線上線下融合的化工制圖與CAD 課程教學大綱的構建

朱登磊(宜賓學院材料與化學工程學部，四川 宜賓 644007)

0 引言

化工制圖與CAD 課程是化工類專業必修的一門既有系統理論又有較強實踐性的技術基礎課，是銜接化工專業知識與工程實踐的橋梁[1]，無論是化工廠的設計與建設施工，還是化工企業生產中的試車與生產運行，或是化工裝置和設備的檢修與技術改造等，均離不開化工專業圖樣。通過本課程的學習，使學生具有較強的空間想象和思維能力，系統掌握繪制和閱讀工程圖樣的原理和方法，學會利用CAD 軟件進行繪制和編輯圖形，并能按照制圖國家標準和技術規范準確表達化工設備圖、化工工藝流程圖、設備布置圖等專業圖樣，為后繼生產和設計系列課程的學習及從事化工方面的生產運行和設計施工等工作打下基礎。

面對“互聯網+”帶來的對教育工作的新要求，特別是2020 年以來的新冠疫情對“互聯網+教育”的促進，線上線下混合式教學模式已經成為當前教與學的一個新趨勢[2-4]。作為進行教學工作主要依據的教學指導文件課程教學大綱，在構建過程中如何從課程目標、教學設計、教學評價等方面體現線上線下教育的融合，是課程任課教師面臨的一個挑戰。本研究以化工制圖與CAD 課程為案例，探討線上線下融合的課程教學大綱的構建。

1 課程目標的制定

課程目標是課程本身要實現的知識、能力、素質等方面的具體目標和意圖，線上線下混合式課程的課程目標，應該凸顯學生通過線上學習達成的素質和能力。化工制圖與CAD 在制定課程目標時，充分考慮線上線下融合，在應達到的基本知識、能力和素質目標之外，專門制定體現學生線上學習的能力與素養目標，即：具有搜集線上學習資源的能力，養成自主學習、終身學習的習慣，能根據科技進步與技術發展不斷學習CAD 制圖新方法與新技術，為從事設計、生產、研究等各種專業工作打下良好的基礎。另外，在課程總目標和分目標的設置上，充分考慮課程思政，在學習過程中讓學生養成認真負責、嚴謹細致的工作態度和作風，牢固樹立標準化意識和責任意識，具有良好的職業道德和勇于創新、愛崗敬業、精益求精的工程師素質。線上線下融合的化工制圖與CAD 課程目標設置如下：

課程總目標：形成較強的空間想象能力和空間思維能力，具有圖解空間幾何問題的能力；能運用現代繪圖方法與技能，貫徹國家標準與行業規范，正確、完整、清晰地繪制和閱讀專業圖樣，規范展示設計成果，并能用圖紙與同行就專業問題進行交流與協作；養成認真負責、嚴謹細致的工作態度和作風，建立工程意識和職業意識，樹立終身學習、可持續發展的觀念。

課程目標1：構建空間想象能力和空間思維能力，能正確、熟練地運用正投影、基本視圖和其他輔助視圖的概念及投影規律繪制和分析物體的視圖，并能用剖視、斷面、局部放大等常用的視圖表達方式完整、正確、清晰、簡練地表達物體的結構形狀。

課程目標2：能夠描述零件圖、裝配圖、化工設備圖和化工工藝圖等專業圖樣的作用、基本要素、表達方案和布局方法，根據行業規范和技術要求繪制和閱讀工程圖樣，并在繪圖過程中貫徹國家標準中有關圖紙幅面、格式、比例、圖線和尺寸標注等方面的基本規定。

課程目標3：熟悉AutoCAD 等現代繪圖軟件的特點、優勢及局限性，能應用AutoCAD 的基本繪圖與編輯命令、圖層、文字注釋、尺寸標注、圖塊等功能，熟練繪制有一定復雜程度的專業圖紙，規范展示設計成果，并能與同行通過工程圖紙順利地進行交流與協作。

課程目標4：養成耐心細致的工作作風和嚴謹認真的工作態度，牢固樹立標準化意識和責任意識，具有良好的職業道德和勇于創新、愛崗敬業、精益求精的工程師素質；

課程目標5：具有搜集線上學習資源的能力，養成自主學習、終身學習的習慣，能根據科技進步與技術發展不斷學習CAD 制圖新方法與新技術，為從事設計、施工、生產、研究等各種專業工作打下良好的基礎。

