基于PBL模式的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革探索

楊義輝

摘要：為響應(yīng)我國職業(yè)教育“三對接”改革方針，積極探索高職專業(yè)復(fù)合型人才培養(yǎng)路徑，以道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)為例，通過整合專業(yè)核心課程，構(gòu)建了基于PBL模式的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)工程CAD繪圖在專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系和教學(xué)方法上的創(chuàng)新。該教學(xué)體系以讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做并完成項(xiàng)目作品為目的，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)在CAD上的項(xiàng)目重構(gòu)，能有效增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育；工程CAD；PBL模式；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712;TP391.72-4??????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????????????????文章編號(hào)：

Exploration?of?CAD?Practical?Teaching?Reform?Based?on?the?PBL?Mode

YANG?Yihui

（?Chongqing?Vocational?College?of?Public?Transportation，?Chongqing，?402247?China）

Abstract：In?response?to?the?reform?policy?of?"three?connections"?of?vocational?education?in?China，?we?actively?explore?the?training?path?of?professional?compound?talents?of?higher?vocational?education.?Taking?the?road?and?bridge?engineering?technology?major?as?an?example，?through?integrating?the?core?courses?of?the?major，?we?have?built?a?CAD?training?teaching?system?based?on?the?PBL?mode，?and?realized?the?innovation?of?engineering?CAD?drawing?in?the?practical?training?teaching?system?and?teaching?methods?of?the?major.?The?teaching?system?aims?to?allow?students?to?learn?by?doing，?do?in?learning，?and?complete?project?works，?and?realizes?the?project?reconstruction?of?professional?knowledge?on?CAD，?which?can?effectively?enhance?students'?professional?ability?and?improve?the?quality?of?talent?training.

Key?Words：Vocational?education;?Engineering?CAD;?PBL?mode;?Practical?teaching

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的發(fā)展，CAD軟件完全能夠取代手工繪圖，原有的教材知識(shí)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段與現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展不完全適應(yīng)[1]，以“教師為中心”的課堂教學(xué)模式逐漸顯露出弊端[2]。如何構(gòu)建“以學(xué)生為主體”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，并應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，成為高職院校教師急需解決的問題。

1?工程CAD教學(xué)現(xiàn)狀

1.1?理論與實(shí)踐的融合程度不夠

傳統(tǒng)的AutoCAD教學(xué)，集中于對軟件本身的講解和操作，如繪制線條、多邊形、面域、塊的創(chuàng)建、文字、表格、標(biāo)注等。對于工程實(shí)際應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)單純的線條和形狀的繪制，不足以表現(xiàn)工程實(shí)體結(jié)構(gòu)。

1.2?教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法有待改進(jìn)

通常的教學(xué)設(shè)計(jì)是運(yùn)用“多媒體+上機(jī)操作”的方式，通過運(yùn)用多媒體講解每個(gè)命令的操作，然后讓學(xué)生操作。此種教學(xué)方法，可以讓學(xué)生在一定程度上掌握軟件的基本應(yīng)用，但要達(dá)到對工程實(shí)體結(jié)構(gòu)的繪制，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。而且在教學(xué)過程中，由于缺乏目標(biāo)，顯得比較枯燥，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，對教學(xué)設(shè)計(jì)和方法，應(yīng)注重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.3?課程考查方式有待優(yōu)化

高校人才培養(yǎng)方案中，普遍將AutoCAD課程設(shè)置為考查。采用的考查方式通常有試卷和實(shí)操兩種。

試卷主要考查學(xué)生對課程的基本概念和理解，沒有實(shí)操環(huán)節(jié)，這種考查方法對學(xué)生參加工作意義不大。上機(jī)實(shí)操考查，能在一定程度上考查出學(xué)生的動(dòng)手能力，但有可能出現(xiàn)照搬別人的情況。

