基于成果導向理念的環(huán)境工程CAD 教學改革探析

張寒冰，徐詩琪，江露瑩，陸彩妹，王俊輝，馬湘蒙，孫 翔

（廣西大學資源環(huán)境與材料學院，南寧 530004）

環(huán)境工程CAD（Computer Aided Design）課程是環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。該課程將計算機技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境工程專業(yè)，在介紹計算機輔助設(shè)計知識的基礎(chǔ)上，以環(huán)境工程設(shè)計實例為范例，重點介紹AutoCAD繪圖軟件應(yīng)用于環(huán)境工程設(shè)計的基本使用操作與方法。同時，給學生提供較多課堂實踐訓練的機會，使其更好地掌握基礎(chǔ)操作。此外，學生還需學習環(huán)境設(shè)計專業(yè)圖紙繪制及繪圖規(guī)范，以期能夠完成環(huán)境工程三廢處理中構(gòu)筑物、平面布置和高程布置的繪制，提供質(zhì)量較高的工程設(shè)計圖紙。

成果導向教育（Outcome-based Education，OBE）強調(diào)以學生為中心、以學習成果為導向，注重學生的知識、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[1-2]。至今，OBE 理念已形成了一套比較完整的理論體系和實施模式，以“學生需要掌握什么”為教學的出發(fā)點進行反向設(shè)計，在教學中注重培養(yǎng)學生的自我探索和自我學習能力，課后充分反思教學存在的不足并在后續(xù)教學中進行持續(xù)改進。在OBE 教學模式中，學比教更重要，關(guān)注的重點是“學生學到了什么”和“是否成功”。讓學生明白所學知識的實際應(yīng)用價值，鍛煉學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，進而提高學生綜合實踐能力，培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)[3-4]。目前，大部分高校的CAD 課程處于以“教”為中心的模式，教師課堂講授為主，學生作業(yè)練習為輔，課程開放性較差，在教學活動中難以形成以學生為中心、讓學生主動探索和學習、真正掌握專業(yè)所需技能并能夠解決問題的局面[5]。因此，如何基于OBE 的新型理念，打破傳統(tǒng)教學模式下學生被動接受知識的局面，打造環(huán)境工程CAD的高效課堂并改善實際教學效果，成為亟需解決的關(guān)鍵問題。

一 環(huán)境工程CAD 教學現(xiàn)狀及存在問題

環(huán)境工程CAD 課程與工程實際應(yīng)用密切相關(guān)，該課程除了讓學生掌握AutoCAD 軟件的應(yīng)用范圍、基礎(chǔ)操作和制圖規(guī)范外，還需讓學生學會結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)知識設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程并繪制圖紙，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力[6]。但在實際的課堂教學中，以下問題嚴重影響課程的教學效果。

（一）實際繪圖與專業(yè)繪圖“最后一公里”未打通

環(huán)境工程CAD 的教學內(nèi)容具有抽象性，要求學生具有一定的空間想象力和幾何知識，其課程教學環(huán)節(jié)主要包括課堂講授、學生討論、學生作業(yè)練習、上機實踐和學生展示等。在環(huán)境工程CAD 的課堂講授中，老師通過PPT 教案內(nèi)容講解進行專業(yè)知識普及，使學生理解并掌握本門課程的相關(guān)理論知識。同時，通過介紹CAD 軟件基本操作命令，學生上機繪圖及布置CAD 繪圖練習作業(yè)，強化學生的CAD 應(yīng)用能力和熟練掌握相關(guān)的設(shè)計方法。這種教學方式雖然教學速度快、信息量大，但課堂上老師與學生缺乏有效互動，容易使學生陷入枯燥、乏味的學習狀態(tài)，不利于激發(fā)學生創(chuàng)新思維和主動思考[7]。課程結(jié)束后，學生雖能夠掌握基本繪圖命令，繪制出老師所給的圖紙，但也只能夠照貓畫虎。學生只是單純地使用操作命令繪圖，沒有將CAD 課程學習與環(huán)境工程專業(yè)充分結(jié)合及徹底理解繪圖意義。對學生來說，繪制出環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)I(yè)圖紙還有一定難度。學生并沒有真正掌握設(shè)計方法和繪制專業(yè)圖紙的技能，實際繪圖離專業(yè)繪圖還有較大的距離[8-9]。

