建材類專業(yè)工程CAD制圖教學(xué)模式的探索與實(shí)踐*

程 峰 李玉祥 趙 煒

（西安建筑科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

1 課程教學(xué)改革的必要性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人民生活水平的逐步提高，人們對產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果的表達(dá)與呈現(xiàn)的水平也向更高的審美和科技層面發(fā)展。作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)成果表現(xiàn)的工程圖，最初沿用手工繪圖模式進(jìn)行工程圖的繪制。自20世紀(jì)80年代以來，工程圖繪制的主流模式進(jìn)入了二維電子圖的繪制模式，這使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件得以迅速發(fā)展。CAD軟件作為專業(yè)的面向二維工程圖設(shè)計(jì)、三維產(chǎn)品建模、設(shè)計(jì)草圖、約束設(shè)計(jì)等工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助繪圖與設(shè)計(jì)軟件，深受廣大工程設(shè)計(jì)人員的青睞，各大高校也相繼開設(shè)了CAD相關(guān)課程。但從我校及全國其他高校該門課程的教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)狀看，均存在以下幾個方面的問題：

1.1 教材內(nèi)容單調(diào)，如同軟件使用說明書

首先，教材內(nèi)容偏重于介紹CAD軟件中各種命令的操作，并對每一個命令操作過程中的各種人機(jī)交互參數(shù)也做了非常詳細(xì)的敘述。操作命令繁多，顯得教材內(nèi)容枯燥無味，即使教材中有各種示例，也只是針對某一命令的操作。對于學(xué)生在設(shè)計(jì)、制圖中需要的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制圖規(guī)范，以及與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的機(jī)械、建筑案例等，教材中很少涉及[1]。整門課程學(xué)習(xí)下來，學(xué)生僅能掌握一些基本的操作命令及簡單的人機(jī)互動參數(shù)，繪制一些簡單的圖形，更談不上應(yīng)用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。本門課程學(xué)習(xí)效果的好壞與學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)聯(lián)系密切，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)階段就能體現(xiàn)出來，具體表現(xiàn)為部分學(xué)生在拿到設(shè)計(jì)題目，完成計(jì)算后，遲遲不能應(yīng)用CAD軟件完成設(shè)計(jì)、制圖任務(wù)。

1.2 教學(xué)手段陳舊，教學(xué)模式機(jī)械

目前，大多數(shù)高校CAD課程的教學(xué)依然是按照教材先后順序依次講解，老師在課堂上講解CAD繪圖命令，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行繪圖操作。這種教學(xué)模式過于機(jī)械，學(xué)生只是在執(zhí)行制圖命令，并沒有將軟件使用與工程實(shí)例相銜接[2,3]。同時(shí)，由于本課程涉及的命令繁多、知識點(diǎn)分散且比較枯燥，教師按照教材順序展開教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生頻繁接受各種操作命令，對學(xué)習(xí)逐漸失去耐心[4]。在教學(xué)過程中教師與學(xué)生之間的溝通也較少，教師不能夠及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對于學(xué)生對新知識的掌握程度也不知情，只按照教學(xué)的進(jìn)度一直進(jìn)行新知識的講解，這樣也容易導(dǎo)致學(xué)生不能夠跟上教師的進(jìn)度，因此教學(xué)效果也較差[5]。加之我院將本課程設(shè)置在第七學(xué)期，學(xué)生由于找工作、準(zhǔn)備考研等導(dǎo)致其投入到本課程的精力有限，本來學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就不高，更談不上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

1.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，學(xué)生很難舉一反三

本課程的主要目的在于讓學(xué)生了解掌握CAD軟件中各種命令的操作方法，能夠熟練應(yīng)用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖，這就需要學(xué)生進(jìn)行大量的上機(jī)實(shí)踐操作。但本課程的上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)安排較少，學(xué)生實(shí)際操作時(shí)間較短。故而，目前的實(shí)踐教學(xué)只能以教師在課堂演示為主，只有少數(shù)學(xué)生會在課堂上被老師點(diǎn)到進(jìn)行實(shí)際操作，很大程度上只能給學(xué)生留下一個表觀印象，影響了對CAD軟件各命令的深入了解和掌握。而且大多數(shù)高校的機(jī)房里沒有多媒體等教學(xué)演示設(shè)備，學(xué)生在上機(jī)實(shí)踐過程中遇到的共性問題不能即時(shí)給所有學(xué)生講解，加之學(xué)生較多，很多學(xué)生遇到問題只能暫停繪圖操作，導(dǎo)致實(shí)際操作時(shí)間嚴(yán)重縮水。甚至連一些基本操作都沒有練習(xí)過，更談不上綜合運(yùn)用軟件的所有命令。

1.4 考核手段單一，不能客觀反映學(xué)習(xí)效果

大多數(shù)高?，F(xiàn)有教學(xué)系統(tǒng)中對課程的考核都是通過筆試的方式進(jìn)行，加上平時(shí)成績得到學(xué)生的總評成績。平時(shí)成績和筆試成績的比例有限定，平時(shí)成績一般不超過30%[6]。作為一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，課程考核方式僅限于紙質(zhì)卷面考試，學(xué)生更多的是對CAD軟件中繪圖命令、編輯命令及其他操作命令進(jìn)行死記硬背，無法真實(shí)評估學(xué)生的實(shí)際操作能力、分析問題能力及設(shè)計(jì)能力。平時(shí)成績中雖然包含學(xué)生上機(jī)操作的成績，但是由于上機(jī)時(shí)間有限，學(xué)生只會完成單個命令的操作，甚至只會使用繪圖命令，而不會使用編輯修改命令。例如：有些繪圖內(nèi)容使用陣列命令很快就能完成，但學(xué)生只會使用繪圖命令依次一個對象一個對象地畫，雖然完成后的圖形顯示是一樣的，但是效率低下，并沒有體現(xiàn)出CAD軟件的優(yōu)勢。因此，這種傳統(tǒng)的成績評定模式不能準(zhǔn)確地反映學(xué)生對本門課程的掌握程度。