2?PBL?教學(xué)模式概述

美國教育家杜威（John?Dewey）倡導(dǎo)“PBL”教學(xué)模式[4]，即“項(xiàng)目式教學(xué)法”（“Project-based Learning”）。該模式是一種完全以學(xué)生為主體的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法，學(xué)生有計(jì)劃地實(shí)施項(xiàng)目，以最終產(chǎn)出具有實(shí)用價(jià)值的作品為目的。國外關(guān)于PBL教學(xué)的研究，已經(jīng)非常深入，無論是理論研究，還是實(shí)踐應(yīng)用，都取得了一定的研究成果，如美國薩莉伯曼設(shè)計(jì)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)、布魯斯坎貝爾的學(xué)習(xí)中心等[5]。國內(nèi)關(guān)于此教學(xué)的研究起步較晚，且主要集于中小學(xué)的學(xué)科教育和合作策略[6]，也有關(guān)于實(shí)踐教學(xué)的研究，如基于PBL的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的融合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)[7]等。關(guān)于PBL模式在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革中應(yīng)用的研究則相對較少。

3?基于PBL模式的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

PBL教學(xué)以項(xiàng)目實(shí)體作為教學(xué)目標(biāo)，并以此作為學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)的成果。文章從PBL教學(xué)關(guān)鍵要素、工程CAD與專業(yè)核心課的有機(jī)融合、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)管理與組織、考核評(píng)價(jià)體系5個(gè)方面初步構(gòu)建基于PBL模式的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

3.1?PBL教學(xué)關(guān)鍵要素

PBL（Project—Based?Learning）是“以學(xué)生為主體、以問題為起點(diǎn)、以項(xiàng)目工作為重要環(huán)節(jié)，將知識(shí)獲得與知識(shí)應(yīng)用相結(jié)合的探究型學(xué)習(xí)模式”[8]，PBL在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)對學(xué)生研究性學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)形式從“教師為中心”向“學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)活動(dòng)轉(zhuǎn)變[9]。該教學(xué)模式的關(guān)鍵點(diǎn)表現(xiàn)在對學(xué)生的關(guān)注上[10]，關(guān)注內(nèi)容有角色轉(zhuǎn)換、創(chuàng)新過程、探究與融合、作品生成與報(bào)告、評(píng)價(jià)與反思。

3.2?工程CAD與專業(yè)核心課的有機(jī)融合

教師對于不同專業(yè)的學(xué)生，需要根據(jù)專業(yè)設(shè)置在AutoCAD方面的具體要求，有側(cè)重點(diǎn)地開展?教學(xué)[11]。就道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)而言，除掌握基本的制圖規(guī)則與CAD技能外，更重要的是對結(jié)構(gòu)體本身有深入的理解，以便于找準(zhǔn)目標(biāo)運(yùn)用CAD繪制工程實(shí)體。如繪制一座橋梁，需要融合橋梁工程專業(yè)知識(shí)，對橋梁的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)和附屬工程進(jìn)行“庖丁解牛”，再利用已學(xué)的制圖規(guī)則和CAD繪圖進(jìn)行項(xiàng)目重構(gòu)，最終交付的成果應(yīng)是一套完整的橋梁施工實(shí)體圖。圖紙繪制的過程其實(shí)質(zhì)就是對學(xué)生制圖和識(shí)圖技能的實(shí)訓(xùn)，是工程CAD與專業(yè)核心課有機(jī)融合的過程[12]。

3.3?基于PBL模式的CAD教學(xué)設(shè)計(jì)

針對道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)，以路基路面、橋梁、隧道、涵洞四大結(jié)構(gòu)體作為實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)操能力，完成二維圖形繪制與三維建模，注重過程性考核，同時(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和對其他專業(yè)課知識(shí)的領(lǐng)悟。

3.4?教學(xué)管理與組織

教學(xué)管理與組織，包括課堂管理和PBL模式實(shí)施兩部分。課堂管理采用網(wǎng)絡(luò)課程管理軟件、進(jìn)行學(xué)生出勤點(diǎn)名、課堂項(xiàng)目展示及講解、課堂提問、維護(hù)課堂紀(jì)律的有序和規(guī)范。PBL模式實(shí)施由教師指導(dǎo)設(shè)計(jì)，學(xué)生參與團(tuán)隊(duì)討論，基于問題獨(dú)立收集資料，研究并找到解決方案，進(jìn)而培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新創(chuàng)造能力[13]。實(shí)施流程包括設(shè)計(jì)與選擇項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品設(shè)計(jì)、成果交流和效果評(píng)價(jià)6個(gè)環(huán)節(jié)。

