)備、處理廠機械設(shè)備，對專業(yè)知識有了一定的基礎(chǔ)，對于各環(huán)境處理構(gòu)筑物的原理、作用、結(jié)構(gòu)有一定的了解。在CAD案例中多以環(huán)境構(gòu)筑物和環(huán)境工程處理工藝流程圖為主，如格柵、沉砂池、二沉池、厭氧處理池、紫外線消毒等。在環(huán)境工程CAD的繪圖中，更深入地理解構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)，對其中每一條管道的鋪設(shè)、溢流堰的尺寸、攪拌軸葉片的形狀等進行講解，緊密聯(lián)系專業(yè)知識，將CAD操作技能與專業(yè)技術(shù)融會貫通，突出專業(yè)知識的應(yīng)用，同時培養(yǎng)學生的學習興趣。

2.運用一體化教學模式

該課程的教學做一體化全程在機房上課，學生人均一臺計算機。通常教學過程分為“知識講解→示范操作→模仿操作→變通運用→復(fù)述總結(jié)→任務(wù)考評”六步。CAD這門課程基于學生的實踐性強，在掌握基本的圖層設(shè)置、基礎(chǔ)繪圖命令、三維繪制的第一課時，可以按照上述六步法進行，讓學生在聽完講解以及示范后，能夠快速上手熟悉軟件，但是在學生已經(jīng)熟悉軟件界面以及基本的繪圖命令之后，充分發(fā)揮以學生為主體，傳統(tǒng)的六步法可以調(diào)整為“任務(wù)布置→操作練習→小組討論→提煉總

結(jié)→優(yōu)化練習→任務(wù)考評”。讓學生在接受任務(wù)后，通過自主操作練習和小組討論，發(fā)現(xiàn)問題，尋求幫助，在學生的演示過程中，找到與自己操作不同的地方，教師進行總結(jié)，提煉簡便方法，學生進一步用新的方法或者快速簡便的方法進行練習，最后進行考核評價。

3.CAD課程設(shè)置與機械制圖相結(jié)合

機械識圖和機械制圖是一門比較抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課，單純的理論講授，不但教師不易講解，學生也感覺枯燥，課堂內(nèi)容很難被消化。機械設(shè)計基礎(chǔ)是對機械的結(jié)構(gòu)及其運動規(guī)律有精準的認識。如果將制圖識圖課程和CAD相融合，可以減少大量的手工繪圖，學生也可以對自己的繪圖成果有數(shù)據(jù)化的輸出，更直觀地看到成果，大大調(diào)動了學生學習的積極性。在此過程中可以著重講解CAD的基礎(chǔ)知識、繪圖基本設(shè)置、二維圖形繪制與編輯等機械CAD的內(nèi)容。

在學完中級工班第二學年第二學期的水處理機械設(shè)備和處理場機械設(shè)備后，再次開設(shè)CAD課程，命名為環(huán)境工程CAD，將專業(yè)內(nèi)容和CAD重新進行整合，專門針對環(huán)境設(shè)備或處理流程進行繪圖，與環(huán)境專業(yè)緊密地結(jié)合起來。

三、課程組織實施探索

CAD課程在進行課程設(shè)置調(diào)整之后，分為CAD和環(huán)境CAD兩門課，CAD課程結(jié)合機械識圖和機械制圖，主要針對CAD繪圖的單位、界限、圖層的設(shè)置、繪圖樣板的制作、繪圖命令、編輯命令、尺寸標注等進行講解，教會學生CAD的基本操作;環(huán)境CAD這門課的開設(shè)更注重于與專業(yè)知識相結(jié)合，具體需要注意以下幾個方面：

1.培養(yǎng)學生自學能力

（1）善用命令欄提示。由于CAD命令繁多，每個繪圖和編輯工具都有多種方法可以達成目標，命令的執(zhí)行也可以通過菜單欄、工具欄和命令欄三種途徑完成，通過講解命令欄中的命令提示，學生可以根據(jù)提示多進行嘗試，自己研究出繪圖的步驟和方法，教師最后進行總結(jié)，以此來培養(yǎng)學生的自學能力。

（2）善用幫助功能。CAD軟件提供了幫助功能，里面有詳細的概念和操作步驟講解，在講解過程中，教師教給學生幫助的使用方法，培養(yǎng)學生通過幫助功能掌握命令，利用查新功能了解軟件的新功能及其使用方法，養(yǎng)成良好的自學習慣和能力。

2.強調(diào)做中學，享受探索的樂趣

技校學生動手能力強，不喜歡被灌輸知識，更愛動手操作，針對學情的特點，讓學生在工作任務(wù)中探索，找到難點，通過小組討論，教師引導(dǎo)，共同總結(jié)出快速簡便的繪圖方法，也就是按照“任務(wù)布置→操作練習→小組討論→提煉總結(jié)→優(yōu)化練習→任務(wù)考評”的步驟組織課堂，但是需要注意的是共同解決完問題之后，由于之前已經(jīng)有大量的時間在探索，為了避免學習的印象留探索而不是最后的知識重難點，需要學生再重新復(fù)習操作方法加深印象，對工作任務(wù)進行優(yōu)化練習，教師重復(fù)知識的重難點，對新知識有針對性地進行鞏固練習。

