《安全工程CAD》課程教學綜合改革研究與實踐*

馬德仲劉凱辛任鎖丁文飛

（1、哈爾濱理工大學測控技術與通信工程學院，黑龍江哈爾濱150080 2、哈爾濱華德學院通信工程系，黑龍江哈爾濱150025）

《安全工程CAD》課程教學綜合改革研究與實踐*

馬德仲1劉凱辛1任鎖1丁文飛2

（1、哈爾濱理工大學測控技術與通信工程學院，黑龍江哈爾濱150080 2、哈爾濱華德學院通信工程系，黑龍江哈爾濱150025）

《安全工程CAD》課程是培養安全工程專業畢業生計算機輔助設計能力的核心課程。文章針對傳統教學方式存在的不足提出相應的改進措施：課程體系上，注重本課程和其他課程之間的聯系和銜接；教學內容上，強調結合專業背景，面向實際應用；教學方法上，應用“教、學、做”一體化、翻轉課堂等方法；考核方式上，注重能力考核、過程考核。

安全工程；計算機輔助設計（CAD）；翻轉課堂

引言

計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作［1］。它改變了傳統手工繪圖效率低、質量差、周期長、不易于修改的缺點，廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等眾多領域［2-5］。

計算機輔助設計為安全工程提供了有力的技術支持，是安全工程專業畢業生從事工程設計及安全技術設計工作所必須掌握的設計手段之一［6］。因此，計算機輔助設計能力已被列為安全工程專業人才培養方案中培養工程技術人才的基本能力要求之一。

《安全工程CAD》是實現計算機輔助設計能力培養目標的核心課程，具有很強的實踐性和綜合性要求，尤其注重學生動手能力的培養，與其他專業基礎課程相比具有明顯的區別［7］。如果按照"理論為主，實踐為輔"的傳統的教學方式授課，教師以在課堂上講授CAD技能為主，很難顧及學生對該課程實踐的理解和掌握程度，而學生也會對該課程失去應有的興趣和重視程度。要想讓《安全工程CAD》課程真正發揮培養學生計算機輔助設計能力的核心作用，就需要從課程體系、教學內容、教學方法和考核方式等多個方面進行綜合改革。

一、存在的問題分析

目前，《安全工程CAD》課程教學環節中存在的問題主要有以下幾個方面：

（一）課程體系上的問題

以往由于對培養安全工程專業畢業生計算機輔助設計能力的重視程度不足，僅僅把《安全工程CAD》作為一門講授計算機繪圖知識的課程，導致本課程相對獨立，缺少與其他專業課程的聯系和銜接，與整個課程體系脫節。

（二）教學內容上的問題

以往《安全工程CAD》課程的教學內容以講授AutoCAD軟件應用為主，專業特色不明顯，缺少針對安全工程專業特點的教學案例，導致學生缺少學習動力和興趣。

（三）教學方法上的問題

以往《安全工程CAD》課程的教學方法以教師課堂講授理論課為主，學生上機練習為輔。理論學習和上機練習分離，雖然有學生上機練習的環節，但是講練脫節，教師與學生交互程度不夠。

（四）考核方式上的問題

以往《安全工程CAD》課程采用傳統的考核方式，注重期末考試，通常是期末筆試成績占70％，平時成績占30％；將期末考試作為考核的重點，這并不太適合這門課程的特點。

二、改進措施

針對上述問題，文章提出如下綜合改革措施：

（一）課程體系上的改革

要實現培養安全工程專業本科生計算機輔助設計能力的人才培養目標，僅憑一門課程是無法實現的。《安全工程CAD》不應該是獨立的，而應該與其他課程相結合，形成完整的能力培養的課程體系。課程體系中包括基礎課、專業基礎課、專業方向課、實踐教學環節，其結構如圖1所示。

圖1　安全工程計算機輔助設計能力培養課程體系

其中，《安全工程CAD》課程是培養畢業生計算機輔助設計能力的核心課程，其他課程與本課程的關系如下：

1.基礎課《工程制圖》作為本課程的先導課程，主要介紹識圖、繪圖的基本理論，基本方法，為進一步學習計算機繪圖和輔助設計打下堅實基礎。

2.《機械安全》、《特種設備安全》、《消防工程》、《建筑安全》等專業方向課能夠為本課程提供應用背景，可以從這些課程內容中提取應用實例，用于本課程的教學，讓學生能夠學有所用，提高其學習興趣；反過來，本課程也能夠為其他專業方向課提供解決問題的工具，提高這些課程的教學效果。例如：從《機械安全》課程中選取典型的安全裝置作為實例，給學生講解繪制工程圖和三維模型的方法；所繪制的工程圖和三維模型又可以用于《機械安全》課程中，直觀的反應安全裝置的結構和原理，方便學生理解。

3.通過技能訓練和畢業設計這樣的實踐教學環節，鍛煉學生利用CAD技術解決各專業領域實際問題的能力。例如：在技能訓練環節中，開發安防和消防系統圖標庫，完成安防、消防系統設計圖；在畢業設計中，利用CAD技術進行安全裝置設計改進等工作。

（二）教學內容上的改革

根據人才培養目標的要求和課程體系的設置，需要對《安全工程CAD》課程的教學內容進行合理的規劃設計。

1.在開課伊始，就要注重CAD在安全領域的應用背景的介紹，讓學生了解CAD技術在安全領域的應用實例，提高學生的學習興趣。

2.在講授繪圖技巧、方法時，盡量選擇帶有安全領域應用背景的實例加以講解。例如：在講解“創建塊”、“插入塊”命令時，可以用《消防安全》課程中的消防栓、滅火器等圖標作為實例，讓學生能夠感到學有所用，增強學習興趣。這些案例也有助于學生快速的理解相關理論，很快的進入設計狀態。