2 課程目標對畢業要求的支撐

在工程專業認證的通用標準中，規定了工程專業學生畢業時須達到的工程知識、問題分析、設計/ 開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習等 12 個畢業要求[5]。通常這12 個畢業要求又分解一系列的畢業要求指標點，每一個指標點由若干課程支撐，以滿足畢業要求的達成。以宜賓學院應用化學專業為例，對應12 個畢業要求，分解了32 個指標點，化工制圖與CAD 課程的5 個課程目標對設計/開發解決方案、使用現代工具、職業規范、溝通、終身學習等畢業要求中的5 個指標點形成支撐，特別學生線上學習能力和素質課程目標的達成，對畢業要求中的終身學習指標點“能夠認識到自我探索和終身學習的必要性，養成自主學習和終身學習的良好習慣，具備適應科技進步與技術發展的能力”形成高支撐。化工制圖與CAD 課程分目標對畢業要求指標點的支撐如表1 所示。

表1 課程目標對畢業要求指標點的支撐矩陣

3 課程內容

化工制圖與CAD 課程內容分成三大模塊：工程制圖基礎模塊、CAD 繪圖模塊、化工專業圖紙模塊[6]。在課程教學設計上，每一模塊都設計有線上學習和線下學習內容。

工程制圖基礎模塊包括“緒論”“制圖的基本知識”“投影法與基本視圖”“形體的生成與視圖表達”“機件常用的表達方式”“零件圖”等課程單元，通過該模塊的學習，使學生明確化工制圖與CAD 課程的性質與任務，樹立對本課程的正確學習態度，掌握學習本課程的方法。在掌握機械制圖和技術制圖國家標準的基本規定基礎上，能夠根據物體的形狀和結構特點，運用基本視圖的形成及投影規律以及剖視圖、斷面圖、局部放大圖等常用的視圖表達方式，正確分析和確定空間形體的視圖表達方案，并能正確的繪制和識讀圖形。本模塊將制圖最為核心的知識點在課堂上講授，制圖的標準和規范性文件、核心知識延展出來的其他知識點，讓學生進行線上自主學習。

CAD 繪圖模塊中，主要包括“基本圖形的繪制和編輯”“復雜圖形的繪制與編輯”“化工專業圖樣的CAD 繪制”等課程單元。通過該模塊的學習，使學生熟悉AutoCAD 軟件的特點，能熟練使用基本繪圖和修改命令，利用對象捕捉、對象追蹤、夾點編輯等功能，繪制和編輯基本圖形和復雜的圖形，能夠熟練使用AutoCAD 軟件進行化工制圖操作，規范展示化工設計成果。本模塊中，對于AutoCAD 基本的繪圖、編輯命令，讓學生通過線上自主學習的方式進行，學生們可以根據線上視頻的講解，邊看邊練，能很好地達到熟悉AutoCAD 基本命令的目的。對化工專業圖樣，以項目驅動的形式進行教學，主要通過三種典型的化工圖紙繪制，讓學生掌握專業圖樣的CAD 繪圖。

專業圖紙模塊主要包括化工設備圖、工藝流程圖、設備布置圖、管道布置圖等單元。通過該模塊的學習，使學生學會闡釋各種化工專業圖紙的種類、作用、內容和表達方法，能按照標準和技術規范繪制和閱讀常見的化工專業圖樣。該模塊主要采用項目驅動和線上學習相結合的方式來完成，結合CAD 繪圖模塊中的“化工專業圖樣的CAD 繪制”課程單元，以課程作品的形式展示學習成果。

根據產出導向的工程認證理念，每一部分課程內容要對課程目標提供支撐，課程目標的達成要靠各課程單元的實施來實現，每一個課程分目標，由多個課程單元在完成整個教學周期中所有教和學的活動后實現。化工制圖與CAD 各課程單元的學時、教學方式以及各課程單元對課程分目標的支撐如表2 所示。

表2 課程教學內容及對課程目標的支撐矩陣

4 課程考核與評價

線上線下融合的化工制圖與CAD 課程考核，為了很好地跟蹤、評價學生的線上學習效果，每次線上學習結束后，進行線上測試，來評價學生的線上學習成效，以便能對學生掌握情況不是很好的知識點及時在線下進行講解和補充。課程總的考核與評價方式及對課程目標的支撐設計如表3 所示。

表3 課程考核與評價方式及對課程目標的支撐

化工制圖與CAD 課程這種考核設計打破傳統的主要以期末考試成績來評價學生的考核方式，重視過程性評價和表現性評價，能把學生對專業圖紙、CAD繪圖的掌握情況，以及工程制圖基礎知識在專業圖紙中的應用情況真實地反映出來，真正衡量學生的綜合繪圖水平，突出學生的獨立設計創新能力，強化工程人才的應用創新能力培養。

5 結語

線上線下混合式教學模式是“互聯網+”背景下教學改革的熱點，作為教與學“指揮棒”的課程教學大綱，對線上線下混合教學的理念進行重構迫在眉睫。本文以化工類專業的技術基礎課—化工制圖與CAD 課程為例，從課程目標設置、教學內容與實施、課程考核與評價等方面著手，構建出線上線下融合的化工制圖與CAD 課程教學大綱，更好地為該課程的線上線下混合式教學服務。