3.結(jié)合專業(yè)進行授課

（1）工作任務(wù)的選取。教學項目的載體問題是由典型工作任務(wù)來解決的，通過學習情境的創(chuàng)設(shè)，將學生真正引入工作情境中。工作任務(wù)可以是工藝流程圖、平面布置圖、獨立的環(huán)境工程處理設(shè)備的二維平面圖、剖面圖或三維立體圖，例如格柵、沉砂池、二沉池、厭氧處理池、紫外線消毒、通風管道、除塵器等，繪圖的步驟、方法以及技巧是授課的重點。在繪制圖形之前，讓學生重新回顧本專業(yè)工藝流程、機械設(shè)備的原理、作用等，將專業(yè)知識融會貫通，激發(fā)學生學習的主動性和積極性。

例如：

任務(wù)名稱：曝氣池剖面圖的繪制（見圖1）。

任務(wù)背景：某污水處理廠曝氣池剖面圖的CAD圖紙丟失，你作為環(huán)境專業(yè)的學生，主要負責將圖紙按要求尺寸用CAD軟件繪制出來。

任務(wù)要求：精細準確，尺寸不得有誤。

知識準備：曝氣池剖面圖圖紙一張，能夠識圖，會進行基礎(chǔ)CAD軟件相關(guān)工具和命令的操作，水污染控制工程技術(shù)。

任務(wù)目標：通過繪制曝氣池剖面圖，對環(huán)境工程CAD的專業(yè)制圖有初步了解，掌握CAD工程制圖的基本格式，掌握環(huán)境工程CAD的工程圖繪制。

（2）任務(wù)實施——知識的有效整合。在學完CAD的基本操作之后，如何將技能進行靈活運用，將學過的知識進行有效整合，是一個難題，而將這些知識和專業(yè)課程聯(lián)系起來，更是鍛煉學生對各種分散命令的運用能力，對繪圖步驟的分析思考能力。

按照“任務(wù)布置→操作練習→小組討論→提煉總結(jié)→優(yōu)化練習→任務(wù)考評”的步驟，讓學生在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題，通過小組討論或者請教教師來解決問題，在此過程中，教師也要經(jīng)常巡視，了解學生知識的掌握程度，將學生們共同的問題進行匯總，對后來進行提煉正確的操作方法做支撐?？梢哉埻瓿奢^好的學生到教師機前給同學們演示，然后進行提煉總結(jié)，在講解完后，不要將知識放到下一次課再做重復(fù)，而是合理分配時間，這節(jié)課就要對之前的繪圖進行優(yōu)化練習，無論繪圖有沒有完成，都要用剛講完的新的繪圖方法再進行練習，重復(fù)操作加深理解。

例如在繪制直角彎管時（見圖2），一個簡單的管件，但是繪制時需要運用“多線段”“圓角”“偏移”“分解”“直線”“樣條曲線”6個命令。每個命令之前都學過，但是如何將學過的知識進行有效的整合，如何用簡便的方法快速繪制出圖形，需要不斷地實踐和總結(jié)。

在時間安排上，最好將環(huán)境CAD課程安排為4節(jié)課，更有利于學生注意力的集中，將學習任務(wù)完成到最后。

（3）多元化考核評價。目前筆者學?？己朔绞讲捎谩捌綍r成績+期中考核+期末考核”的方式，權(quán)重為424，期中和期末考核方式為上機操作，一人一機，時間為90分鐘。筆者認為這種考核方式較合理，摒棄了陳舊的死記硬背的理論考核，而將一些操作理論融進了實操考試和平時成績，例如命令的快捷鍵的掌握，通過課堂提問可以給學生做回答問題的加分項，而在實操考試中，由于時間緊、任務(wù)重，只有真正靈活地運用快捷鍵才能在有限的時間內(nèi)完成答卷。

但是對于環(huán)境專業(yè)知識，例如工藝流程、機械設(shè)備的原理作用等理論知識的考核，還有小組內(nèi)互幫互助，共同探索出繪圖方法等，將這部分納入平時成績時，需要更細化考核評價，可以通過課堂知識準備完成工作頁的形式、小組內(nèi)投票最努力選手的形式等，對學生的平時成績進行更多元化的考核。

四、小結(jié)

環(huán)境工程CAD是環(huán)境專業(yè)一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時與環(huán)境處理、工程制圖等課程有著密切的聯(lián)系，將現(xiàn)有的環(huán)境CAD課程分為CAD和環(huán)境CAD，CAD與機械識圖、機械制圖課程相結(jié)合或置于兩課程之后，環(huán)境CAD安排在機械設(shè)備課程之后，與環(huán)境專業(yè)相結(jié)合。通過多次學習CAD課程加深操作印象，并且又能更加深入地認識機械設(shè)備的原理作用以及結(jié)構(gòu)。進一步的學習也可以使學生不僅僅停留于會軟件操作的表面，而是對圖形能夠進行分析，將知識有效地整合，更快速簡便地完成繪圖。在教學方法上，運用一體化的教學模式，讓學生在繪圖過程中，自己發(fā)現(xiàn)問題并嘗試解決問題，教師和學生共同找出最合適的繪圖方法再加以練習，充分激發(fā)學生的積極性，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1]劉紹剛，周澤廣，譚學才等.環(huán)境工程CAD課程的教學改革探討[J].大眾科技，2011（8）.

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