環境專業CAD課程教學改革探究

肖濛

摘 要：環境工程CAD是環境專業一門實踐性很強的專業基礎課程，同時與環境處理、工程制圖等課程有著密切的聯系。在教學實踐中，筆者探索將課程分為CAD和環境CAD，分別放在兩個學期，與機械識圖、制圖課程以及機械設備課程等專業知識相結合，運用一體化的教學模式，讓學生在繪圖過程中，自己發現問題并嘗試解決問題，教師和學生共同找出最合適的繪圖方法再加以練習，充分激發學生的學習興趣，培養學生的綜合職業素養。

關鍵詞：環境專業 CAD 一體化

隨著計算機技術的迅猛發展，CAD技術在各行各業得到了廣泛的應用，環境工程CAD也成為一門重要技術，用于環境產品的設計、科技成果的轉換、構筑物精準識圖等。環境工程CAD是環境專業一門重要的基礎課程，是學生從事生產、管理、維修等工作的基礎。通過上機操作學習這門技術，能夠加深對環境各個構筑物或機械零件的作用、原理、結構的理解，將三廢處理的知識融會貫通，做到理論與實踐相結合。

筆者學校環境工程CAD多安排在環境預備技師班，在中級工班第一學年第一學期學習機械識圖，在高級工班第一學年第一學期學習機械制圖，在預備技師班第二學期學習機械設計基礎;在中級工班第二學期學習水處理機械設備和處理場機械設備。CAD課時為120節，上課地點在機房，考核方式為平時成績與實操考試相結合，CAD版本為AutoCAD 2007。

一、課程教學存在的不足

計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作，尤其在工程和產品設計中，計算機可以幫助設計人員完成計算、信息儲存和制圖等多項工作。目前，大多數CAD教學內容側重于AutoCAD二維圖形設計的教學，通過近年來的教學效果反饋，存在著以下幾個問題：

1.與環境工程專業本身脫節

課程內容側重于工程制圖和機械制圖的基本理論與AutoCAD軟件的基本操作，這種方法可以使學生掌握繪圖技巧和方法，但是由于涉及環境專業構筑物的圖紙較少，介紹繪制環境構筑物以及污染控制工程圖紙的方法較少，與環境工程專業本身脫節。

2.教材可選性較少

現在市面上的教材多以機械、土木CAD為主，有一些環境工程CAD的教材，也是用了大量篇幅在介紹繪制機械零件圖的方法。因為環境專業的學生畢業后多在環境相關領域就業，所學的CAD內容與學生未來工作內容不貼近，不易快速對接，不易產生興趣。

3.課程安排教學時間過長

環境工程CAD課程多安排一周6節課，在一天內上完。學生通常缺少耐心沉著的品質，注意力很難長時間集中，也不利于學生視力的保護。

二、教學改革探究原則

1.緊密聯系環境工程專業知識

因在中級工已經學過機械識圖、水處理機械設備、處理廠機械設備，對專業知識有了一定的基礎，對于各環境處理構筑物的原理、作用、結構有一定的了解。在CAD案例中多以環境構筑物和環境工程處理工藝流程圖為主，如格柵、沉砂池、二沉池、厭氧處理池、紫外線消毒等。在環境工程CAD的繪圖中，更深入地理解構筑物的結構，對其中每一條管道的鋪設、溢流堰的尺寸、攪拌軸葉片的形狀等進行講解，緊密聯系專業知識，將CAD操作技能與專業技術融會貫通，突出專業知識的應用，同時培養學生的學習興趣。

2.運用一體化教學模式

該課程的教學做一體化全程在機房上課，學生人均一臺計算機。通常教學過程分為“知識講解→示范操作→模仿操作→變通運用→復述總結→任務考評”六步。CAD這門課程基于學生的實踐性強，在掌握基本的圖層設置、基礎繪圖命令、三維繪制的第一課時，可以按照上述六步法進行，讓學生在聽完講解以及示范后，能夠快速上手熟悉軟件，但是在學生已經熟悉軟件界面以及基本的繪圖命令之后，充分發揮以學生為主體，傳統的六步法可以調整為“任務布置→操作練習→小組討論→提煉總

