环境专业CAD课程教学改革探究

肖濛

摘 要：环境工程CAD是环境专业一门实践性很强的专业基础课程，同时与环境处理、工程制图等课程有着密切的联系。在教学实践中，笔者探索将课程分为CAD和环境CAD，分别放在两个学期，与机械识图、制图课程以及机械设备课程等专业知识相结合，运用一体化的教学模式，让学生在绘图过程中，自己发现问题并尝试解决问题，教师和学生共同找出最合适的绘图方法再加以练习，充分激发学生的学习兴趣，培养学生的综合职业素养。

关键词：环境专业 CAD 一体化

随着计算机技术的迅猛发展，CAD技术在各行各业得到了广泛的应用，环境工程CAD也成为一门重要技术，用于环境产品的设计、科技成果的转换、构筑物精准识图等。环境工程CAD是环境专业一门重要的基础课程，是学生从事生产、管理、维修等工作的基础。通过上机操作学习这门技术，能够加深对环境各个构筑物或机械零件的作用、原理、结构的理解，将三废处理的知识融会贯通，做到理论与实践相结合。

笔者学校环境工程CAD多安排在环境预备技师班，在中级工班第一学年第一学期学习机械识图，在高级工班第一学年第一学期学习机械制图，在预备技师班第二学期学习机械设计基础;在中级工班第二学期学习水处理机械设备和处理场机械设备。CAD课时为120节，上课地点在机房，考核方式为平时成绩与实操考试相结合，CAD版本为AutoCAD 2007。

一、课程教学存在的不足

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，尤其在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员完成计算、信息储存和制图等多项工作。目前，大多数CAD教学内容侧重于AutoCAD二维图形设计的教学，通过近年来的教学效果反馈，存在着以下几个问题：

1.与环境工程专业本身脱节

课程内容侧重于工程制图和机械制图的基本理论与AutoCAD软件的基本操作，这种方法可以使学生掌握绘图技巧和方法，但是由于涉及环境专业构筑物的图纸较少，介绍绘制环境构筑物以及污染控制工程图纸的方法较少，与环境工程专业本身脱节。

2.教材可选性较少

现在市面上的教材多以机械、土木CAD为主，有一些环境工程CAD的教材，也是用了大量篇幅在介绍绘制机械零件图的方法。因为环境专业的学生毕业后多在环境相关领域就业，所学的CAD内容与学生未来工作内容不贴近，不易快速对接，不易产生兴趣。

3.课程安排教学时间过长

环境工程CAD课程多安排一周6节课，在一天内上完。学生通常缺少耐心沉着的品质，注意力很难长时间集中，也不利于学生视力的保护。

二、教学改革探究原则

1.紧密联系环境工程专业知识

因在中级工已经学过机械识图、水处理机械设备、处理厂机械设备，对专业知识有了一定的基础，对于各环境处理构筑物的原理、作用、结构有一定的了解。在CAD案例中多以环境构筑物和环境工程处理工艺流程图为主，如格栅、沉砂池、二沉池、厌氧处理池、紫外线消毒等。在环境工程CAD的绘图中，更深入地理解构筑物的结构，对其中每一条管道的铺设、溢流堰的尺寸、搅拌轴叶片的形状等进行讲解，紧密联系专业知识，将CAD操作技能与专业技术融会贯通，突出专业知识的应用，同时培养学生的学习兴趣。

2.运用一体化教学模式

该课程的教學做一体化全程在机房上课，学生人均一台计算机。通常教学过程分为“知识讲解→示范操作→模仿操作→变通运用→复述总结→任务考评”六步。CAD这门课程基于学生的实践性强，在掌握基本的图层设置、基础绘图命令、三维绘制的第一课时，可以按照上述六步法进行，让学生在听完讲解以及示范后，能够快速上手熟悉软件，但是在学生已经熟悉软件界面以及基本的绘图命令之后，充分发挥以学生为主体，传统的六步法可以调整为“任务布置→操作练习→小组讨论→提炼总

结→优化练习→任务考评”。让学生在接受任务后，通过自主操作练习和小组讨论，发现问题，寻求帮助，在学生的演示过程中，找到与自己操作不同的地方，教师进行总结，提炼简便方法，学生进一步用新的方法或者快速简便的方法进行练习，最后进行考核评价。

3.CAD课程设置与机械制图相结合

机械识图和机械制图是一门比较抽象的专业基础课，单纯的理论讲授，不但教师不易讲解，学生也感觉枯燥，课堂内容很难被消化。机械设计基础是对机械的结构及其运动规律有精准的认识。如果将制图识图课程和CAD相融合，可以减少大量的手工绘图，学生也可以对自己的绘图成果有数据化的输出，更直观地看到成果，大大调动了学生学习的积极性。在此过程中可以着重讲解CAD的基础知识、绘图基本设置、二维图形绘制与编辑等机械CAD的内容。

在学完中级工班第二学年第二学期的水处理机械设备和处理场机械设备后，再次开设CAD课程，命名为环境工程CAD，将专业内容和CAD重新进行整合，专门针对环境设备或处理流程进行绘图，与环境专业紧密地结合起来。

三、课程组织实施探索

CAD课程在进行课程设置调整之后，分为CAD和环境CAD两门课，CAD课程结合机械识图和机械制图，主要针对CAD绘图的单位、界限、图层的设置、绘图样板的制作、绘图命令、编辑命令、尺寸标注等进行讲解，教会学生CAD的基本操作;环境CAD这门课的开设更注重于与专业知识相结合，具体需要注意以下几个方面：

1.培养学生自学能力

（1）善用命令栏提示。由于CAD命令繁多，每个绘图和编辑工具都有多种方法可以达成目标，命令的执行也可以通过菜单栏、工具栏和命令栏三种途径完成，通过讲解命令栏中的命令提示，学生可以根据提示多进行尝试，自己研究出绘图的步骤和方法，教师最后进行总结，以此来培养学生的自学能力。

