基于應(yīng)用型化工人才培養(yǎng)的“化工制圖與CAD”課程改革初探

卞振濤，王紅艷，謝 永，郭萍倩，李雪蓮，劉程成，何魯麗，王 婷

(宿州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 宿州 234000)

化工制圖與CAD課程是由工程制圖基礎(chǔ)、化工圖樣和AutoCAD軟件三個(gè)模塊有機(jī)結(jié)合起來組成的一門課程。作為本科高校化工類專業(yè)的核心課程，課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和技術(shù)性，在培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、思維能力和創(chuàng)新素質(zhì)方面，有著舉足輕重的作用。

2010年，教育部啟動(dòng)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，面向未來的工程師，對(duì)高校化工人才的培養(yǎng)提出了新的要求。信息時(shí)代的化工制圖與CAD課程內(nèi)容在不斷地豐富，傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要。作者結(jié)合工作實(shí)際，以宿州學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)為例，從構(gòu)建補(bǔ)充教學(xué)體系、注重化工制圖與其他課程的有機(jī)結(jié)合、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)及工程意識(shí)培養(yǎng)、手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖結(jié)合教學(xué)四個(gè)方面探討改革方向，以滿足應(yīng)用型背景下化工專業(yè)人才的培養(yǎng)要求。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 缺乏補(bǔ)充教學(xué)體系

隨著高校“3+1”培養(yǎng)模式的引入，化工課程與CAD課時(shí)量壓縮，以宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院為例，現(xiàn)行的課時(shí)數(shù)為“36+12” 模式，36課時(shí)用于工程制圖和化工圖樣兩個(gè)部分的理論教學(xué)，12課時(shí)分別用于講解CAD基本知識(shí)、計(jì)算機(jī)繪制氨回收工藝物料流程圖和手繪蒸發(fā)操作實(shí)訓(xùn)裝置管道及儀表流程圖。CAD基本知識(shí)涉及模塊較多，用4個(gè)課時(shí)講授遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到教學(xué)目標(biāo)，教師在指導(dǎo)大三化工原理課程設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力較差。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上CAD教學(xué)資源需要付費(fèi)并且內(nèi)容不系統(tǒng)；對(duì)于教師推薦的CAD專業(yè)書籍或PPT，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，主動(dòng)性較差。

同時(shí)，課程相當(dāng)一部分內(nèi)容涉及典型化工設(shè)備的構(gòu)造和工作原理，具有很強(qiáng)的抽象性，由于大二學(xué)生沒有相應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在這些方面缺乏必要的知識(shí)儲(chǔ)備，教學(xué)效果不佳。綜上兩點(diǎn)，一套有針對(duì)性的補(bǔ)充教學(xué)體系顯得尤為重要。

1.2 課程間缺乏結(jié)合

作為一門多學(xué)科相互交叉滲透的應(yīng)用型學(xué)科，化工制圖與CAD與工程制圖、化工原理和分離工程等課程有著緊密的關(guān)系。實(shí)際教學(xué)中，由于課程時(shí)間和教師能力的限制，未能將化工制圖課程的內(nèi)容與其他課程知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來展開講授，講解單一的知識(shí)點(diǎn)容易造成學(xué)生聽課疲倦，影響教學(xué)效果。同時(shí)，化工制圖與CAD也是專業(yè)基礎(chǔ)課程，這種缺乏知識(shí)銜接的教學(xué)方式也會(huì)直接影響學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文的學(xué)習(xí)效果。

1.3 缺乏工程意識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)

化工制圖與CAD是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，教師在授課時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍缺乏工程意識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。例如，學(xué)生在按照?qǐng)D樣繪制貯罐裝配圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)封頭的高度和鞍式支座沒有尺寸，不知道查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這是典型的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)不足；學(xué)生在做化工原理課程設(shè)計(jì)時(shí)，接到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書后無(wú)從下手，缺乏從理論到放大的工程素養(yǎng)。“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”另外一個(gè)特點(diǎn)是要求學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才，這些意識(shí)的缺乏顯然不符合應(yīng)用型化工人才的要求。

