高校環境生態工程CAD制圖融合式教學改革

董宇虹

（衡水學院生命科學系 河北 衡水 053000）

在全球經濟一體化的背景下，中國的工程教育模式必須與快速發展的工程技術相適應。傳統的工程教育偏重于學科知識的傳授，在實踐能力、創新能力的教育和訓練方面存在許多缺陷[1]。 《工程制圖》和《AutoCAD》課程從20世紀80年代至今都是工科專業的基礎課程，是環境工程、園林工程、建筑工程、機械工程等傳統工科專業不可或缺的支柱課程。從培養環境生態理念與技術相結合的角度，衡水學院環境生態工程專業是國家教育部于2011年首批列入本科教學目錄專業的十大專業之一。環境生態工程專業脫產于生態學和環境工程學，專業設置為工科專業。工程制圖與AutoCAD課程為環境生態工程專業學生進一步學習環境工程學、生態工程學、水污染控制工程、大氣污染控制工程、環境工程設計、生態工程設計等課程打下重要基礎。因此，本課程在環境工程專業學習中具有舉足輕重的地位。

1 環境生態專業 “工程制圖與CAD課程改革”的必要性

1.1 工程制圖與AutoCAD課程緊密相關。在教學工作中總有很多學生包括一些教師分不清工程制圖與CAD兩門課程的區別。工程制圖課程致力于培養學生的空間想象力、結構思維力、圖形表達力以及開拓創新的能力，實踐性強[2]。而CAD繪圖教學正是工程制圖教學應用的輸出口，是環境工程專業學生學習工程制圖進行實踐應用的重要途徑[2]。兩門課程是相輔相成的，互為基礎和補充。所以如繼續按照傳統課程設置，徒增學時課時壓力，效果也并不好。

以筆者所在的單位——衡水學院環境生態工程專業為例，在之前的培養方案中， 《工程制圖》課程設在第三個學期，16個課時理論講授和32個課時的圖板尺規繪圖。 《AutoCAD》課程設在第四個學期，16個課時理論講授和32個課時的上機操作。總課時相對于其他專業并不少，但在學生做畢業設計時已經都忘得差不多了。究其原因就是兩門課程由不同的教師負責，課程之間并沒有銜接。比如在工程制圖課程中講到尺寸標注時，學生由于還未接觸圖紙，不能留下深刻的記憶。在 《AutoCAD》課程中講到尺寸標注時，由于課時有限，只能講到標注的畫法，經過一個學期，對于怎樣規范標注早已印象不深刻了。這就造成了學時的重復還不能很好銜接。

1.2 計算機繪圖是大勢所趨，尺規繪圖成為歷史。計算機輔助制圖是歷史發展的必然趨勢，圖板尺規繪圖逐漸成為歷史，但是這并不意味著高校開展工程制圖教學是多余的，因為即便計算機成為了繪圖的首要工具，但是CAD繪圖仍然沿用著工程制圖的基本原理，學生對國家制圖規范不清楚，沒有經過專業的三視圖繪制，二維圖形與三維空間圖形之間的相互轉換，建立工程圖樣的空間立體感，是無法直接掌握CAD繪圖技能的。即便是能夠操作CAD軟件，也只能是單純的繪圖員，并不能在繪圖過程中用專業的思維來繪圖、讀圖以及自己設計專業圖紙[3]。

1.3 順應衡水學院立足地方辦應用型大學的理念。衡水學院在2018年啟動新的培養方案。在方案的制定過程中無論是學校還是教研室始終會遵循學校立足地方辦應用型大學的理念，在課程的設置中注重理論與實踐相結合，注重相關課程之間相同知識點的剝離與融合，注重提高學生的動手操作能力，加強專業知識應用與實踐。

2 課程特點與現狀

《工程制圖》和 《AutoCAD》課程都是工科專業中實踐性非常強的基礎性課程，作為一項基礎技能，工程制圖和CAD繪圖技能要按照其應用領域內的行業標準規范繪制圖形，繪制出的圖紙才能夠用于工程實踐，然而在一些高職工程制圖和CAD課程中，教師的教學往往缺乏目的性，在教學過程中并沒有針對學生的專業背景對教學內容進行適當的調整，出現了教學內容和學生專業、行業之間相互脫離的情況，隨意性較大。一些院校的CAD實訓課程往往停留在Auto CAD軟件的掌握應用階段，過分關注CAD軟件的基礎操作，和專業知識與行業標準之間的銜接不到位，而CAD軟件的應用教學比較枯燥，學生興趣不高，給教學質量的提升帶來了困難。

