基于工程應(yīng)用的《電氣CAD實(shí)踐》教學(xué)改革探討

吳 迪

(呼倫貝爾學(xué)院 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008)

CAD技術(shù)是目前工科學(xué)生應(yīng)熟練掌握的技術(shù)之一，它在工科領(lǐng)域的地位日益提高?！峨姎釩AD實(shí)踐》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)踐課程，是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合學(xué)科，具有專業(yè)性、技術(shù)性、實(shí)踐性極強(qiáng)的特點(diǎn)。在飛速發(fā)展科技時(shí)代，用人單位對(duì)于CAD技能的人才需求不斷地提高，而原課程內(nèi)容仍以繪制常規(guī)圖形為主要內(nèi)容，對(duì)于電氣專業(yè)系統(tǒng)圖幾乎沒有涉及，不太適應(yīng)專業(yè)發(fā)展需求。同時(shí)，提高學(xué)生對(duì)CAD的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的實(shí)踐操作技能也尤為重要。筆者通過近三年對(duì)電氣CAD課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，逐步探索出適合電氣工程專業(yè)學(xué)生發(fā)展需求的優(yōu)化《電氣CAD實(shí)踐》課程教學(xué)效果的方法。[1]

一、課程基本情況及存在問題

(一)課程基本情況

電氣工程圖的設(shè)計(jì)與繪制是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生重要的技能，學(xué)生就業(yè)后接觸到的實(shí)際工程項(xiàng)目、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證等都要設(shè)計(jì)繪制出電氣圖作為技術(shù)資料?！峨姎釩AD實(shí)踐》是學(xué)生學(xué)習(xí)電氣制圖與CAD后開展的實(shí)踐教學(xué)課程，即專為學(xué)生進(jìn)一步熟練掌握CAD技能的訓(xùn)練課程，其目的是以CAD軟件為依托，結(jié)合學(xué)生就業(yè)需求崗位能力，進(jìn)行CAD圖形繪制。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)期間就能夠了解就業(yè)崗位需求，熟練應(yīng)用CAD軟件進(jìn)行圖形的繪制、元器件設(shè)計(jì)，掌握工程圖制作的基本方法；達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、方法提高設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。因此，學(xué)生需要了解電氣工程圖的種類、特點(diǎn)和電氣工程CAD的制圖規(guī)范，掌握Auto CAD軟件環(huán)境中制作電氣相應(yīng)圖紙型號(hào)的樣板圖，并且能夠按照國家規(guī)范，繪制出完整的電氣工程圖。

(二)目前CAD實(shí)訓(xùn)課程存在的問題

1.軟件更新快，教材與實(shí)際教學(xué)聯(lián)系不緊密。CAD的軟件版本更新快，新的軟件在界面與功能上日益完善，所以選擇較新版本的軟件更加有利于教學(xué)。但是，在與之配套的教材中，缺少與工程實(shí)際相配套的教材，現(xiàn)有教材更注重對(duì)軟件本身的講解，缺少與專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)例；[2]2.課程內(nèi)容涉及知識(shí)點(diǎn)多，課時(shí)較少。例如，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的課程安排為32學(xué)時(shí)，其中16學(xué)時(shí)為理論課時(shí)，16學(xué)時(shí)為上機(jī)課時(shí)。授課對(duì)象為低年級(jí)學(xué)生，專業(yè)知識(shí)涉及少，但是一套完整的工程圖卻涉及很多專業(yè)知識(shí)，如果平、立、剖面圖的空間關(guān)系不對(duì)應(yīng)，學(xué)生僅是達(dá)到了描圖員水平，教學(xué)效果不理想；3.在師資隊(duì)伍建設(shè)中，專業(yè)匹配程度較差。電氣制圖與CAD的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的任課教師是由機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的教師來擔(dān)任，教師在講授時(shí)往往只注重軟件的基本命令與操作，對(duì)CAD 軟件在電氣專業(yè)后續(xù)課程中的作用及其在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用不清楚。導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)課程和工程實(shí)踐脫節(jié)，不能體現(xiàn)電氣工程與CAD的專業(yè)性。學(xué)生完成CAD實(shí)訓(xùn)后，只能參照教材進(jìn)行一些命令的單獨(dú)操作或繪制簡(jiǎn)單的平面圖形，不能繪制具有生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值的工作圖樣。