結→優化練習→任務考評”。讓學生在接受任務后，通過自主操作練習和小組討論，發現問題，尋求幫助，在學生的演示過程中，找到與自己操作不同的地方，教師進行總結，提煉簡便方法，學生進一步用新的方法或者快速簡便的方法進行練習，最后進行考核評價。

3.CAD課程設置與機械制圖相結合

機械識圖和機械制圖是一門比較抽象的專業基礎課，單純的理論講授，不但教師不易講解，學生也感覺枯燥，課堂內容很難被消化。機械設計基礎是對機械的結構及其運動規律有精準的認識。如果將制圖識圖課程和CAD相融合，可以減少大量的手工繪圖，學生也可以對自己的繪圖成果有數據化的輸出，更直觀地看到成果，大大調動了學生學習的積極性。在此過程中可以著重講解CAD的基礎知識、繪圖基本設置、二維圖形繪制與編輯等機械CAD的內容。

在學完中級工班第二學年第二學期的水處理機械設備和處理場機械設備后，再次開設CAD課程，命名為環境工程CAD，將專業內容和CAD重新進行整合，專門針對環境設備或處理流程進行繪圖，與環境專業緊密地結合起來。

三、課程組織實施探索

CAD課程在進行課程設置調整之后，分為CAD和環境CAD兩門課，CAD課程結合機械識圖和機械制圖，主要針對CAD繪圖的單位、界限、圖層的設置、繪圖樣板的制作、繪圖命令、編輯命令、尺寸標注等進行講解，教會學生CAD的基本操作;環境CAD這門課的開設更注重于與專業知識相結合，具體需要注意以下幾個方面：

1.培養學生自學能力

（1）善用命令欄提示。由于CAD命令繁多，每個繪圖和編輯工具都有多種方法可以達成目標，命令的執行也可以通過菜單欄、工具欄和命令欄三種途徑完成，通過講解命令欄中的命令提示，學生可以根據提示多進行嘗試，自己研究出繪圖的步驟和方法，教師最后進行總結，以此來培養學生的自學能力。

（2）善用幫助功能。CAD軟件提供了幫助功能，里面有詳細的概念和操作步驟講解，在講解過程中，教師教給學生幫助的使用方法，培養學生通過幫助功能掌握命令，利用查新功能了解軟件的新功能及其使用方法，養成良好的自學習慣和能力。

2.強調做中學，享受探索的樂趣

技校學生動手能力強，不喜歡被灌輸知識，更愛動手操作，針對學情的特點，讓學生在工作任務中探索，找到難點，通過小組討論，教師引導，共同總結出快速簡便的繪圖方法，也就是按照“任務布置→操作練習→小組討論→提煉總結→優化練習→任務考評”的步驟組織課堂，但是需要注意的是共同解決完問題之后，由于之前已經有大量的時間在探索，為了避免學習的印象留探索而不是最后的知識重難點，需要學生再重新復習操作方法加深印象，對工作任務進行優化練習，教師重復知識的重難點，對新知識有針對性地進行鞏固練習。

3.結合專業進行授課

（1）工作任務的選取。教學項目的載體問題是由典型工作任務來解決的，通過學習情境的創設，將學生真正引入工作情境中。工作任務可以是工藝流程圖、平面布置圖、獨立的環境工程處理設備的二維平面圖、剖面圖或三維立體圖，例如格柵、沉砂池、二沉池、厭氧處理池、紫外線消毒、通風管道、除塵器等，繪圖的步驟、方法以及技巧是授課的重點。在繪制圖形之前，讓學生重新回顧本專業工藝流程、機械設備的原理、作用等，將專業知識融會貫通，激發學生學習的主動性和積極性。

