食品機械工程制圖與CAD課程教學(xué)改革探討

韓方凱，張東京，翟科峰，王世雄，徐禮生，張興桃，高貴珍

（宿州學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

食品機械設(shè)計是食品工程專業(yè)高級專門人才最重要的能力要求之一[1,2]。食品機械工程制圖是食品機械設(shè)計的基礎(chǔ)。在食品工程專業(yè)人才的培養(yǎng)體系中，將機械工程制圖列入專業(yè)核心基礎(chǔ)課程的位置；食品機械工程制圖為后續(xù)食品機械與設(shè)備及食品工廠設(shè)計等專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，非常重要。

食品機械工程制圖課程要求學(xué)生掌握機械制圖的基礎(chǔ)理論，具備識圖、讀圖和繪圖的技術(shù)和能力，重點培養(yǎng)學(xué)生的形體想象能力、邏輯思維能力，以及創(chuàng)造和設(shè)計繪圖水平[3]。目前，作為機械設(shè)計思想精準(zhǔn)表達(dá)的輔助，CAD在工科領(lǐng)域如食品工程領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)可。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的尺規(guī)繪圖已經(jīng)逐漸地被CAD繪圖軟件所代替。CAD繪圖軟件功能日益強大，且種類眾多，主要有AutoCAD，CAXA，Solid-Words和Mastercam等，在食品工程專業(yè)機械工程制圖課程的學(xué)習(xí)中必不可少[4-5]。

學(xué)好食品機械工程制圖和CAD這門課程需要較強的邏輯思維能力和空間想象能力[6]。普通高校本科生的學(xué)習(xí)能力參差不齊，部分學(xué)生基礎(chǔ)較差，按照傳統(tǒng)方法授課時往往收獲不到良好的教學(xué)效果。針對目前普通高校存在的教學(xué)問題，食品專業(yè)機械工程制圖與CAD課程的教學(xué)改革也勢在必行。本文以宿州學(xué)院為例，就此課程目前存在的問題與相應(yīng)改革措施展開分析與探討。

1 食品機械工程制圖與CAD教學(xué)中存在的主要問題

1.1 課時安排不合理

食品機械工程制圖與CAD課程課時安排較少且上機繪圖課時比例較小，不盡合理。機械工程制圖與CAD是食品工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)核心基礎(chǔ)課，涉及到投影理論、繪圖的基本知識以及計算機繪圖等內(nèi)容[7]。一般情況下，食品機械工程制圖與CAD課程包含理論和上機兩部分。機械類工科專業(yè)的課時通常在108個左右，非機械專業(yè)如食品等工科專業(yè)，相對來說課時安排非常少。食品機械工程制圖與CAD總共54個學(xué)時，其中理論課學(xué)時36個，上機繪圖學(xué)時為18個。可以明顯地看出，總學(xué)時安排較少且上機繪圖學(xué)時比例較小。培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力是機械工程制圖課程最主要的任務(wù)之一，而繪圖能力的提高通常是在掌握理論知識后，通過繪圖實踐實現(xiàn)的。上機繪圖課時比例較小，學(xué)生的繪圖能力得不到充分的練習(xí)和提高，自然不強，這和食品工程專業(yè)高級專門人才的培養(yǎng)目標(biāo)不吻合。

1.2 考核方式安排不合理

上機繪圖課成績在課程考核總成績中所占的比例較小，考核方式安排不盡合理。傳統(tǒng)的食品機械工程制圖與CAD課程考核方式以基礎(chǔ)理論知識的掌握為主。食品機械工程制圖的考核由理論考試成績、上機繪圖課成績和平時成績構(gòu)成，三部分所占比重分別為50%，30%和20%。可以看出，上機繪圖課程成績占比過小，而食品機械工程制圖是一門實踐性很強的學(xué)科，如此考核方式使得學(xué)生只注重理論知識的學(xué)習(xí)，忽視上機繪圖知識的掌握以及動手能力的鍛煉，導(dǎo)致機械繪圖能力薄弱，對于后續(xù)學(xué)習(xí)食品機械與設(shè)備、食品工廠設(shè)計等專業(yè)課程以及工程實踐帶來一定的難度。忽視實踐和食品機械工程制圖課程的教學(xué)目標(biāo)背道而馳。