二、課程改革的具體思路

(一)合理優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，引入工程實(shí)踐項(xiàng)目作為教學(xué)案例

針對(duì)之前CAD教學(xué)過程中存在的問題，為改善電氣CAD教學(xué)質(zhì)量，通過對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)對(duì)口就業(yè)單位的走訪與調(diào)研，在了解企業(yè)對(duì)電氣CAD需求的基礎(chǔ)上，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的變革，修訂課程教學(xué)大綱，改變課程教學(xué)模式，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。具體內(nèi)容包括：

1.采用了案例教學(xué)法與項(xiàng)目教學(xué)法

《電氣CAD實(shí)踐》實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)通常安排在期末。此時(shí)，學(xué)生已經(jīng)掌握基本的操作命令和操作技巧。為保證學(xué)生高質(zhì)量地完成后續(xù)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)，就業(yè)后能夠迅速適應(yīng)崗位需求，應(yīng)正確引導(dǎo)學(xué)生上機(jī)實(shí)踐。對(duì)于實(shí)際情況出現(xiàn)的弊端，根據(jù)課程特點(diǎn)，引入項(xiàng)目化教學(xué)，使CAD繪圖方法與技巧融入到整個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中。[3]

2.引入工程實(shí)踐項(xiàng)目，注重培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力

深入專業(yè)實(shí)習(xí)地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地考察，廣泛圍繞學(xué)生就業(yè)相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行調(diào)研、收集資料，并邀請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員指導(dǎo)。在與企業(yè)技術(shù)人員共同努力及協(xié)助下，收獲大量實(shí)踐知識(shí)和資料，并初步擬定如下內(nèi)容：(1)電氣工程制圖規(guī)則。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，主要講述電氣工程的制圖規(guī)則，包括圖紙格式、比例、尺寸標(biāo)注等；(2)常用電氣元件的繪制。主要講述電氣圖的分類、元件的表示方法、符號(hào)的布局、電氣簡(jiǎn)圖的圖形符號(hào)、連接線、端子代號(hào)等；(3)電氣控制系統(tǒng)圖的繪制。主要講述典型的電氣控制原理圖的繪制，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的控制，PLC控制系統(tǒng)等；(4)電氣一次系統(tǒng)圖的繪制。主要講述電氣主接線圖形的繪制，不同電壓等級(jí)及不同接線方式下的電氣一次系統(tǒng)圖的識(shí)圖與繪圖；(5)電氣CAD實(shí)踐。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)突出的是工程實(shí)踐性，因此在教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)工程實(shí)踐項(xiàng)目展開教學(xué)，通過與企業(yè)的交流選定35kv變電站接線圖、采掘場(chǎng)配電所、采掘3535kv變電站環(huán)坑線、地面系統(tǒng)移動(dòng)變電站接線圖等作為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

3.調(diào)整教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

本課程授課對(duì)象為本科一年級(jí)學(xué)生?？紤]到學(xué)生剛接觸大學(xué)生活，是第一次體驗(yàn)該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在教學(xué)方法上采用了“理論+實(shí)驗(yàn)+實(shí)踐”的教學(xué)模式。(1)在課堂教學(xué)過程中，以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生能力與層次的不同，因材施教，制定不同的指導(dǎo)方法；(2)以工程實(shí)踐項(xiàng)目為載體，使學(xué)生通過這門課程的學(xué)習(xí)掌握一定理論知識(shí)和熟練的操作技能。在教學(xué)環(huán)節(jié)引入工程實(shí)踐內(nèi)容可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，以某發(fā)電廠的主接線圖紙為目標(biāo)，開展識(shí)圖、讀圖和繪圖等教學(xué)內(nèi)容，并且可以將各類標(biāo)準(zhǔn)、電氣圖形符號(hào)等緊密融入到繪制過程中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，全面了解行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及專業(yè)環(huán)境；(3)以教師為主導(dǎo)，把具體的知識(shí)點(diǎn)融合到具體的實(shí)踐項(xiàng)目中，提升學(xué)生專業(yè)操作技能，從而提高學(xué)生的操作能力與創(chuàng)新能力。

