計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)的改革與實(shí)踐

摘要：本文介紹了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)需求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對計(jì)算機(jī)應(yīng)用類選修課建立合理的考核機(jī)制以強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，真正做到讓學(xué)生回歸課堂以保障選修課的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；專業(yè)需求；考核機(jī)制

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0023-02

CAD（Computer Aided Design）是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的簡稱，已被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如航空航天、電子、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、化學(xué)工程與工藝等，其中CAD軟件的佼佼者眾多如Autocad、CAXA、Solidworks、Solidedge等，而Autocad是用戶最多、應(yīng)用最廣泛的軟件之一，其主要功能是繪圖、編輯、圖形資源共享等。高校許多專業(yè)如土木工程、機(jī)械、電子、城市規(guī)劃等都開設(shè)了Autocad輔助設(shè)計(jì)課程，鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院也面向全院作為選修課開設(shè)了Autocad計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)主要使學(xué)生掌握Autocad軟件的基本繪圖功能，在實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)能夠繪制工藝流程圖、設(shè)備布置圖和設(shè)備圖、一般零件圖或裝配圖，并為今后開展CAD/CAM/CAE打下基礎(chǔ)。下面通過幾年的課程教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勅绾谓Y(jié)合不同專業(yè)需求合理安排計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程，供大家參考。

一、結(jié)合專業(yè)需求制訂教學(xué)內(nèi)容

我院各專業(yè)的Autocad計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為選修課統(tǒng)一安排在二年級下學(xué)期，在工程制圖、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程結(jié)業(yè)之后，化工原理、設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工藝設(shè)計(jì)等專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課之前開設(shè)。各專業(yè)前期課程工程制圖由學(xué)校制圖中心統(tǒng)一安排授課，主要側(cè)重畫法幾何及制圖的教學(xué)，學(xué)時(shí)少、師資少，而且?guī)熧Y缺乏相關(guān)專業(yè)背景，化工設(shè)備圖和工藝流程圖兩部分一直較為欠缺。因此在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容安排上應(yīng)結(jié)合不同專業(yè)要求，有針對性地調(diào)整不同專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃以滿足不同專業(yè)的需求。鑒于此對化學(xué)工程與工藝專業(yè)的Autocad輔助設(shè)計(jì)課程內(nèi)容安排上，增加了工藝流程圖和化工設(shè)備圖兩部分的內(nèi)容，應(yīng)用典型的工藝流程圖和化工設(shè)備圖圖例講解Autocad命令的使用，使教學(xué)過程能充分體現(xiàn)專業(yè)特色，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將相關(guān)的專業(yè)知識和Autocad輔助設(shè)計(jì)課程的結(jié)合是一種相得益彰的好方法。因此，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)基本上可以定義為培養(yǎng)為化工設(shè)計(jì)從事設(shè)計(jì)繪圖的應(yīng)用型人才，使學(xué)生能將Autocad應(yīng)用于本專業(yè)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)中，同時(shí)能夠舉一反三地掌握所學(xué)的專業(yè)知識。如此同學(xué)們一方面在Autocad課堂上了解了部分專業(yè)知識，對自己的專業(yè)有了初步認(rèn)識。另一方面，在以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中許多典型圖例已經(jīng)相當(dāng)熟悉，需要繪制這些圖例時(shí)，該用的命令已耳熟能詳可以快速進(jìn)入狀態(tài)。結(jié)合不同專業(yè)需求安排相應(yīng)的Autocad輔助設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐取得了良好的效果。