1.3 教學(xué)資源短缺

專業(yè)教材、教具等教學(xué)資源的缺乏，嚴(yán)重影響食品機械工程制圖課程的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的食品專業(yè)機械制圖與CAD課程一般直接采用機械工程類專業(yè)教材，教學(xué)內(nèi)容基本一致。從基礎(chǔ)知識的傳授和基本能力的培養(yǎng)角度看，食品專業(yè)選用機械類專業(yè)的機械工程制圖教材，本無區(qū)別。但是，從學(xué)生興趣培養(yǎng)角度來看，就有明顯的區(qū)別。實際情況是機械工程類專業(yè)教材針對機械專業(yè)的學(xué)生專門設(shè)計，并不包含食品相關(guān)知識，致使食品工程專業(yè)學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)機械制圖課程動力和興趣，甚至有部分同學(xué)難以理解為什么要學(xué)習(xí)機械制圖這門課程，自然難以獲得良好的教學(xué)效果。

食品機械制圖課程教學(xué)中的另外一個現(xiàn)象是教具的缺乏，這也是很多高校普遍存在的問題。由于食品機械制圖與CAD課程要求很強的動手實踐能力，除了每個人要有一套繪圖工具，還需要很多相關(guān)立體模具。學(xué)生僅僅根據(jù)書本上的平面三視圖去想象構(gòu)件的空間結(jié)構(gòu)，需要有一定的邏輯思維基礎(chǔ)。不同于簡單的圖形，只依靠三視圖去想象稍微復(fù)雜圖形的空間立體結(jié)構(gòu)，對大部分學(xué)生有一定的難度，這就要求老師必須對每個人單獨輔導(dǎo)，單獨輔導(dǎo)會耗費大量的時間和精力，嚴(yán)重降低教學(xué)效率。

1.4 教學(xué)模式陳舊

以大班集體授課、多媒體課件和板書等方法和手段為主要特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式，存在諸多弊端，應(yīng)用在食品機械工程制圖課程的教學(xué)中，難以獲得良好的教學(xué)效果[8-11]。在食品機械工程制圖課程的教學(xué)中，大班集體授課依舊是我國普通高校采用的主要教學(xué)方式。食品機械制圖與CAD課程包括很多的基礎(chǔ)理論知識，而且這些內(nèi)容比較枯燥乏味，理解起來較為困難，學(xué)生一味地被動接受，在接受知識的同時容易限制自己的思維；另一方面，大班授課，滿堂灌輸，填鴨式教學(xué)使得課堂氣氛不活躍，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性變差，容易導(dǎo)致學(xué)生對課程基本知識的掌握不夠充分。上機繪圖時，任課教師首先簡述實驗的原理和方法，學(xué)生根據(jù)老師教授的方法繪圖，部分學(xué)生由于理論知識沒有及時消化和吸收，往往不懂得如何入手，致使動手繪圖能力較差，不能達(dá)到實踐繪圖的人才培養(yǎng)目的。更重要的是，大班集體授課的教學(xué)方式使得任課教師難以及時了解每個學(xué)生掌握機械制圖基礎(chǔ)知識的程度，不能做到因材施教。

目前，任課教師在食品機械工程制圖課程授課時通常采取多媒體課件和板書相結(jié)合的教學(xué)手段，且課件較板書多。多媒體課件傳授機械工程繪圖的基礎(chǔ)理論知識和技能，展示的平面圖形較多，三維立體較少，部分學(xué)生基礎(chǔ)差，空間邏輯能力不足以理解較深的內(nèi)容，難以達(dá)到良好的教學(xué)效果。另一方面，由于食品機械工程制圖課程內(nèi)容較多，需要充分多的課件進(jìn)行展示，知識點的閃現(xiàn)和閃離，減少了學(xué)生主動思考的時間，這會嚴(yán)重影響學(xué)生邏輯思維能力和空間想象能力的培養(yǎng)[12]。