(二)形成學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)結(jié)合的教師隊(duì)伍

《電氣CAD實(shí)踐》課程的根本目的是在 CAD 的軟件環(huán)境下，讓學(xué)生掌握電氣工程圖標(biāo)準(zhǔn)體系，是一門交叉性的綜合實(shí)踐課程。結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，由電氣專業(yè)教師和機(jī)電類專業(yè)教師共建實(shí)踐教學(xué)教師隊(duì)伍。這樣結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)背景，充分發(fā)揮機(jī)電類專業(yè)教師熟悉軟件的優(yōu)勢(shì)，教學(xué)內(nèi)容更加符合電氣專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)方法更加突出電氣專業(yè)設(shè)計(jì)特色。此外，授課教師經(jīng)常與企業(yè)專家進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)，特別是多年來一直從事電氣設(shè)計(jì)工作的專家，以校企合作為平臺(tái)，以產(chǎn)學(xué)結(jié)合為原則，把電氣 CAD 設(shè)計(jì)案例引入到實(shí)踐教學(xué)，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。[4]

(三)面向就業(yè)崗位需求的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過程

1.準(zhǔn)備工作。(1)制定專業(yè)集中實(shí)踐大綱、實(shí)習(xí)考試方案；(2)實(shí)習(xí)前召開實(shí)習(xí)動(dòng)員會(huì)。主要包括：實(shí)習(xí)目的和意義、實(shí)習(xí)內(nèi)容和方法、實(shí)習(xí)要求和注意事項(xiàng)、實(shí)習(xí)安全并簽訂實(shí)習(xí)安全協(xié)議書；(3)指導(dǎo)教師解讀并采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)法細(xì)化實(shí)習(xí)任務(wù)，使實(shí)習(xí)條理化，符合學(xué)生實(shí)際情況，避免盲目、無目標(biāo)的實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì)。

2.主要內(nèi)容。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及課程目標(biāo)，結(jié)合學(xué)情及企業(yè)需求，初步確定實(shí)習(xí)內(nèi)容分為兩個(gè)部分。第一部分為CAD基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固。具體內(nèi)容包括設(shè)置圖紙格式、注釋、建塊等；第二部分為電氣系統(tǒng)圖的分析與繪制。具體內(nèi)容為繪制企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電氣系統(tǒng)圖，例如，某電廠電氣一次系統(tǒng)圖、某換流站系統(tǒng)圖、某露天礦35kv變電站系統(tǒng)圖、采掘場(chǎng)配電所接線圖、采掘場(chǎng)35kv環(huán)坑線接線圖、露天礦地面系統(tǒng)移動(dòng)變電站系統(tǒng)圖等。

3.實(shí)習(xí)成果。實(shí)習(xí)成果是學(xué)生實(shí)踐技能的綜合考核。學(xué)生提交的成果需保證尺寸規(guī)范、圖形美觀、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，成果中能夠體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)理念。成果內(nèi)容一般包含項(xiàng)目簡(jiǎn)介、目標(biāo)系統(tǒng)分析、繪制步驟、草圖、工程圖等。成果應(yīng)充分利用圖表精煉說明問題。

(四)轉(zhuǎn)變課程考核方式

本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的必修課，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，是現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中必備的知識(shí)環(huán)節(jié)，在人才培養(yǎng)過程中本課程起著重要的作用?；诟咝?yīng)用型人才培養(yǎng)模式，除了對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，在考核方式上也進(jìn)行了調(diào)整，考核內(nèi)容以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性及創(chuàng)造性為主，注重考核學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新意識(shí)、專業(yè)技能及成果質(zhì)量。學(xué)生實(shí)踐成績(jī)分為三個(gè)部分，即平時(shí)考核(20%)、過程考核(40%)和成果考核(40%)。通過全方位的過程監(jiān)控、采用實(shí)習(xí)報(bào)告和成果大作業(yè)對(duì)學(xué)生的表達(dá)能力、學(xué)習(xí)成果總結(jié)能力、綜合分析能力等進(jìn)行全面考核。