3.除了介紹AutoCAD這樣的常用CAD軟件之外，還要面向實際應用，進一步介紹3D CAD軟件（如SolidWorks、UG等）的相關知識。隨著CAD技術的發展進步，三維CAD技術在工程設計中應用越來越廣泛，而且三維CAD應用技術不僅僅局限于零部件的三維建模，以三維模型為基礎的二維工程圖技術、機構運動仿真及結構分析優化等技術也應予以重視。

（三）教學方法上的改革

1.改變學習和練習分離的教學方法，采用邊講解邊練習的方式。即將授課地點設在具有投影儀的機房，實現師生每人一機，改善教學環境。教師利用投影儀講解、演示操作命令時，學生邊看屏幕邊在自己的電腦上操作練習。教師演示速度不宜過快，要給學生留出充裕的時間去練習剛剛講授的知識點。學生帶著解決實際任務的目標去學習，在做中學，由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一系列任務，從而得到清晰的思路、方法和知識的脈絡。在教學過程中，由興趣引導著學生在完成任務的過程中自主地去探求知識、獲取知識、運用知識，而且教師也能及時分析和解答學生操作過程中所遇到的問題。這樣的教學方式能夠調動學生的學習興趣，會取得事半功倍的效果。通過這種互動式的課堂，將理論與實踐融會貫通，有利于實現教與學、學與做的一體化，達到較好的教學效果。

2.嘗試將翻轉課堂教學模式應用于《安全工程CAD》課程教學。翻轉課堂是一種可實現教與學全面互動的新型教學模式，主要包含課前知識獲取、課堂知識內化和課后知識鞏固三個階段［8］。通過重新分配課堂內外時間：課前，學生先借助視頻、講座以及網上資源完成自主學習；課堂上，師生在一起完成作業、答疑、協作探究和互動交流；課后，學生修改完善項目成果，并在網絡教學平臺上提交成果，教師批閱修改，及時給予評價及反饋；旨在提高學生自主學習能力、團隊協作能力以及對課程知識的綜合應用能力。

（四）考核方式上的改革

為了更加公正、客觀、全面真實的反映學生在整個學期的學習情況以及調動學生學習的積極性，需要對考核方式進行調整，注重能力考核、過程考核。具體考核方式為如下。

1.期末考試成績占總成績50％，重點考察學生能力。采用上機考試的形式，要求學生在規定時間內完成繪圖。為避免拷貝、抄襲等情況發生，應建立上機考試題庫，考試時隨機抽題，保證學生每人一題，獨立完成考試內容。

2.平時成績占總成績的50％，注重過程考核。主要根據學生上課出勤情況，上機練習效果和平時作業完成情況等給出綜合成績。

三、結束語

《安全工程CAD》課程是培養安全工程專業畢業生計算機輔助設計能力的核心課程，也是一門理論與實踐結合性很強的課程。作者結合自身經驗，首先分析了當前該課程在課程體系、教學內容、教學方法和考核方式等方面存在的不足；然后，針對這些不足提出了相應的改進措施。這些措施符合現代教育技術發展的趨勢，能夠改善教學效果，調動學生學習的積極性、主動性，增強學生的動手能力和創新能力。

［1］周晶.計算機輔助設計在展示設計中的應用［J］.甘肅科技，2010，26（4）：49-51.

［2］郝朝瑜，洪林，曾繁慧，等.理論與實踐相結合的《安全工程CAD》教學方法［J］.遼寧工程技術大學學報（社會科學版），2013，15（6）：660-662.

［3］蘇宏林，浦毅.高職“機械制圖與CAD”課程教學改革與實踐［J］.中國職業技術教育，2015（26）：22-25.

［4］高銳，高芳，呂國策.高職院校“電子CAD”課程設計實踐研究［J］.教育與職業，2014（6）：129-130.

［5］陳英.建筑專業CAD課程的教學改革探析［J］.中國成人教育，2013（23）：165-167.

［6］賈廷貴，曲國娜.《安全工程CAD》一體化教學的探索［J］.科技創新導報，2014（23）：137.

［7］魏連江，陳開巖，吳征艷.安全工程專業《計算機輔助設計》教學改革與實踐［J］.現代企業教育，2011（1）：155-156.

［8］李紅.翻轉課堂教學模式在建筑CAD課程教學中的應用［J］.教育與職業，2016（04）：97-99.

Safety engineering CAD is a core course for training computer-aided-design ability of the safety engineering graduates.Aiming at the shortcomings of traditional teaching methods，this paper puts forward the corresponding improvement measures as follows.In the aspect of curriculum system，the links between this course and other courses should be focused.In the aspect of teaching content，professional background and practical application should be emphasized.In the aspect of teaching method，the flipped classroom and the integrative mode of teaching，learning and practicing should be applied.In the aspect of assessment method，the capacity assessment and the process assessment should be paid attention to.

safety engineering；Computer Aided Design（CAD）；flipped classroom

G642

A

2096-000X（2016）22-0138-02

黑龍江省教育科學“十二五”規劃青年專項課題（編號：GJD1215014）

馬德仲，哈爾濱理工大學測控技術與通信工程學院安全工程系副主任，副教授，工學博士，主要從事安全工程方面的教學與科研工作。