1.4 過度依賴計(jì)算機(jī)繪圖

現(xiàn)階段，大多數(shù)高校選用計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成課程教學(xué)，傳統(tǒng)的手工繪圖已經(jīng)很少采用甚至完全拋棄[1]。筆者認(rèn)為這種做法有待考量，應(yīng)用型工程人員必備的空間思維能力和繪圖能力需要逐步培養(yǎng)和累積，剛接觸繪圖軟件的學(xué)生在使用計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)，大部分注意力集中在學(xué)習(xí)基本操作上，沒有更多的精力兼顧其它，跳過手工繪圖直接使用計(jì)算機(jī)繪圖，學(xué)生的空間思維能力和繪圖能力的提高也就無(wú)從談起。從實(shí)際教學(xué)效果來看，AutoCAD軟件的基本操作對(duì)于大學(xué)二年級(jí)化工專業(yè)學(xué)生來說普遍偏難，教師課堂演示學(xué)生學(xué)習(xí)效果不好，學(xué)生對(duì)于軟件的操作熟練度不夠。

2 教學(xué)改革探討

為適應(yīng)應(yīng)用型化工人才的培養(yǎng)要求，針對(duì)化工制圖與CAD課程教學(xué)中存在的弊端，以下是關(guān)于化工制圖與CAD課程的幾點(diǎn)探索。

2.1 構(gòu)建一套針對(duì)性的補(bǔ)充教學(xué)體系

近些年來，微課在高校教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛[2]。作為一種補(bǔ)充教學(xué)資源，使用微課教學(xué)可以有效提升課程教學(xué)效果，以CAD基本操作為例，采用微課將CAD各個(gè)模塊系統(tǒng)的講解完成并配備應(yīng)用舉例，學(xué)生可以通過微課進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，這種方式對(duì)于滿足學(xué)生的個(gè)性化需求、補(bǔ)充教學(xué)起到了很好的作用。另外，由于CAD課程的實(shí)驗(yàn)部分一般安排在課程的最后，容易造成理論和實(shí)踐脫節(jié)，教師可在課前將微課錄制完成，每完成一定課時(shí)的理論課學(xué)習(xí)后要求學(xué)生進(jìn)行微課學(xué)習(xí)并完成相應(yīng)的作業(yè)練習(xí)，采用穿插教學(xué)的方式，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，將課程內(nèi)容合理優(yōu)化整合，既掌握了理論知識(shí)又學(xué)習(xí)到了CAD繪圖的操作技能。

虛擬仿真教學(xué)在本課程的補(bǔ)充教學(xué)中也可發(fā)揮重要作用[3]，在實(shí)際教學(xué)中教師可結(jié)合常用的仿真軟件以典型的化工設(shè)備為模型，制作仿真動(dòng)畫，將直觀性理論教學(xué)與模塊化實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，對(duì)典型的化工設(shè)備的零部件和構(gòu)造進(jìn)行介紹，使理論教學(xué)更直觀，學(xué)生對(duì)化工設(shè)備從工程觀念上有一個(gè)突破性的認(rèn)識(shí)和理解。

以微課和虛擬仿真教學(xué)為代表的現(xiàn)代多媒體應(yīng)用豐富了化工制圖與CAD課程的補(bǔ)充教學(xué)模式和教學(xué)方法，針對(duì)性的解決了AutoCAD和典型化工設(shè)備授課中的難點(diǎn)，符合啟發(fā)式的教學(xué)理念，能夠使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)獲得更多的知識(shí)和技能。

2.2 注重化工制圖與其他課程的有機(jī)結(jié)合

化工制圖與CAD這門課程與化工專業(yè)其他課程有比較緊密的聯(lián)系，教師在講解時(shí)可結(jié)合其他課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。如換熱器的表達(dá)中涉及換熱器的閱讀，教師在講解換熱器的零件時(shí)可以結(jié)合化工原理知識(shí)講解換熱器的常用零部件折流板的作用，進(jìn)一步引出換熱器的工作原理以及換熱量的計(jì)算公式，為化工原理的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，并使學(xué)生真正理解和掌握；在講解工程制圖基礎(chǔ)時(shí)也可以結(jié)合機(jī)械制圖進(jìn)行講解。