2 食品機械制圖與CAD課程改革建議

針對食品工程專業(yè)機械工程制圖與CAD課程教學(xué)中存在的一系列問題，提出解決方法建議。在課時安排方面，不論理論課時還是上機繪圖課時均應(yīng)有所增加，且上機課時的比例應(yīng)有所提高；在課程考核方式方面，應(yīng)提高上機考核成績在總成績中的比例；針對食品工程機械制圖課程專業(yè)教材缺乏的情況下，應(yīng)聯(lián)合食品領(lǐng)域和機械工程領(lǐng)域?qū)＜揖帉懛鲜称奉惾瞬排囵B(yǎng)計劃的機械工程制圖專業(yè)教材；針對教具短缺的情況，學(xué)校及二級學(xué)院應(yīng)適當(dāng)加大對食品專業(yè)機械制圖課程教學(xué)資源的投入，盡量滿足教學(xué)需求。教學(xué)模式的改革創(chuàng)新可通過任課教師的個人努力，統(tǒng)籌安排，進(jìn)行實施，應(yīng)是廣大食品機械工程制圖任課教師關(guān)注的重點。針對陳舊教學(xué)模式的弊端，在微觀層面上，從學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中消化和課后總結(jié)三個方面提出了改進(jìn)建議。最終目的是適應(yīng)現(xiàn)代大學(xué)教育，建立高效課堂，提高學(xué)生的實踐繪圖能力，培養(yǎng)高素質(zhì)食品機械專業(yè)人才。

2.1 課前預(yù)習(xí)

提出以課前觀看教學(xué)微視頻的新方式培養(yǎng)學(xué)生對食品機械工程制圖課程的興趣，同時做好課前預(yù)習(xí)工作。通過整合教學(xué)內(nèi)容，任課教師可根據(jù)課程教學(xué)大綱提前做好每個章節(jié)的教學(xué)任務(wù)書，任務(wù)書要細(xì)化每個知識點，力求全面且易懂。對于比較難理解的知識點，整合后做成3～5 min的教學(xué)微視頻，上傳到該課程的網(wǎng)絡(luò)資源庫中，并及時傳達(dá)上課學(xué)生通過學(xué)習(xí)這些資源進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。教師的作用不僅僅是知識的輸送者，應(yīng)該是智慧的引路人，能夠引領(lǐng)大家主動上網(wǎng)瀏覽資源，鍛煉大家自主學(xué)習(xí)的能力。此方法對教師的要求比較高，教師在制定教學(xué)內(nèi)容時，要求內(nèi)容新穎易懂，設(shè)計內(nèi)容和提高學(xué)生動手能力相吻合。教學(xué)設(shè)計可以從食品機械中一些常見的案例著手，通過案例分析掌握知識的重要性，引入主題，最大限度的調(diào)動學(xué)生的積極性。預(yù)習(xí)過程中，碰到的疑難點可以利用網(wǎng)上平臺反饋給任課教師，老師及時匯總整理學(xué)生提交的疑難點，將這些疑難點準(zhǔn)備在上課的時候和學(xué)生做詳細(xì)的探究。

2.2 課中消化

經(jīng)過微視頻中教學(xué)內(nèi)容的課前預(yù)習(xí)，學(xué)生會對大部分的知識點比較熟悉，帶著預(yù)習(xí)產(chǎn)生的問題，合并疑難點匯總后，在課堂上集中討論，做到針對性學(xué)習(xí)。課堂教授對重要知識點應(yīng)力求面面俱到，對于大部分學(xué)生已經(jīng)吸收消化的知識點課堂上就不用再詳細(xì)講解，可用幾分鐘帶過，集中精力攻克疑難點，這樣可以極大地提高效率，建立創(chuàng)新改革的高效課堂。通過對問題的討論后，引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)的理論知識進(jìn)行動手繪圖，繪圖的內(nèi)容盡量豐富，這樣學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣，自主選擇，提高學(xué)習(xí)興趣。課堂上以理論為主，同時注重繪圖能力的培養(yǎng)，極大地調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮每個學(xué)生的特長，取長補短，養(yǎng)成相互協(xié)作的習(xí)慣。課堂上需要補充一些制圖模型等教學(xué)資源，讓學(xué)生看著模型去檢查自己繪制的三視圖。實踐作品可以讓同學(xué)互相點評，相互之間找出各自的優(yōu)點和不足，在掌握知識的同時，又鍛煉了相互協(xié)作的團隊精神，這也是當(dāng)今大學(xué)生所需要加強鍛煉的地方。

