基于工程实践能力培养的“化工制图与CAD”课程教学探索

蔡建信 邓圣军 王榕

摘 要：针对如何在“化工制图与 CAD”课程教学过程中，培养学生工程实践能力进行了探索，分析了课程教学的现状及存在的问题，对实践教学提出了一些尝试。

关键词：化工制图与CAD；实践教学；工程实践能力

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2018）04-0009-02

2010年教育部启动“卓越工程师培养计划”，着眼于解决在高等工程教育中，学生工程能力和创新能力强化培养的问题，本科院校工科类专业教育的主要目标之一是培养高素质的工程技术人才[1]。化工专业培养具备化学工程与化学工艺方面知识的高级工程技术人才，此专业具有两大特色：一是工程特色显著，二是专业口径宽、就业覆盖面广。化工专业本科教育应该培养专业基础知识扎实、动手能力过硬、自学能力和新技术应用能力强，在化工、能源、轻工、冶金、炼油、医药、环保等多学科中具有研发和应用能力的人才[2]。南昌大学是第一批进入“卓越工程师教育培养计划”的高校，学校就如何针对学生的特点，把化工本科专业学生培养成具有工程实践能力的应用型人才进行了探索。我们在以培养学术型人才传统教学体系中融入了更多的实践教学环节，更新了理论教学手段，强化计算机应用能力，着眼于学生工程实践能力的培养。本文介绍了在“化工制图与CAD”课程教学中培养学生工程实践能力的一些尝试。

一、课程教学现状和问题

工程图样是“工程界的语言”，是一种重要工程技术文件，是工程技术部门表达和交流技术思想的基本工具。每一个合格的化工本科毕业生都应具有制图、识图的知识和能力[3]。

“化工制图与CAD”是南昌大学化工类专业（化学工程与工艺、制药工程、环境工程）开设的一门必修课，它要求学生掌握化工专业图样的表达方法、标准规范的应用以及识读方法，利用Auto CAD软件，绘制符合国家标准的化工设备图、化工工艺图。本课程授课的内容首先涉及对Auto CAD绘图命令和技巧的掌握，但基于工程实践能力培养应用型人才而言，绘图技巧只是最基本的要求，学生还须要融合多门课程的专业知识，比如化工工艺学、化工原理、化工设备基础、化工设计等，变单一课程教学为多门课程教学，另外，理论教学还须配套上机实践，培养学生空间几何图解能力、绘制工程图纸能力等。学生应该不仅能准确画出图纸，而且应该知道图纸的每根线條在工程层面上表达的含义。本门课程已开课多年，教学效果还不错，但也存在一些问题，有些学生过分关注于Auto CAD软件的掌握与应用，基础知识、专业知识储备不足，给学生工程实践能力提升带来了困难；本课程教学以多媒体课件课堂教学为主，形式较单一，在有限的课堂时间里，理论教学与实际操作不关联，容易引起学生“消化不良”。目前南昌大学本课程学时数为32学时，如何在较少的学时内完成与多门课程内容的融合，培养工程实践能力应用型人才，笔者针对存在的问题，进行了教学探索。

二、基于工程实践能力培养的课程教学探索

（一）多媒体教学与传统教学、交互式教学相结合

在学习本课程之前，学生已先修了“画法几何及机械制图”课程，但缺乏实践经验和机械加工方面的知识，教师必须考虑到学生基础薄弱的问题，充分利用多媒体教学的优势，并与传统教学方式相结合帮助学生掌握知识点。例如，在讲解零件三视图时，笔者以Auto CAD 软件把零件3D图画投放到CAI课件中，让学生从三个视图角度观察零件形状，并画出零件三视图。多媒体教学具有生动逼真、方便灵活的特点，但是多媒体CAI课件播放速度快、信息量大，有时造成学生接受困难，注意力下降，降低学习效率[4]。除多媒体教学外，笔者也经常采用黑板板书传统教学方式，边讲边画，这样能控制上课节奏，增加学生互动和思考的时间。另外，也要充分利用传统的教学实物模型。实物模型能让学生直接观察到三维物体，培养学生的空间想象能力。例如，在化工制图与CAD课程教学中，学生也刚进入化工工艺学课程的学习，对化工零件、化工设备、化工流程图知识点很陌生，笔者以典型模型为教具，直观展示立体的物体，并与工程实例结合，使理论教学直观易懂，提高学生对零件加工、化工流程的感性认识。在培养学生识读、绘制工程图样能力的同时，也培养了学生的工程实践能力。

另外，笔者充分利用南昌大学网络教学平台功能，展开交互式教学。笔者在实践中，课前及时把教学大纲、教案、课程进度表上传至服务器供学生下载，上课时利用AUTOCAD软件绘图演示和CAI课件播放之间灵活切换，课后在教学平台上布置作业，学生可及时完成作业并上传，便于教师了解学生对教学内容的掌握情况和存在的问题，并进行互动交流。