(五)課程建設(shè)特色

在《電氣CAD實(shí)踐》教學(xué)指導(dǎo)過程中，采用“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教育理念，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)、工學(xué)結(jié)合、理論聯(lián)系實(shí)際等教學(xué)方法，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和操作技能。

1.以學(xué)生為中心，工學(xué)結(jié)合，注重能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高?！峨姎釩AD實(shí)踐》教學(xué)特色之一是工學(xué)結(jié)合，所有設(shè)計(jì)內(nèi)容均來源于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性。任務(wù)布置都是模擬現(xiàn)場(chǎng)工程項(xiàng)目，真正地實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)與職業(yè)技能的充分結(jié)合，提升了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

2.以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，注重就業(yè)面向與職業(yè)發(fā)展。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，注重教師的講解，忽視了學(xué)生的主體地位，學(xué)生參與度低，且缺少與教師的交流。但以工程實(shí)踐項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教學(xué)模式卻可以更加突出學(xué)生的主體地位。教師在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生專業(yè)情況，引導(dǎo)學(xué)生去完成項(xiàng)目，提供開放式的環(huán)境給學(xué)生，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新意識(shí)及主觀能動(dòng)性，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題能力。

3.過程考核，持續(xù)改進(jìn)?！峨姎釩AD實(shí)踐》考核方式打破了傳統(tǒng)的考核方式，注重考核學(xué)生實(shí)操過程，把學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)等內(nèi)容作為考核依據(jù)，學(xué)生在實(shí)踐中更加扎實(shí)地掌握了理論知識(shí)。根據(jù)學(xué)生提交的項(xiàng)目成果，分析學(xué)生對(duì)CAD軟件的掌握情況，分析不足、查找原因，教師再不斷改進(jìn)教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)相長(zhǎng)。

4.挖掘彰顯專業(yè)特色的課程思政案例。CAD軟件作為工業(yè)設(shè)計(jì)廣泛使用的軟件，決定了本課程在專業(yè)及行業(yè)中的強(qiáng)大背景，學(xué)生的CAD技能直接關(guān)系著學(xué)生就業(yè)后能否迅速融入工作崗位、提升職業(yè)技能。由于本課程在實(shí)施過程中，學(xué)生能夠通過工程實(shí)踐項(xiàng)目深入了解職業(yè)需求，這對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的導(dǎo)向作用，易于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)倫理和工匠精神。[5]思政內(nèi)容要緊密結(jié)合國家電網(wǎng)、發(fā)電廠等大型煤電企業(yè)，與企業(yè)共同探討，將行業(yè)中的真實(shí)案例引入教學(xué)內(nèi)容，與社會(huì)形成良性互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的全方位教育，全面提高課程教學(xué)效果。

結(jié)語

通過對(duì)《電氣CAD實(shí)踐》課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理整合，使課程內(nèi)容更加符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及就業(yè)崗位需求。引進(jìn)工程實(shí)踐項(xiàng)目、改革教學(xué)方式、優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情?！袄碚?實(shí)驗(yàn)+實(shí)踐”的教學(xué)模式強(qiáng)化了理論與工程實(shí)際的結(jié)合，提高了學(xué)生的實(shí)操能力，能夠滿足當(dāng)前形式的企業(yè)需求。要促進(jìn)《電氣CAD實(shí)踐》教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量，滿足專業(yè)和社會(huì)發(fā)展的需要，必須結(jié)合電氣CAD教學(xué)的實(shí)際情況，認(rèn)清教學(xué)改革的重要性及轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要性。在此基礎(chǔ)上，采取科學(xué)合理的改革措施，對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面進(jìn)行改革，能夠更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。