將化工制圖與其他課程的有機(jī)結(jié)合，形成緊密銜接的教學(xué)體系，加強(qiáng)了基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的聯(lián)系，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)[4]。

2.3 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)和工程意識(shí)培養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本原理的教學(xué)，忽視了實(shí)際應(yīng)用。而工程意識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)作為應(yīng)用型化工專業(yè)學(xué)生的核心意識(shí)和核心素養(yǎng)，其培養(yǎng)應(yīng)該貫穿本課程的始終，作者認(rèn)為可以采用任務(wù)型驅(qū)動(dòng)模式從以下三點(diǎn)入手進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)：

(1)課程涉及到《技術(shù)制圖》和《工程制圖》中很多的標(biāo)準(zhǔn)，如圖紙幅面、標(biāo)注方法、設(shè)備的零部件和字體的大小等都是遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。課本采用的是節(jié)選內(nèi)容，教師可以在課程講解完成后以作業(yè)的形式要求學(xué)生查詢相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生全面了解行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

(2)在講解化工設(shè)備通用零部件如筒體或封頭的選型時(shí)，教師可以給出設(shè)備的規(guī)格性能，采用提問的方式，讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選型，既提高了聽課效率，又保證了教學(xué)質(zhì)量；

(3)實(shí)際教學(xué)中可專門選取1～2課時(shí)，教師指定設(shè)計(jì)任務(wù)，將學(xué)生分成若干小組模擬化工原理課程設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生討論，總結(jié)完成課程設(shè)計(jì)說明書和裝配圖繪制采用的方法和步驟，并以PPT的形式進(jìn)行匯報(bào)。采用這種任務(wù)導(dǎo)入-討論、思考-總結(jié)提升的方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)作用，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)從理論到應(yīng)用能力質(zhì)的飛越。

2.4 手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖結(jié)合教學(xué)

手工繪圖是計(jì)算機(jī)繪圖的基礎(chǔ)，在學(xué)生空間思維能力和構(gòu)圖能力培養(yǎng)方面有著不可或缺的作用。教師在講授繪圖基礎(chǔ)和投影基礎(chǔ)部分時(shí)可以采用傳統(tǒng)的板書形式，示范作圖步驟、思路以及規(guī)范，引導(dǎo)學(xué)生手工繪圖，課下再安排若干次手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)踐訓(xùn)練。手工繪圖作業(yè)重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的圖形設(shè)計(jì)表達(dá)能力，計(jì)算機(jī)繪圖作業(yè)重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的繪圖技巧和速度，兩者結(jié)合既能有效地鞏固和加深學(xué)生對(duì)繪圖的基本原理和方法的理解與掌握，又能使學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)繪圖和手工繪圖的差異；在完成典型設(shè)備的裝配圖和工藝流程圖的繪制時(shí)，可先安排學(xué)生手工繪圖，通過手工繪圖加深學(xué)生對(duì)設(shè)備構(gòu)造和工藝流程的認(rèn)識(shí)、提高學(xué)生的繪圖能力，在此基礎(chǔ)上再完成計(jì)算機(jī)繪圖。

不論手工繪圖還是計(jì)算機(jī)繪圖都是表達(dá)和交流技術(shù)的工具，兩者相輔相成，將計(jì)算機(jī)繪圖和傳統(tǒng)手工繪圖融合，實(shí)現(xiàn)從手工繪圖→計(jì)算機(jī)繪圖的漸進(jìn)式教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型化工人才需要的踏實(shí)、細(xì)致、耐心素質(zhì)和讀圖、繪圖能力是必不可少的。

3 結(jié)語(yǔ)

面向應(yīng)用的化工制圖與CAD課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)、工程意識(shí)和實(shí)踐能力，使學(xué)生具備閱讀和繪制化工圖樣的基本素質(zhì)和能力。必須在教學(xué)方式方法、教學(xué)內(nèi)容和補(bǔ)充教學(xué)體系等方面進(jìn)行探索和努力，在實(shí)踐中完善，從而使課程符合卓越工程師的培養(yǎng)要求，為社會(huì)輸送更多的應(yīng)用型化工專業(yè)人才。