例如：

任務名稱：曝氣池剖面圖的繪制（見圖1）。

任務背景：某污水處理廠曝氣池剖面圖的CAD圖紙丟失，你作為環境專業的學生，主要負責將圖紙按要求尺寸用CAD軟件繪制出來。

任務要求：精細準確，尺寸不得有誤。

知識準備：曝氣池剖面圖圖紙一張，能夠識圖，會進行基礎CAD軟件相關工具和命令的操作，水污染控制工程技術。

任務目標：通過繪制曝氣池剖面圖，對環境工程CAD的專業制圖有初步了解，掌握CAD工程制圖的基本格式，掌握環境工程CAD的工程圖繪制。

（2）任務實施——知識的有效整合。在學完CAD的基本操作之后，如何將技能進行靈活運用，將學過的知識進行有效整合，是一個難題，而將這些知識和專業課程聯系起來，更是鍛煉學生對各種分散命令的運用能力，對繪圖步驟的分析思考能力。

按照“任務布置→操作練習→小組討論→提煉總結→優化練習→任務考評”的步驟，讓學生在實際操作中發現問題，通過小組討論或者請教教師來解決問題，在此過程中，教師也要經常巡視，了解學生知識的掌握程度，將學生們共同的問題進行匯總，對后來進行提煉正確的操作方法做支撐。可以請完成較好的學生到教師機前給同學們演示，然后進行提煉總結，在講解完后，不要將知識放到下一次課再做重復，而是合理分配時間，這節課就要對之前的繪圖進行優化練習，無論繪圖有沒有完成，都要用剛講完的新的繪圖方法再進行練習，重復操作加深理解。

例如在繪制直角彎管時（見圖2），一個簡單的管件，但是繪制時需要運用“多線段”“圓角”“偏移”“分解”“直線”“樣條曲線”6個命令。每個命令之前都學過，但是如何將學過的知識進行有效的整合，如何用簡便的方法快速繪制出圖形，需要不斷地實踐和總結。

在時間安排上，最好將環境CAD課程安排為4節課，更有利于學生注意力的集中，將學習任務完成到最后。

（3）多元化考核評價。目前筆者學校考核方式采用“平時成績+期中考核+期末考核”的方式，權重為424，期中和期末考核方式為上機操作，一人一機，時間為90分鐘。筆者認為這種考核方式較合理，摒棄了陳舊的死記硬背的理論考核，而將一些操作理論融進了實操考試和平時成績，例如命令的快捷鍵的掌握，通過課堂提問可以給學生做回答問題的加分項，而在實操考試中，由于時間緊、任務重，只有真正靈活地運用快捷鍵才能在有限的時間內完成答卷。

但是對于環境專業知識，例如工藝流程、機械設備的原理作用等理論知識的考核，還有小組內互幫互助，共同探索出繪圖方法等，將這部分納入平時成績時，需要更細化考核評價，可以通過課堂知識準備完成工作頁的形式、小組內投票最努力選手的形式等，對學生的平時成績進行更多元化的考核。

四、小結

環境工程CAD是環境專業一門實踐性很強的專業基礎課程，同時與環境處理、工程制圖等課程有著密切的聯系，將現有的環境CAD課程分為CAD和環境CAD，CAD與機械識圖、機械制圖課程相結合或置于兩課程之后，環境CAD安排在機械設備課程之后，與環境專業相結合。通過多次學習CAD課程加深操作印象，并且又能更加深入地認識機械設備的原理作用以及結構。進一步的學習也可以使學生不僅僅停留于會軟件操作的表面，而是對圖形能夠進行分析，將知識有效地整合，更快速簡便地完成繪圖。在教學方法上，運用一體化的教學模式，讓學生在繪圖過程中，自己發現問題并嘗試解決問題，教師和學生共同找出最合適的繪圖方法再加以練習，充分激發學生的積極性，培養學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]劉紹剛，周澤廣，譚學才等.環境工程CAD課程的教學改革探討[J].大眾科技，2011（8）.

[2]周繼軍，陳納.環境工程CAD課程的教學實踐探索[J].河南工程學院，2010（1）.