（二）線上線下資源協(xié)同融合亟需加強

線下的CAD 教學內(nèi)容主要集中于基本繪圖命令和實際上機繪圖操作，由于CAD 軟件功能繁多、操作復雜，學生難以在有限的線下課堂時間內(nèi)熟練掌握軟件應(yīng)用[10]。此外，即使學生能在課堂上聽懂老師講授內(nèi)容，但在自己繪圖時也會遇到諸多困難。例如，學生在課堂上學習了一些CAD 的實體繪圖命令和編輯修改命令，但因一時記不住或操作不熟練，造成短時記憶遺忘，學生在課后需花大量時間回憶具體繪圖命令，并進行重復繪圖操作以加深記憶。課堂上的知識教授和實際上機繪圖操作并沒有緊密結(jié)合，導致大幅度降低課堂的教學效果[8]。線下課堂由于課時的限制阻礙了CAD 教學內(nèi)容的全面性。相比之下，線上有大量的CAD 專業(yè)教學資源（如土木工程網(wǎng)、給排水網(wǎng)和建筑龍網(wǎng)等），這些線上資源圖文并茂，有專業(yè)講解繪圖步驟，邏輯清晰、講解透徹，并附有系統(tǒng)的設(shè)計圖紙。學生可以利用這些線上資源庫，鞏固線下課堂所學知識。然而，多數(shù)學生沒有利用好線上的CAD 教學資源，使這些線上資源并沒有充分發(fā)揮其作用。

（三）學生專業(yè)實踐和專業(yè)知識儲備不足

環(huán)境工程CAD 課程著重強調(diào)與環(huán)境工程專業(yè)的緊密結(jié)合，要求學生深刻理解工程制圖在環(huán)境工程中的應(yīng)用及熟練使用AutoCAD 軟件繪制典型處理工藝流程圖和典型處理工藝總平面圖。通過CAD 課程教學培養(yǎng)學生運用各種手段查閱、使用技術(shù)資料的能力及掌握環(huán)境工程設(shè)計的基本流程和方法。但該課程往往開設(shè)過早，學生的專業(yè)實踐和專業(yè)知識儲備不足，造成許多學生對計算機輔助設(shè)計課程的認知存在偏差，對CAD 軟件的運用只是單純地停留在操作學習上，沒有將軟件應(yīng)用與環(huán)境工程專業(yè)知識和專業(yè)技能進行有效結(jié)合[11-12]。同時，專業(yè)認知較少會影響學生對課程教學講解內(nèi)容的掌握。學生只是單純地記住繪圖操作，遇到問題解決方法單一重復，沒有把軟件變成自己專業(yè)設(shè)計上的輔助工具，這與環(huán)境工程CAD 課程教學要求背道而馳[13]。

二 環(huán)境工程CAD 教學改革措施分析

針對以上環(huán)境工程CAD 教學存在的問題，本文結(jié)合OBE 教學理念提出以下教學改革措施。

（一）建立以學生為主體的教學模式

該門課程在機房內(nèi)進行上機操作，每名學生都可以通過實際操作對課程實例進行反復練習，真正掌握所學知識，實現(xiàn)學生能力從模仿范例繪制到獨立完成專業(yè)圖紙繪制的提升。教學可以分為“知識講解→操作示范→學生練習→交流討論→提高創(chuàng)新→總結(jié)反思”六個步驟，如圖1 所示。

圖1 OBE 理念下的教學模式

首先，在學生初步接觸AutoCAD 軟件的階段，教師要充分發(fā)揮引導作用，以典型案例為教材，通過明確目標、具體繪制和成果獲得的過程傳授學生CAD 軟件的基本編輯知識。再布置簡單基礎(chǔ)的繪圖任務(wù)，教師進行操作示范，學生在觀看教師示范的過程中加深對軟件界面的認知。讓學生通過模仿范例的方式對所學知識加以練習，以便快速熟悉基礎(chǔ)操作，鞏固基礎(chǔ)知識，并使學生樹立信心。