二、教學(xué)過程應(yīng)滿足不同專業(yè)需求

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為我們提供了教學(xué)手段改革的條件，采用動(dòng)態(tài)的多媒體教學(xué)形象直觀。在面對化學(xué)工程與工藝、制藥專業(yè)的Autocad輔助設(shè)計(jì)這門課程中采用了Solidworks、PowerPoint等軟件來表達(dá)課程所需要的圖例，如機(jī)械零件、化工設(shè)備零部件結(jié)構(gòu)、工藝流程圖的相關(guān)內(nèi)容等。圖例的選擇很重要，應(yīng)用典型圖例講解Autocad各個(gè)命令的使用，這種方法類似于案例教學(xué)法，在培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢。這種案例教學(xué)法的關(guān)鍵是選擇合適的案例，本課程借助一些圖例講解Autocad命令的使用，因此圖例的選擇就很重要。通過這些圖例使學(xué)員掌握Autocad的基本命令，而且對化工、制藥專業(yè)的后繼課程，如化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、化工原理、認(rèn)識實(shí)習(xí)和專業(yè)實(shí)習(xí)中都需要閱讀大量的工藝流程圖、化工設(shè)備圖、一些典型的機(jī)械零件圖如法蘭等，提前熟悉和了解相關(guān)專業(yè)知識有百利而無一害，此外學(xué)習(xí)Autocad輔助設(shè)計(jì)一定離不開機(jī)械圖樣繪制，因此對化學(xué)工程與工藝、制藥專業(yè)主要選擇了典型的機(jī)械零件圖、化工設(shè)備圖、工藝流程圖等，如典型的吊鉤平面圖形繪制、支架零件圖的繪制等作為Autocad輔助設(shè)計(jì)的入門知識來介紹其作圖過程，代表裝配圖的螺栓連接件可以在已有圖的基礎(chǔ)上通過復(fù)制、粘貼、移動(dòng)、編輯、塊操作等功能快速完成裝配圖的繪制，使學(xué)員既掌握Autocad基本命令的使用，也了解Autocad快速高效作圖方法以提高大家的學(xué)習(xí)興趣。對化工設(shè)備圖這部分內(nèi)容可以選擇典型設(shè)備零件圖如換熱器管板零件圖繪制使學(xué)員掌握如何從正三角形的繪制、陣列、帶基點(diǎn)復(fù)制和粘貼、編輯、鏡像等技巧完成重復(fù)結(jié)構(gòu)繪制方法，為化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、化工原理等課程打基礎(chǔ)。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖例的選擇使學(xué)員掌握大小不同、結(jié)構(gòu)類似的圖形處理方法，如何在復(fù)制、粘貼、移動(dòng)的基礎(chǔ)上采用比例縮放來完成工藝流程圖部分類似形的繪制。通過各部分典型圖例掌握Autocad不同命令使用方法、對同一個(gè)圖例如何運(yùn)用不同的命令來完成、在已有零件圖的基礎(chǔ)上如何快速完成裝配圖繪制使學(xué)員體會到Autocad的奇妙之處。同時(shí)Autocad命令的講解結(jié)合不同的圖例使得每節(jié)課堂內(nèi)容都有一些新鮮內(nèi)容，Autocad命令的使用不再是單純的重復(fù)，結(jié)合不同專業(yè)需求選擇的圖例極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保護(hù)同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性。

三、建立合理的考核機(jī)制以強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

Autocad輔助設(shè)計(jì)是一門選修課，選修課的考核方法一般有下面幾種方式：第一，布置具有一定數(shù)量和難度的作業(yè)，根據(jù)上交的作業(yè)情況給成績。以往曾要求每個(gè)學(xué)生一學(xué)期內(nèi)完成一幅化工設(shè)備圖、工藝流程圖或一般機(jī)械方面的裝配圖，并同時(shí)提交word文件的作圖命令列表的方式進(jìn)行考核。第二，學(xué)期結(jié)束上交一篇學(xué)期論文作為成績評定的依據(jù)。這兩種考核方式下，所有學(xué)生最終都可以拿到本課程的成績，但上課情況很不理想，教師經(jīng)常需要考查學(xué)生的出勤以強(qiáng)迫學(xué)生回歸教室，學(xué)生煩，教師累，因?yàn)檫@類選修課往往是大課，人數(shù)眾多，考勤不是一件容易的事。為此我們借助于Autocad輔助設(shè)計(jì)考核制度的設(shè)計(jì)來避免選修課流于形式。