2 課程教學(xué)改革措施

2.1 調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，豐富教學(xué)內(nèi)容

針對前述本課程教材內(nèi)容過于偏重介紹CAD軟件中各種命令操作的問題，我們首先對教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整，培養(yǎng)學(xué)生能夠運(yùn)用CAD軟件提高工程表達(dá)能力，獨(dú)立解決復(fù)雜工程問題。將CAD軟件的各種操作命令融入具體的案例中，在案例中講解命令。例如將圓及圓弧的命令應(yīng)用在繪制八卦圖上，用多段線命令繪制桃心等，不但能調(diào)動學(xué)生的積極性，也能提高學(xué)生的興趣。同時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容中加入繪圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，以及與本專業(yè)相關(guān)的機(jī)械、建筑等繪圖實(shí)例，使本課程的教學(xué)內(nèi)容能夠與專業(yè)融合。著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖的能力，加快創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與“一流專業(yè)”建設(shè)。

2.2 改變教學(xué)模式，線上線下融合

將傳統(tǒng)單一講授的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下融合的教學(xué)模式，充分利用好MOOC資源、超星學(xué)習(xí)通、網(wǎng)絡(luò)直播平臺等，建設(shè)能夠滿足多樣化需求的課程資源。將教學(xué)中呈碎片化分布的繪圖、編輯修改命令等操作與本專業(yè)相關(guān)的各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)例等進(jìn)行整合，選取主題獨(dú)立、目標(biāo)明確、內(nèi)容完整的知識點(diǎn)制作成微課，并輔以微教案，在我校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布，方便學(xué)生在線觀看視頻、教案、課件等輔助資源，也可以隨時(shí)下載并保存到終端設(shè)備上。學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)，可以加強(qiáng)對課堂講授重點(diǎn)內(nèi)容的理解，或者進(jìn)行預(yù)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建立題庫，在每章課堂教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，進(jìn)行線上章節(jié)測試，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3 充分挖掘資源，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

首先，伴隨線上線下混合教學(xué)模式改革，調(diào)整本課程授課學(xué)時(shí)和實(shí)踐學(xué)時(shí)的比例，合理減少授課課時(shí)，增加實(shí)踐學(xué)時(shí)。其次，設(shè)置不同層次、類型的實(shí)踐題目，如：只用基本命令就可完成的、必須用指定命令組合完成的、只給出最終要求，學(xué)生可以隨意發(fā)揮的，比如繪制社交軟件的各種emoji等。這樣不但可以滿足不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐，還可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性。再次，充分挖掘可用實(shí)踐資源。教研室的教師從事或開展大量的科研工作，有些項(xiàng)目需要進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)繪圖。學(xué)校建筑設(shè)計(jì)院也有大量的設(shè)計(jì)繪圖工作。因此，可結(jié)合實(shí)際情況，用科研實(shí)踐充實(shí)教學(xué)，加強(qiáng)本課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)。將學(xué)生的課程實(shí)訓(xùn)與教師的科研工作有機(jī)結(jié)合，形成相互支撐、協(xié)調(diào)一致的良性態(tài)勢，可給教師的科研工作提供更多幫助，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的互利共贏。學(xué)生也可在與設(shè)計(jì)院的合作過程中，學(xué)到更多的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.4 優(yōu)化評定模式，重視過程考核

隨著線上線下混合教學(xué)模式的推進(jìn)，課程成績的評定模式也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改革。我校于2020年全面推廣混合教學(xué)模式，并對課程的評價(jià)方式有了更為靈活的指導(dǎo)性意見。其中過程考核成績可以占到總評成績的50%以上。根據(jù)CAD課程特點(diǎn)，結(jié)合本專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，依據(jù)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，對本課程的評定模式進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，逐年降低筆試成績在總評中的占比，過程性評價(jià)占比逐年增高。過程性評價(jià)主要包括出勤、自主學(xué)習(xí)、作業(yè)、章節(jié)測驗(yàn)等。其中考勤過使用超星學(xué)習(xí)通軟件簽到完成，自主學(xué)習(xí)部分包括話題討論參與程度、網(wǎng)上資源觀看時(shí)長等，客觀題作業(yè)有學(xué)習(xí)平臺給出成績，繪圖作業(yè)在學(xué)生完成后上傳到學(xué)習(xí)平臺，教師人工批閱。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)隨著過程考核成績占比的提高，學(xué)生使用軟件的熟練程度上升，實(shí)際操作能力明顯提高。

3 結(jié)語

我們處在一個偉大的變革時(shí)代，高等教育的改革正在如火如荼地進(jìn)行，教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式發(fā)生著日新月異的變化，這就要求我們投身于這一時(shí)代洪流中。為了逐步改進(jìn)本專業(yè)CAD教學(xué)的現(xiàn)狀，解決其中存在的一些問題，我們通過調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，豐富課程內(nèi)容，將傳統(tǒng)單一講授的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下融合的教學(xué)模式，充分挖掘身邊資源，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化評定模式，提高過程性考核成績比重等方式，構(gòu)建了一套滿足學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，具有專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)模式。以上課程教學(xué)改革在我校材料科學(xué)與工程專業(yè)及卓越材料工程師《工程CAD制圖》課程中已完成多個年級的探索、實(shí)踐及改進(jìn)，學(xué)生在后續(xù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制圖能力顯著提高。