建材類專業工程CAD制圖教學模式的探索與實踐*

程 峰 李玉祥 趙 煒

（西安建筑科技大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710055）

1 課程教學改革的必要性

隨著科學技術的不斷進步和人民生活水平的逐步提高，人們對產品設計效果的表達與呈現的水平也向更高的審美和科技層面發展。作為產品設計成果表現的工程圖，最初沿用手工繪圖模式進行工程圖的繪制。自20世紀80年代以來，工程圖繪制的主流模式進入了二維電子圖的繪制模式，這使計算機輔助設計軟件得以迅速發展。CAD軟件作為專業的面向二維工程圖設計、三維產品建模、設計草圖、約束設計等工程設計的計算機輔助繪圖與設計軟件，深受廣大工程設計人員的青睞，各大高校也相繼開設了CAD相關課程。但從我校及全國其他高校該門課程的教學內容和現狀看，均存在以下幾個方面的問題：

1.1 教材內容單調，如同軟件使用說明書

首先，教材內容偏重于介紹CAD軟件中各種命令的操作，并對每一個命令操作過程中的各種人機交互參數也做了非常詳細的敘述。操作命令繁多，顯得教材內容枯燥無味，即使教材中有各種示例，也只是針對某一命令的操作。對于學生在設計、制圖中需要的相關國家標準、行業標準、制圖規范，以及與學生專業相關的機械、建筑案例等，教材中很少涉及[1]。整門課程學習下來，學生僅能掌握一些基本的操作命令及簡單的人機互動參數，繪制一些簡單的圖形，更談不上應用CAD軟件進行設計。本門課程學習效果的好壞與學生今后的工作學習聯系密切，在課程設計、畢業設計階段就能體現出來，具體表現為部分學生在拿到設計題目，完成計算后，遲遲不能應用CAD軟件完成設計、制圖任務。

1.2 教學手段陳舊，教學模式機械

目前，大多數高校CAD課程的教學依然是按照教材先后順序依次講解，老師在課堂上講解CAD繪圖命令，學生在計算機上進行繪圖操作。這種教學模式過于機械，學生只是在執行制圖命令，并沒有將軟件使用與工程實例相銜接[2,3]。同時，由于本課程涉及的命令繁多、知識點分散且比較枯燥，教師按照教材順序展開教學，導致學生頻繁接受各種操作命令，對學習逐漸失去耐心[4]。在教學過程中教師與學生之間的溝通也較少，教師不能夠及時掌握學生的學習情況，對于學生對新知識的掌握程度也不知情，只按照教學的進度一直進行新知識的講解，這樣也容易導致學生不能夠跟上教師的進度，因此教學效果也較差[5]。加之我院將本課程設置在第七學期，學生由于找工作、準備考研等導致其投入到本課程的精力有限，本來學生的學習興趣就不高，更談不上提高學生學習的主觀能動性。

1.3 實踐環節薄弱，學生很難舉一反三

本課程的主要目的在于讓學生了解掌握CAD軟件中各種命令的操作方法，能夠熟練應用CAD軟件進行設計、繪圖，這就需要學生進行大量的上機實踐操作。但本課程的上機實踐環節課時安排較少，學生實際操作時間較短。故而，目前的實踐教學只能以教師在課堂演示為主，只有少數學生會在課堂上被老師點到進行實際操作，很大程度上只能給學生留下一個表觀印象，影響了對CAD軟件各命令的深入了解和掌握。而且大多數高校的機房里沒有多媒體等教學演示設備，學生在上機實踐過程中遇到的共性問題不能即時給所有學生講解，加之學生較多，很多學生遇到問題只能暫停繪圖操作，導致實際操作時間嚴重縮水。甚至連一些基本操作都沒有練習過，更談不上綜合運用軟件的所有命令。

1.4 考核手段單一，不能客觀反映學習效果

大多數高校現有教學系統中對課程的考核都是通過筆試的方式進行，加上平時成績得到學生的總評成績。平時成績和筆試成績的比例有限定，平時成績一般不超過30%[6]。作為一門實踐性非常強的課程，課程考核方式僅限于紙質卷面考試，學生更多的是對CAD軟件中繪圖命令、編輯命令及其他操作命令進行死記硬背，無法真實評估學生的實際操作能力、分析問題能力及設計能力。平時成績中雖然包含學生上機操作的成績，但是由于上機時間有限，學生只會完成單個命令的操作，甚至只會使用繪圖命令，而不會使用編輯修改命令。例如：有些繪圖內容使用陣列命令很快就能完成，但學生只會使用繪圖命令依次一個對象一個對象地畫，雖然完成后的圖形顯示是一樣的，但是效率低下，并沒有體現出CAD軟件的優勢。因此，這種傳統的成績評定模式不能準確地反映學生對本門課程的掌握程度。