2.3 課后總結(jié)

課后要求學(xué)生對整個教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行思考和總結(jié)，并寫出一份作業(yè)，主要內(nèi)容包括所學(xué)到內(nèi)容和課堂實踐的繪圖，還有在整個教學(xué)中有哪些心得體會。反思可以幫助學(xué)生對理論知識的強化理解。根據(jù)學(xué)生的作業(yè)，作為該課程的考核指標(biāo)之一，這樣可以極大地調(diào)動學(xué)生動手繪圖積極性。同時教師也應(yīng)該總結(jié)整個教學(xué)設(shè)計中的優(yōu)缺點，并根據(jù)這些，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計中存在的不足，對于不足的地方要及時改正，不斷完善整個教學(xué)設(shè)計，提高教學(xué)效果。

3 結(jié)語

機械工程制圖是食品工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，知識點多，內(nèi)容量大。目前，食品機械工程制圖與CAD課程實際教學(xué)中存在一系列問題，難以取得良好的教學(xué)效果，急需改革。改革措施圍繞課時安排、考核方式安排、教學(xué)資源和教學(xué)模式等方面進(jìn)行。課改新方法的實施，可提高食品機械工程制圖課程的教學(xué)效率，建立現(xiàn)代化新式課堂，適應(yīng)社會發(fā)展需要，培養(yǎng)高素質(zhì)食品專業(yè)技術(shù)人才。

[1]丁安棟，張雨薇.未來食品機械研發(fā)人才的培養(yǎng)[J].輕工機械,2005,23(2)：140-142.

[2]劉登勇，蓋圣美，史秋峰.農(nóng)業(yè)院校食品機械類課程教學(xué)模式的探索與實踐 [J].食品與機械,2011,27(6)：197-198.

[3]吳碧金，胡志超，崔曉梅.“畫法幾何及工程制圖”教學(xué)改革研究與實踐 [J].集美大學(xué)學(xué)報,2007,8(2)：82-85.

[4]鄺衛(wèi)華，夏軍英.CAD/CAM/CAE課程教學(xué)改革探討[J].教育與教學(xué)研究,2006,20(8)：76-78.

[5]姬耀鋒，黨培，沈勝利，等.CAD/CAM技術(shù)在糧食機械設(shè)計制造中的應(yīng)用研究[J].包裝與食品機械,2011,29(2)：64-66.

[6]梁平.有關(guān)《機械制圖》教學(xué)的思考 [J].考試周刊,2010(16)：238-238.

[7]成玲，孫文芳.高職院校《機械制圖與AutoCAD》教學(xué)改革初探 [J].輕工科技,2010,(7)：131-132.

[8]相麗馳.高等教育大眾化背景下大班授課形式問題分析[J].現(xiàn)代教育管理,2004,(10)：56-59.

[9]段平.多媒體語言實驗室大班授課調(diào)查分析[J].外語界,2001(6)：19-21.

[10]望軍，賈碧，邸永江.高校小班授課與大班授課的利弊分析 [J].教育教學(xué)論壇,2016(19)：223-224.

[11]曹山崗.高校大班授課問題探析[J].科教導(dǎo)刊,2014(7)：177.

[12]李信利，呂月娥.多媒體課件教學(xué)的弊端及應(yīng)對策略[J].計算機教育,2007(7)：15-17.