Autocad輔助設(shè)計(jì)課程有一個(gè)突出特點(diǎn)就是理論與實(shí)踐結(jié)合，上機(jī)訓(xùn)練就非常重要。而從教學(xué)時(shí)間的安排上很難拿出大塊時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行上機(jī)練習(xí)，如果全員上機(jī)對學(xué)院機(jī)房也形成很大壓力；另一方面，現(xiàn)在許多學(xué)生有自己的電腦，只要引導(dǎo)方法得當(dāng)完全可以解決學(xué)生上機(jī)時(shí)間和教學(xué)時(shí)數(shù)之間的矛盾，還可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。如何讓學(xué)生能夠自覺主動(dòng)地上機(jī)練習(xí)呢？試想如果采用一人一題，全部上機(jī)考試的方式，那么所有選課的學(xué)生必須解決上機(jī)問題。大部分有電腦的同學(xué)上機(jī)問題可以自行解決，只有沒有電腦的少部分同學(xué)可以在學(xué)院機(jī)房完成上機(jī)任務(wù)，上機(jī)時(shí)數(shù)和教學(xué)時(shí)數(shù)之間的矛盾、機(jī)房的壓力都可以迎刃而解。因此，在Autocad輔助設(shè)計(jì)課程開課之初，我們把課程考核辦法告知學(xué)生，課程中期要求學(xué)生首先自報(bào)成績等級，再根據(jù)學(xué)生自報(bào)的成績等級，準(zhǔn)備不同類型的考題如平面圖、三視圖、各種常用件、標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖、簡單的裝配圖、封頭、管板零件圖、支座、焊接結(jié)構(gòu)、工藝流程圖以及各種表格等。然后根據(jù)題目難易程度初步把考題分為A、B、C、D四個(gè)等次，考試時(shí)間定為1個(gè)小時(shí)。最后根據(jù)各人自報(bào)的成績等級抽取相應(yīng)難度的考題，在一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定題目。超時(shí)或沒有全部完成考題的成績降低等級，考試時(shí)間的控制可通過Autocad的時(shí)間屬性和試題圖形同時(shí)截屏來實(shí)現(xiàn)。這之中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是充分準(zhǔn)備考試題庫，保證所有參加考試學(xué)員的考題不重復(fù)。實(shí)踐證明采用這種考核機(jī)制既避免濫竽充數(shù)的南郭先生混學(xué)分，也避免教師重復(fù)考察學(xué)生的出勤，上課變成學(xué)生自覺行動(dòng)，利用課上、課下進(jìn)行上機(jī)練習(xí)成了一種常態(tài)，上機(jī)考試過程中除個(gè)別同學(xué)自動(dòng)放棄外，其余同學(xué)都取得了與自己水平相當(dāng)?shù)某煽儭Ｅc此同時(shí)我們建立了自己的QQ群進(jìn)行相互交流和答疑，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)師生之間、學(xué)生之間的及時(shí)溝通和實(shí)現(xiàn)資源共享。Autocad輔助設(shè)計(jì)課程的教學(xué)實(shí)踐效果頗佳，學(xué)員在后來的化工原理—化工基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)以及后來的化工設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)過程中都可以隨心所欲的應(yīng)用Autocad去表達(dá)與做圖相關(guān)的內(nèi)容。如今類似選修課程，如過程裝備CAD/CAE等的考核都正在實(shí)行一人一題的上機(jī)考試制度，選修課再不是大家用來混學(xué)分的課程，對督促學(xué)生返回課堂保證本科教學(xué)質(zhì)量尤其選修課質(zhì)量起到重要作用。

不同專業(yè)的Autocad輔助設(shè)計(jì)課程內(nèi)容的安排應(yīng)結(jié)合專業(yè)需求，遵循由淺入深、循序漸進(jìn)地去安排課程內(nèi)容，注重Autocad命令的使用技巧，高效快速繪制圖形的方法以提高同學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)計(jì)算機(jī)類課程完全有條件采用一人一題上機(jī)考試的模式以保證出勤率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性，從而保證選修課的質(zhì)量和學(xué)生的研發(fā)能力，為學(xué)生的進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。

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作者簡介：韓綠霞（1964-），女，河南宜陽人，鄭州大學(xué)副教授，工學(xué)碩士，主要從事過程流體機(jī)械，CAD/CAM技術(shù)的研究與應(yīng)用，發(fā)表論文多篇。