3.5?考核評(píng)價(jià)體系

教師在課堂上，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)，認(rèn)真審閱學(xué)生的項(xiàng)目繪圖結(jié)果。從課堂管理、PBL實(shí)施、項(xiàng)目成果三方面，建立考核評(píng)價(jià)體系，并用加權(quán)平均法，建立等級(jí)評(píng)定表。

4?PBL教學(xué)案例

選取某梁式橋，以1#橋墩為例。其設(shè)計(jì)概況為：橋面總寬度16?m，墩柱為混凝土結(jié)構(gòu)，墩柱直徑為1.40?m，高度為6?m，墩柱與樁基用系梁連接。橋墩樁基按鉆孔灌注嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁基直徑為1.60?m，高度為6?m，樁底標(biāo)高可視實(shí)際地形、地質(zhì)情況調(diào)整。蓋梁橫坡i沿設(shè)計(jì)線前進(jìn)方向從左向右上坡為正值，下坡為負(fù)值。橋墩采用GJZ350×450×69型四氟滑板橡膠支座，橋墩蓋梁上設(shè)支座墊石，頂面水平。

根據(jù)PBL實(shí)施流程，在教學(xué)過程中，制定了針對1#橋墩的實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施流程如圖1所示。

橋墩蓋梁、擋塊、墊石、系梁等鋼筋構(gòu)造及橡膠墊塊等結(jié)構(gòu)立面圖如圖2所示。根據(jù)PBL實(shí)施流程完成作品設(shè)計(jì)如圖3所示。

以1#墩的PBL實(shí)施為范本，依次繪制該橋梁的橋臺(tái)、橋面結(jié)構(gòu)，最終得到的成橋作品如圖4所示。

通過設(shè)計(jì)完成之后的成果交流，絕大多數(shù)同學(xué)對于該橋型的結(jié)構(gòu)有著很好的把握，能準(zhǔn)確說出樁基、承臺(tái)、下墩柱、上墩柱、系梁、蓋梁、耳墻、背墻等橋梁結(jié)構(gòu)。同時(shí)在繪圖過程中，通過教師的指導(dǎo)，能較熟練地掌握CAD繪圖工具，通過三維動(dòng)態(tài)觀察，清晰地掌握了橋梁結(jié)構(gòu)體的各個(gè)部分的具體形態(tài)，為有效開展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)打下了良好的基礎(chǔ)，也極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

5?結(jié)語

面對新時(shí)期的職業(yè)教育，構(gòu)建基于PBL模式的CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，是一種大膽的嘗試和突破，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和與其他課程融通的能力。文章以道路與橋梁工程技術(shù)為例，將CAD傳統(tǒng)教學(xué)方法作了改進(jìn)，以路基路面、橋梁、涵洞、隧道四大結(jié)構(gòu)體作為“項(xiàng)目”，從PBL教學(xué)關(guān)鍵要素、工程CAD與專業(yè)核心課的有機(jī)融合、CAD教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)管理與組織、考核評(píng)價(jià)體系等多方面構(gòu)建了基于PBL模式CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，并以某梁式橋?yàn)槔贫嘶赑BL模式的某梁式橋1#橋墩CAD實(shí)訓(xùn)教學(xué)流程圖進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)而推廣至整座橋梁的教學(xué)，可為實(shí)訓(xùn)教學(xué)和賽課融通提供參考。

參考文獻(xiàn)[1] 方小菊，陳繼清.高職院校機(jī)械制圖與?CAD?課程教學(xué)改革研究[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（2）：15-17.

[2] 池玉蓮.PBL教學(xué)法在大學(xué)英語課程教學(xué)中的優(yōu)化策略[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院報(bào)，2021（9）：72-73.

[3] 劉金川.基于WEB的《工程制圖與?CAD》精品課程建設(shè)[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

[5] 夏惠賢.多元智力理論與個(gè)性化教學(xué)[M]上海：上海科技教育出版社，2003.

[6] 宋裕香.高中物理合作學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2005.