2 課程教學改革措施

2.1 調整教學目標，豐富教學內容

針對前述本課程教材內容過于偏重介紹CAD軟件中各種命令操作的問題，我們首先對教學目標進行了調整，培養學生能夠運用CAD軟件提高工程表達能力，獨立解決復雜工程問題。將CAD軟件的各種操作命令融入具體的案例中，在案例中講解命令。例如將圓及圓弧的命令應用在繪制八卦圖上，用多段線命令繪制桃心等，不但能調動學生的積極性，也能提高學生的興趣。同時，在教學內容中加入繪圖的國家標準，以及與本專業相關的機械、建筑等繪圖實例，使本課程的教學內容能夠與專業融合。著重培養學生應用CAD軟件進行設計繪圖的能力，加快創新型人才培養與“一流專業”建設。

2.2 改變教學模式，線上線下融合

將傳統單一講授的教學模式轉變為線上線下融合的教學模式，充分利用好MOOC資源、超星學習通、網絡直播平臺等，建設能夠滿足多樣化需求的課程資源。將教學中呈碎片化分布的繪圖、編輯修改命令等操作與本專業相關的各種規范、標準、實例等進行整合，選取主題獨立、目標明確、內容完整的知識點制作成微課，并輔以微教案，在我校網絡教學平臺發布，方便學生在線觀看視頻、教案、課件等輔助資源，也可以隨時下載并保存到終端設備上。學生通過線上學習，可以加強對課堂講授重點內容的理解，或者進行預習。在網絡教學平臺建立題庫，在每章課堂教學內容結束后，進行線上章節測試，提高教學質量。

2.3 充分挖掘資源，加強實踐環節

首先，伴隨線上線下混合教學模式改革，調整本課程授課學時和實踐學時的比例，合理減少授課課時，增加實踐學時。其次，設置不同層次、類型的實踐題目，如：只用基本命令就可完成的、必須用指定命令組合完成的、只給出最終要求，學生可以隨意發揮的，比如繪制社交軟件的各種emoji等。這樣不但可以滿足不同學習階段的學生進行上機實踐，還可以充分調動學生的積極性。再次，充分挖掘可用實踐資源。教研室的教師從事或開展大量的科研工作，有些項目需要進行CAD設計繪圖。學校建筑設計院也有大量的設計繪圖工作。因此，可結合實際情況，用科研實踐充實教學，加強本課程的實踐環節。將學生的課程實訓與教師的科研工作有機結合，形成相互支撐、協調一致的良性態勢，可給教師的科研工作提供更多幫助，實現教師與學生的互利共贏。學生也可在與設計院的合作過程中，學到更多的標準規范。

2.4 優化評定模式，重視過程考核

隨著線上線下混合教學模式的推進，課程成績的評定模式也應進行相應的改革。我校于2020年全面推廣混合教學模式，并對課程的評價方式有了更為靈活的指導性意見。其中過程考核成績可以占到總評成績的50%以上。根據CAD課程特點，結合本專業的學科特點，依據近幾年的教學實踐，對本課程的評定模式進行了優化調整，逐年降低筆試成績在總評中的占比，過程性評價占比逐年增高。過程性評價主要包括出勤、自主學習、作業、章節測驗等。其中考勤過使用超星學習通軟件簽到完成，自主學習部分包括話題討論參與程度、網上資源觀看時長等，客觀題作業有學習平臺給出成績，繪圖作業在學生完成后上傳到學習平臺，教師人工批閱。經過近幾年的教學實踐，發現隨著過程考核成績占比的提高，學生使用軟件的熟練程度上升，實際操作能力明顯提高。

3 結語

我們處在一個偉大的變革時代，高等教育的改革正在如火如荼地進行，教學內容及教學模式發生著日新月異的變化，這就要求我們投身于這一時代洪流中。為了逐步改進本專業CAD教學的現狀，解決其中存在的一些問題，我們通過調整教學目標，豐富課程內容，將傳統單一講授的教學模式轉變為線上線下融合的教學模式，充分挖掘身邊資源，加強實踐環節，優化評定模式，提高過程性考核成績比重等方式，構建了一套滿足學生學習特點，具有專業特點的教學模式。以上課程教學改革在我校材料科學與工程專業及卓越材料工程師《工程CAD制圖》課程中已完成多個年級的探索、實踐及改進，學生在后續課程設計、畢業設計中使用CAD軟件進行設計、制圖能力顯著提高。