（2）善用帮助功能。CAD软件提供了帮助功能，里面有详细的概念和操作步骤讲解，在讲解过程中，教师教给学生帮助的使用方法，培养学生通过帮助功能掌握命令，利用查新功能了解软件的新功能及其使用方法，养成良好的自学习惯和能力。

2.强调做中学，享受探索的乐趣

技校学生动手能力强，不喜欢被灌输知识，更爱动手操作，针对学情的特点，让学生在工作任务中探索，找到难点，通过小组讨论，教师引导，共同总结出快速简便的绘图方法，也就是按照“任务布置→操作练习→小组讨论→提炼总结→优化练习→任务考评”的步骤组织课堂，但是需要注意的是共同解决完问题之后，由于之前已经有大量的时间在探索，为了避免学习的印象留探索而不是最后的知识重难点，需要学生再重新复习操作方法加深印象，对工作任务进行优化练习，教师重复知识的重难点，对新知识有针对性地进行巩固练习。

3.结合专业进行授课

（1）工作任务的选取。教学项目的载体问题是由典型工作任务来解决的，通过学习情境的创设，将学生真正引入工作情境中。工作任务可以是工艺流程图、平面布置图、独立的环境工程处理设备的二维平面图、剖面图或三维立体图，例如格栅、沉砂池、二沉池、厌氧处理池、紫外线消毒、通风管道、除尘器等，绘图的步骤、方法以及技巧是授课的重点。在绘制图形之前，让学生重新回顾本专业工艺流程、机械设备的原理、作用等，将专业知识融会贯通，激发学生学习的主动性和积极性。

例如：

任务名称：曝气池剖面图的绘制（见图1）。

任务背景：某污水处理厂曝气池剖面图的CAD图纸丢失，你作为环境专业的学生，主要负责将图纸按要求尺寸用CAD软件绘制出来。

任务要求：精细准确，尺寸不得有误。

知识准备：曝气池剖面图图纸一张，能够识图，会进行基础CAD软件相关工具和命令的操作，水污染控制工程技术。

任务目标：通过绘制曝气池剖面图，对环境工程CAD的专业制图有初步了解，掌握CAD工程制图的基本格式，掌握环境工程CAD的工程图绘制。

（2）任务实施——知识的有效整合。在学完CAD的基本操作之后，如何将技能进行灵活运用，将学过的知识进行有效整合，是一个难题，而将这些知识和专业课程联系起来，更是锻炼学生对各种分散命令的运用能力，对绘图步骤的分析思考能力。

按照“任务布置→操作练习→小组讨论→提炼总结→优化练习→任务考评”的步骤，让学生在实际操作中发现问题，通过小组讨论或者请教教师来解决问题，在此过程中，教师也要经常巡视，了解学生知识的掌握程度，将学生们共同的问题进行汇总，对后来进行提炼正确的操作方法做支撑。可以请完成较好的学生到教师机前给同学们演示，然后进行提炼总结，在讲解完后，不要将知识放到下一次课再做重复，而是合理分配时间，这节课就要对之前的绘图进行优化练习，无论绘图有没有完成，都要用刚讲完的新的绘图方法再进行练习，重复操作加深理解。

例如在绘制直角弯管时（见图2），一个简单的管件，但是绘制时需要运用“多线段”“圆角”“偏移”“分解”“直线”“样条曲線”6个命令。每个命令之前都学过，但是如何将学过的知识进行有效的整合，如何用简便的方法快速绘制出图形，需要不断地实践和总结。

在时间安排上，最好将环境CAD课程安排为4节课，更有利于学生注意力的集中，将学习任务完成到最后。

（3）多元化考核评价。目前笔者学校考核方式采用“平时成绩+期中考核+期末考核”的方式，权重为424，期中和期末考核方式为上机操作，一人一机，时间为90分钟。笔者认为这种考核方式较合理，摒弃了陈旧的死记硬背的理论考核，而将一些操作理论融进了实操考试和平时成绩，例如命令的快捷键的掌握，通过课堂提问可以给学生做回答问题的加分项，而在实操考试中，由于时间紧、任务重，只有真正灵活地运用快捷键才能在有限的时间内完成答卷。

但是对于环境专业知识，例如工艺流程、机械设备的原理作用等理论知识的考核，还有小组内互帮互助，共同探索出绘图方法等，将这部分纳入平时成绩时，需要更细化考核评价，可以通过课堂知识准备完成工作页的形式、小组内投票最努力选手的形式等，对学生的平时成绩进行更多元化的考核。

四、小结

环境工程CAD是环境专业一门实践性很强的专业基础课程，同时与环境处理、工程制图等课程有着密切的联系，将现有的环境CAD课程分为CAD和环境CAD，CAD与机械识图、机械制图课程相结合或置于两课程之后，环境CAD安排在机械设备课程之后，与环境专业相结合。通过多次学习CAD课程加深操作印象，并且又能更加深入地认识机械设备的原理作用以及结构。进一步的学习也可以使学生不仅仅停留于会软件操作的表面，而是对图形能够进行分析，将知识有效地整合，更快速简便地完成绘图。在教学方法上，运用一体化的教学模式，让学生在绘图过程中，自己发现问题并尝试解决问题，教师和学生共同找出最合适的绘图方法再加以练习，充分激发学生的积极性，培养学生的综合素质。

参考文献：

[1]刘绍刚，周泽广，谭学才等.环境工程CAD课程的教学改革探讨[J].大众科技，2011（8）.

[2]周继军，陈纳.环境工程CAD课程的教学实践探索[J].河南工程学院，2010（1）.