（二）理论与工程实践相结合

当前高校毕业生就业市场，一方面毕业生就业困难，另一方面用人单位招不到具有工程实践能力的优秀人才。笔者经常和化工本科学生交流，引导学生定位自己为具有工程实践能力的应用型人才。“化工制图与CAD”是一门实践性很强的课程，在授课过程中，笔者有意将制图知识与工程实践联系起来，带动学生实践能力。比如，讲到“化工设备平面布置图——建筑制图”时，为了帮助学生能识读和绘制建筑平面图，笔者以教室所在楼面平面为例，告诉学生如何表达建筑物形状、方位、门窗位置，怎样标注尺寸，定位轴线，怎样理解“中——中”标注法，测算平面面积；在讲授化工设备“图——塔”的绘制时，笔者补充了塔设计的相关知识，辅之以多媒体演示，并对工程中具体问题，如人孔的布置要求一一说明，帮助学生建立工程意识；在讲授管道布置图的绘制时，管道的转折和重叠画法较难理解，笔者以管道布置图工程实例，结合教学3D模型，并与工厂现场照片对照，帮助学生以理论与实践相结合来理解内容。

（三）将“化工制图与CAD”课程和化工设计、实习等相关课程结合

在“化工制图与CAD”教授过程中，笔者重视课程的实践性，尤其注重它与化工设计、实习等相关课程结合。化工设计是一门工程技能训练的课程，培养学生综合运用化工专业基础理论解决工程具体问题，学生学习化工设计时要求具有掌握CAD 软件完成工程设计的能力[5-6]。南昌大学化学工程与工艺专业在不同学期分别设置了化工原理课程设计、专业课程设计、毕业设计等设计课程，根据不同设计课程的任务，要求学生利用Auto CAD软件分别绘制设备装配图、工艺流程图、车间设备布置图等，学生须掌握图纸的主要内容及画法，图纸绘制要求规范、完整。南昌大学化学工程与工艺学科组在制定本学科的本科教育培养大纲时，各门设计课程教师统一了认识：化工设计课程在把设计所涉及的国家标准、行业规范介绍给学生的同时，应教授学生如何利用设计软件绘制表达工程问题。如毕业设计是进行工厂工艺流程设计时，教师须把工厂设计的相关知识结合工厂管线和设备实物的见闻，给学生讲授主要物料管道与辅助管道如何利用CAD软件表达流程主线和副线，各种管线线型的分类画法，各种箭头的画法，不同设备分类代号及其图例表达等，使学生能够理论联系实践。南昌大学化工专业注重学生的工程实践，分别设置了认知实习、金工实习、生产实习、毕业实习环节。在实习过程中，学生能够深入了解生产工艺原理、生产方案、工艺流程、操作规程、主要设备结构等。实习之后学生须提交实习报告，须绘制实习工厂的工艺流程图、设备布置图等。首先，在进入工厂实习前，把工厂的相关资料发给学生，让学生明确实习任务和内容；实习中引导学生如何观察和记录，如： 设备的结构、厂区布置、设备布置、工艺流程等；实习回来后，引导学生总结工程制图知识，利用Auto CAD软件把看到的设备、工艺流程用标准的图纸画出来。这些设计课程和实习环节都是“化工制图与CAD”课程学习的实践和延续。

（四）构建合理的教学效果评价体系

“化工制图与CAD”课程教学实践性和工程性强，为了及时检验教学效果，笔者构建合理的教学效果评价体系。过去是以学生期末考试成绩来衡量评价学习效果，学生期末考核分两次，第一次纸质试卷的考核，考查学生对理论的掌握情况；第二次上机考试，要求学生两个课时内完成一张一号图纸的绘制，考查学生掌握CAD 的各种命令的熟练程度。这两次考试各占50%。现在笔者改变了过去这种单纯以结果评价教学效果的方式，采用过程与结果结合的方式，即保留过去两次期末考核的同时，重视学习过程中的评价。过程评价包括两个部分：课堂上学生问题的回答和作业的完成情况。课堂上学生回答问题既可以考查学生对理论知识点的掌握情况，也可以随堂考勤。另外通过提问，如化工设备和流程图如何进行构图和识图，引导学生关注工程实践。课堂作业主要是对电子版作业检查，要求学生每完成一次课堂练习就通过网络教学平台把本次dwg图形文件传输给教师，而教师可以及时了解阶段性教学效果，适当调整教学内容和进度，并能评价学生的阶段性成绩。然后在下一次课对学生作业中的缺陷进行点评，让学生及时发现问题并更正。所以在教学效果评价体系中，课程过程考核和期末结果考核，各占50%。；课程过程考核包括课堂上学生问题的回答，作业的完成情况。期末结果考核包括一次理论考试和一次上机考试。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].教高[2011]1号.

[2]郭仕恒，王东耀，周勇强等.创建国家级化学化工实验教学示范中心的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，（10）.

[3]冯建华，薛连海，李永红等.本科化工专业《化工制图与CAD》教学方法探讨[J].广东化工，2011，（7）.

[4]王政，张玉冰，叶臣.《化工制图》CAI 教学的实践与思考[J].化工高等教育，2000，（2）.

[5]郑英峨，陈巧玲，谷和平等.化工专业实践性教学环节的认知和管理[J].化工高等教育，2005，（3）.

[6]周红梅，张茂润.教学方法及手段的改进对培养学生工程设计能力影响的探讨[J].淮南师范学院学报，2006，（3）.