其次，加強師生互動、生生互動，給學生展示自我的機會?？梢栽O(shè)置學習互助小組，通過組內(nèi)的交流和討論，解決部分學生存在的問題，增強學生的自覺能動性，加深學生的課堂參與感。并且在每一次布置任務(wù)后，以小組為單位在課堂上分享本次任務(wù)中的主要知識點和難點，激發(fā)學生獨立思考的能力，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和精益求精的學習風氣。通過與同學的交流討論以及老師的答疑解惑，學生可以發(fā)現(xiàn)自身操作不當之處并解決實操中存在的疑惑，總結(jié)整理后可找到最便捷的操作方式，達到對知識的熟練掌握。

最后，在學生熟悉軟件界面和基本繪圖命令以后，可以布置一些難度較高的任務(wù)，讓學生結(jié)合自身獨立思考及與同學小組討論完成任務(wù)，保證學生在知識系統(tǒng)化和把握整個繪圖過程的情況下進行畫圖操作，進而才能對課程知識融會貫通。教師應(yīng)引導學生主動去圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找相關(guān)知識，培養(yǎng)學生努力學習的意愿和付諸努力的恒心，啟發(fā)學生實踐創(chuàng)新的意識，通過學生自身的發(fā)散思維將課堂知識加以延伸擴展，增強學生經(jīng)過自身學習完成目標的能力。培養(yǎng)學生在操作練習或完成繪圖任務(wù)后進行及時反思，對不足之處進行針對性練習的習慣，學生可以在查缺補漏的過程中加深對軟件操作的熟練度，進而鍛煉自我反省和自主學習的能力。同時，教師在課后需針對學生的目標達成度來尋找授課過程中的短板，以便進行復盤與反思，并在日后教學過程中改進，達成教學目標。

（二）線上學習優(yōu)勢與線下學習實踐有機融合

紙上得來終覺淺，學生在課堂進行學習的時間終究是有限的，因此應(yīng)鼓勵和督促學生在課余時間進行知識的預習及復習。

1）可以將一部分較基礎(chǔ)的課程內(nèi)容以視頻或PPT的形式展現(xiàn)，并利用云課程、群共享的方式督促學生課前學習，借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢加深學生的自主學習能力。線下教學時在課堂上為學生提供更多的時間進行練習，用于鍛煉學生的空間感及識圖繪圖能力，并根據(jù)學生練習中出現(xiàn)的問題進行針對性的答疑。

2）該課程以培養(yǎng)學生分析和實際操作能力，把學生培養(yǎng)成應(yīng)用型人才為目標。因此教師在教學過程中，應(yīng)重視學生學習的自覺能動性及實際應(yīng)用能力，通過“雨課堂”等平臺布置基礎(chǔ)操作任務(wù)及大作業(yè)，定期進行學生能力水平測試，將學生的平時學習過程納入最終成績的考核，在不增加學生負擔的前提下，對學生起到有效的監(jiān)督指導作用，以便更好地完成教學目標。在課后練習內(nèi)容方面，結(jié)合環(huán)境專業(yè)實際案例，挑選需要學生進行思考、仔細審圖后才能繪制正確的圖紙，增強學生將所學知識付諸應(yīng)用的能力。

3）課程大作業(yè)以小組形式完成，并在課堂上以PPT形式進行匯報，學生將自己對專業(yè)知識的理解與感悟以圖文的形式進行展現(xiàn)，教師可以根據(jù)圖紙通過提問的方式檢查學生對基本命令及專業(yè)繪圖規(guī)范的理解程度。學生進行PPT 合作制作與講述的過程，即是對自身學習知識的匯總與自省的過程，也是將自身理解進一步深化于心的步驟。能夠清楚地將自己的理解講演并向老師同學展示，不但培養(yǎng)了學生的演講表達能力，提高學生的自信心，也能促進學生對課程理論的進一步理解與掌握。

