安全工程特色计算机辅助设计教学改革

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摘要：结合山东科技大学安全工程特色专业的背景和《计算机辅助设计》的课程特点，本文指出了当前教学中存在的问题，并有针对性地对教学内容和方法进行改革和实践。在教学内容上，注重结合专业性质精选内容，优化知识结构，知识点的讲解注重问题反馈；在教学方法上，采用案例教学法，注重互动启发式教学和上机练习的有效结合；考核方式上，注重过程考核，在实践中也取得了良好的效果。

关键词：计算机辅助设计；安全工程；教学改革

一、《计算机辅助设计》的课程地位、作用及存在问题

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）是高校工科专业的基础课程之一，改变了传统手工制图效率低下、周期长和不利于保存修改的缺点，广泛应用于机械、建筑、矿山及能源、交通等大部分工科专业教学中。安全工程专业是一个多学科交叉融合的典型应用型专业，对学生的实践能力要求较高，计算机辅助设计则为安全工程专业毕业生从事工程设计、安全施工设计等所必须掌握的技术之一。因此，该课程已被列为安全工程专业人才培养方案中的基本要求之一。山东科技大学安全工程专业具有30多年的发展历史，培养了大批优秀的安全工程技术人才，并于2012年和2015年两次通过国家工程教育专业认证。通过多年的探索与研究，我校安全工程专业已形成了具有自身特色的专业教学体系。其中，计算机辅助设计是安全工程专业的一门专业基础课，工程图纸设计涉及矿山、岩土、交通、机械及建筑等多个行业领域，对应用型工科专业学生来说，其重要性不言而喻。对培养安全工程专业学生对复杂工程问题的设计、制图、综合设计等利用CAD解决实际问题能力，具有重要的作用。但该课程在教学过程中也存在一些现实问题，主要表现在以下方面。1.传统教学模式严重影响教学效果。由于该课程应用性强，理论知识比较枯燥，而当前大部分的AutoCAD学习是在教师灌输式的状态下被动学习软件本身的操作，无法掌握软件设计工程实物技巧，且只能熟悉基本操作，难以真正将课堂知识应用于工程实践，提高其设计、绘图能力。2.该课程缺乏合适的教材。目前高校普遍使用的教材是偏向机械类的制图系列教材，或者是行业性较强的专门教材。计算机辅助设计是安全工程专业的基础课，学时较少且应用性较强，缺乏符合工业安全的工程背景、通用性较强的合理教材，只能选取较为接近方向的参考教材，严重影响了教学效果。3.上机学时有限。从课程设置上说，目前高校安全工程专业该课程大多是32学时。其中，上课学时占到三分之二以上，主要是教师对命令的讲解，内容理论性较强。这就造成上机时间减少，导致学生无法进行综合性项目的练习，只能局限于部分命令的操作，严重阻碍了综合绘图及动手设计能力的提高。因此，针对上述问题，本文结合近年来安全工程《计算机辅助设计》的教学情况分析，对该课程进行教学改革与实践研究，旨在提高学生的学习主动性，更好地将所学知识应用于工程实践。

二、课程教学改革与实践

（一）课程教学内容改革

1.结合安全工程专业性质精选内容，优化知识结构。目前各高校开设的《计算机辅助设计》课程，同时涵盖了二维和三维图形的绘制、编辑及标注等内容，但在实际教学中授课学时有限，不能面面俱到。因此，应根据安全工程专业学生的培养方向精简理论，精选内容，对不同方向的同学有针对性地进行讲解。如矿山安全方向，可以侧重井下巷道断面、通风网络图等；建筑安全方向，可以侧重工程建筑结构等方面的讲解和设计。这种针对方向、结合专业特色的知识结构，能够优化课程体系，使学生将课程学习与将来的就业方向相结合。2.知识点讲解注重问题反馈。课堂教学结合工程案例进行，对案例中用到的绘图、编辑等命令进行讲解和演示，讲解过程中注意结合每一图例用到的工具栏中的命令，注意快捷键和图形控制命令等的综合使用，将这些合并入案例中，并注重学生上机时的问题反馈。上机时的问题，主要是对课堂知识点讲解的操作命令不够熟悉，不能结合命令行提示进行下一步操作，应注重通过上机中的问题引导学生进行命令操作，提高绘图效率。

（二）课堂教学方法改革

1.运用案例教学法，预设工程问题。由于《计算机辅助设计》是一门操作性、实践性较强的课程，单纯的课堂教学难以让学生的实际绘图和设计能力得到较好的提升，因此在教学过程中，结合专业工程背景，教师精心选择工程实例，预设相关问题，引导学生开动脑筋，寻求通过计算机辅助设计来解决工程图纸的方法。同时，教师注重引导学生，提供解决问题的思路，对绘图方法不做明确性、结论性的统一指导。同时，在问题的选择上，可以结合生产实践或科研课题来进行，注意根据课程要求控制难易程度和学生的兴趣点。2.互动启发式教学和上机练习的有效结合。启发式教学有利于培养学生的思维能力和操作技能。在课堂知识的内化过程中，教师要引导学生进入正题，通过启发的方式增强课堂教学的互动性。可以采用课堂讨论等各种互动交流方法，教师选定某一主题，学生以5—8人为一组进行讨论设计和绘制方案，各组间也可以交流切磋，增强互动效果。最后，教师对各组情况进行点评和指导，形成某一工程综合图例的多种方案。同时，这一过程可以和上机练习有机结合，根据讨论分析和教师点评结果，由学生进行上机实现。

（三）考核及成绩评定的改革

该课程的传统考试方式是按照笔试的方法，但课程本身的实用性表明：该方法无法真实体现学生的实际动手能力，过于简单和僵化。因此，有必要对课程考核及成绩评定进行改革，这是由课程的自身特点决定的。具体来说，采取“总成绩=平时成绩+图形设计+上机综合制图考试”的方式来考核学生成绩。其中，平时成绩主要包括课堂问题回答及出勤情况；图形设计是在学期主要绘图操作讲解结束后，距结课还有2—3周的时候，教师向学生布置一项综合工程图形设计作业，该作业应明确设计图形的格式、要求及提交时间等信息；上机综合制图考试，是最后结课后的闭卷考试模式。最后，综合上述三项评定对学生的总成绩给出量化分数。该方式既可以促使学生全面掌握专业知识，又能使其动手设计、绘图等工程应用能力得到根本的提高。

三、结语

对安全工程专业《计算机辅助设计》课程的教学改革与实践研究表明，改革后该课程的教学效果得到了提升，存在问题也得到了解决，学生对工程图纸的计算机辅助设计工作表现出浓厚的兴趣，进而由被动学习变为主动探索的状态。当然，该课程教学改革是一项长期的课题，随着专业知识和计算机水平的提升，教学方法和手段会不断深入的更新，课程教学体系也将更为完善。

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作者:黄冬梅 刘音 徐春晓 单位:山东科技大学矿业与安全工程学院 矿业工程国家级实验教学示范中心