3 教學改革的具體實施建議

3.1 合理改革課程設置和課時安排，CAD與工程制圖課程融合式教學。衡水學院在新的學生培養方案中，更加注重實踐課程的安排，將工程制圖與CAD課程進行合并，由同一個教師進行講解。課程合并后更能夠將兩部分原來分離的知識進行及時的連接和融合，讓學生更能夠從專業的角度閱讀和繪制環境工程圖紙。并且將這門課程設置成以實驗為主、理論講解為輔的實踐課程；在課時安排上，總共設置90個學時。其中20個學時進行工程制圖理論講解，同時針對理論課程融合4個學時的習題練習和58個學時的上機課程。讓學生真正的做到在學中練、在練中學。

3.2 注重平時過程管理，優化考核方式。環境工程CAD工程制圖的考核應當將實踐操作貫穿始終，積極和互聯網+教學相結合，利用機房的共享網絡、QQ群或是學習通等互聯網工具，將教師錄制的微課、做好的PPT課件及時分享給學生。學生不僅在課堂上能夠聽到教師的講解，在實際操作中遇到困難還可以翻出已錄好的微課和PPT課件，及時解決問題。同時借助這些工具，將學生平時的作業和上機操作的結果及時進行共享。不僅教師可以對學生的繪制作品進行打分點評，學生之間也可以互評，互相借鑒學習。學生的每一次作業，包括上機作業和習題作業成績都計入到最后的總評成績中。在課程的最后，分別安排筆試考試和上機考試。筆試考試主要側重的是學生對于投影知識的理解以及專業圖紙的讀圖能力。上機考試主要是側重學生對于CAD軟件的操作熟練程度以及繪制專業圖紙的能力。

3.3 通過多種途徑，吸收各方精華，尋找適合專業的案例圖紙。如前所述，許多工科專業都會開設這兩門課程，導致相關的教材書和資料非常泛濫，也導致了市場的良莠不齊。并且各編者專業背景不同，所出教材和資料大多是依托機械專業、建筑專業或是給排水專業，最相近的也是環境工程專業。還沒有專門的環境生態工程專業的教師編著的相關教材，所以在教材選擇方面，不能只按一本教材，要多參考相關專業書籍。并且充分利用互聯網，在網上搜集相關案例圖紙。使學生在學習制圖知識以及繪圖讀圖的過程中始終都要與專業知識相結合。

在選圖過程中既要注重圖紙的專業性，又要注重和當前所學知識的連貫性。爭取在畫每一幅圖的時候，都能夠用到新學知識、復習到前面已學知識，又能夠很好的學到專業圖紙知識。這對教師的選圖水平提出了很高的要求。但是只有這種高標準高要求，才能使學生真正的掌握這門課程，為后續的專業課打下堅實的基礎。

3.4 注重學生的個性化學習，分層教學。教師在教學設計階段，要考慮全體學生的學習能力和專業知識掌握實際水平，根據學生的知識基礎和知識接受能力，有層次的設計教學目標，組織不同的實訓內容，教學方法也要適當調整，對不同層次的學生采取不同的教學策略，使不同層次的學生都能夠很好的理解和接收知識。筆者在之前的課程教學中發現，不管是簡單的圖紙還是復雜的專業圖紙，學生在繪圖速度上都存在著很大的差異。有的學生很快就會完成教師布置的繪圖任務。但是由于要照顧到繪圖較慢的學生的情況，就會導致較快完成任務的學生的時間上的浪費。鑒于此，在新的課程改革中，教師在每次布置繪制任務中都會選取不同難度的例圖，指定學生基本的完成指標，在完成基本指標后可以繪制進階難度的例圖。這樣不僅提高了課堂的教學效率，也激發了學生的學習熱情。

3.5 結合專業特點，弱化幾何畫法部分，適當增加生態工程制圖。前面已提到，尺規繪圖已不再是本課程的主流，所以對于比較抽象的幾何畫法部分可以視專業特點進行適當的刪減和弱化。環境工程制圖的知識和相關教材，在市面上已經很成熟。但是環境工程專業中有很大的一部分為生態方向。關于生態制圖的教材和案例在市面上幾乎還沒有。要想做到真正的結合專業，結合實際的課程改革，就要勇于突破這些藩籬，結合生態學方面的知識和生態規劃與設計中需要運用的工程制圖及CAD的知識，在本課程中加入生態工程制圖的案例及知識。比如在生態規劃中用到最多的掃描圖紙的矢量化，就是很好的和本課程結合的例子。

教學改革的過程和成效都不是一蹴而就的，在教學改革中要不斷根據學生的實際情況實時進行調整。相應地教師也要不斷開拓思路，尋找與學生學情相適應的新方法。不管過程多么艱難，我們都要始終順應教學改革的浪潮，為社會培養更多的有實際應用能力的人才。