4）教師可以靈活運用各個網(wǎng)站的學習資源，在優(yōu)質(zhì)的教學繪圖視頻選擇上給出一些建議，學生通過查找及觀看AutoCAD 命令與應(yīng)用視頻及工藝設(shè)計計算網(wǎng)頁進行學習，鼓勵學生對自己感興趣的內(nèi)容進行深入學習、主動思考并大膽嘗試練習，提高學生的主觀能動性。通過查看線上的環(huán)境相關(guān)專業(yè)圖紙，培養(yǎng)學生讀圖、識圖及繪圖的能力，加深學生對專業(yè)制圖的體悟。教師可以利用社交軟件與學生溝通、布置任務(wù)，學生也可以與教師一對一交流。教師在課后及時進行答疑，學生有什么對課堂的意見也可以及時反饋給教師，更方便教師因材施教，針對課程的重點難點進行教導。

通過以上舉措讓學生在尋求解決方法的過程中更加帶入性地思考，提高學生讀圖識圖的能力，在實踐中將所學的知識內(nèi)化于心，讓學生養(yǎng)成主動思考學習的習慣。提高學生團結(jié)協(xié)作解決復雜問題的能力，增加學生與教師之間的交流，實現(xiàn)“讓教學活起來”。

（三）課程安排的合理統(tǒng)籌

環(huán)境工程CAD 課程開設(shè)過早，常常導致學生剛剛開始學習環(huán)境相關(guān)專業(yè)知識，出現(xiàn)專業(yè)認知較少、專業(yè)實踐能力較弱的問題。AutoCAD 課程安排在實際訓練之前，學生對實際的污水、大氣及固廢等處理廠的構(gòu)筑物了解較少，對專業(yè)設(shè)計的流程和構(gòu)筑物的認知僅限于課堂教學，不利于學生進行繪圖工作。

針對這種情況，通過實例獲取新知識的方法可以更好地激發(fā)學生學習興趣，潛移默化地獲得知識且記憶深刻。教師可以在AutoCAD 課程之前安排學生進行實際訓練，學生們在實地參觀污水、大氣和固廢處理廠，并經(jīng)過處理廠工作人員的講解與指導后，能夠更清晰地了解建造處理廠需要考慮的設(shè)計路線及平面布置的規(guī)劃要點，如：合理利用場地、排放物對周邊的影響及地面坡度對建廠的影響等。實地參觀使學生對處理流程及處理原理的印象加深，能夠在動態(tài)學習中增強對知識點的鞏固，在繪制平面圖和構(gòu)筑物平、剖面圖時更加胸有成竹。

教學過程中存在的問題及整改措施見表1。

表1 教學過程中存在的問題及整改措施

三 結(jié)束語

圖形設(shè)計與繪制是環(huán)境工程專業(yè)人才必須掌握的專業(yè)基礎(chǔ)技能。隨著國家對環(huán)境領(lǐng)域高水平專業(yè)人才需求的增大，迫切需要專業(yè)水平更高、更全能的學生。因此，學校方面必須要更加關(guān)注如何培養(yǎng)學生的實踐能力，貫徹“學生中心，產(chǎn)出導向，持續(xù)改進”的OBE 理念。本文著重剖析了AutoCAD 課程中存在的問題，并針對性地從教學模式、資源結(jié)合及課程安排方面提出相應(yīng)的教改思路和整改措施。通過以“教”為中心向以“學”為中心轉(zhuǎn)變，合理利用線上資源及合理安排課程教學進行整改，完善了AutoCAD 課程的教學方案，進而培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才。探索更高效的教學模式和更有效的溝通交流途徑，能夠在不過多占用學生課下時間的基礎(chǔ)上保證學生的學習質(zhì)量，且對提高教師課堂教學質(zhì)量，增強學生實際動手能力，培養(yǎng)專業(yè)人才具有重要的指導意義。本文可為今后CAD 課程的教學提供良好的借鑒。