卓越工程师培养中采矿CAD课程教学改革与实践

●李伟 代少军 陈刚

卓越工程师培养中采矿CAD课程教学改革与实践

●李伟 代少军 陈刚

基于采矿卓越工程师的培养，针对《采矿CAD》的课程性质，从教学中面临的主要问题出发，提出了CAD与采矿专业密切结合、加强实践应用环节、优化教学方法和构建“三位一体”的复合型教学体系等改革措施，在实践中提高采矿卓越工程师培养质量。

卓越工程师 案例双向驱动 复合型教学体系 专业综合素质

一、引言

卓越工程师的培养教育旨在造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，着力提高高校学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。采矿行业作为传统产业是卓越工程师实施的重要领域之一。采矿卓越工程师的培养以现场工程师、设计工程师和研究型工程师为目标。CAD作为当代杰出的工程技术，已广泛地应用于矿山领域，是卓越工程师培养中必须掌握的重要环节，尤其是针对设计工程师培养，是必备的关键内容。采矿行业对具有较高CAD应用技能的复合型专业人才的需求量大增，要求具备综合实践技能和专业综合素质，教学模式需由“单一的绘图教学”向“复合应用型教学”转变。

二、采矿CAD课程性质

采矿CAD是采矿卓越工程师培养中的必修课程，涉及矿井采掘工程、矿图、矿井设计等多门学科，与采矿专业结合较为紧密，具有较强的专业性和实践性。因此，要求学生课前必须具备采矿学、采矿制图、采矿设计等专业基础，同时在学习CAD过程中培养运用专业知识的能力。该课程直接服务于后续的课程设计、毕业设计，其知识体系是现场工程师、设计工程师及工程技术人员的必备内容，掌握该课程对提高卓越工程师专业综合素质，毕业后快速胜任工作岗位具有重要作用。

三、教学中面临的传统问题

1.不能密切与专业相结合。一些学生习惯性地认为采矿CAD主要是“AutoCAD”，只要掌握足够多的绘图命令，提高上机操作速度，学习这门课就达到效果了，从中忽略了专业要求、制图规范和采矿设计等方面的专业综合知识。这是学生对课程性质及其重要性认识不足造成的。

2.应用环节薄弱，专业知识运用能未能力提高。对于CAD绘图方面的理论与实践掌握较好，但所绘图形的技术参数、规范性等不能满足采矿设计要求，出现专业性错误，表现出对专业知识不能够正确应用等问题。

3.教学模式陈旧，方法单一。课堂理论授课与上机实践分开进行，学生对课堂知识掌握缺乏时效性；引入常规图形案例较多，采矿案例图形引入较少，缺少掌握专业综合知识的支撑环节。

4.教学内容体系亟待完善。教学内容体系在系统性、有机性、专业性等方面亟需完善，直接适合采矿专业的CAD教材版本较少，已有版本的教材通用CAD知识内容比重较大，在采矿专业中的应用体现较少，两者缺少融合。虽然采矿CAD软件二次开发较早，但通识内容体系的建立却较晚，且远不如机械CAD等完善。针对采矿卓越工程师培养，必须建立完善适用的教学内容体系，出版优秀教材。

四、教学改革措施实施

针对教学中存在的问题，为培养实践能力强、专业综合素质高、快速适应现场岗位需求的卓越工程师，以黑龙江科技大学采矿卓越工程师培养为例，课程改革采取了如下措施：

1.提高学生对课程认识，密切与专业结合。采矿CAD是一门综合性的专业课程，它立足于采矿专业，利用CAD技术提高绘图效率、体现设计意图和工程标准，最终服务于采矿专业。学习该课程对巩固专业知识、提高运用能力具有重要意义，有利于增强学生的专业综合素质。教师在加强引导的同时，教学中更要注重采矿专业知识的深化和应用，让学生认识到CAD技术不仅是采矿设计和绘图的重要工具，更是采矿设计思想和专业知识应用的表达。采矿CAD必须以专业为支撑并服务于专业，不仅要掌握CAD技术，重要的是要掌握采矿CAD所包涵的综合性专业知识体系。

2.加强实践应用环节，提高应用能力和创新能力。实践教学环节要求学生运用各种知识，发挥多年来获得的各种能力，在实践中解决各种问题，具有实践性、综合性、探索性等诸多特征。它对于培养学生实践与理论相结合，培养学生的应用能力、创新能力、独立分析解决问题的能力有着重要的作用，实践教学的效果也直接影响着人才培养目标的实现。对此，将教师操作演示教学与学生动手实践的任务量按1∶1配比，操作对象为典型采矿图形或采矿设计，同时也包括教师操作演示内容，做到学练结合，实时掌握。为达到更好的上机实践效果，建立经典的采矿图形库和设计素材库，从中选取作为学生的实践素材，达到绘图、设计、专业知识应用等多元化实践要求，并对实践效果加以检验，促进学生专业综合素质提高。

在实践中展开探索性问题分析，培养学生创造性思维，提高应用能力。例如学习圆弧和圆的绘制时，示范底板三心拱或顶板三心拱巷道断面，与同学互动完成任意三心拱的精确绘制，按照三心拱的绘制规则，确定辅助三角形内角平分线的交点是绘制三心拱的关键环节。常规做法是采用构造线绘制角平分线求得交点，但学了该节内容知识，可用绘圆命令直接绘制出三角形的内切圆，圆心即为三角形内角平分线的交点，该方法较为简捷，是对绘圆命令的引申和创新应用。在操作演示过程中让学生透彻理解绘圆命令所起的关键作用，同时探究其他绘图方法，并评判其优劣，由此启发学生思维，灵活应用所学知识，培养解决问题能力、应用能力和创新能力。

3.优化教学场景和教学方法。采用多媒体机房教室授课。教师利用多媒体操作演示教学，学生跟随教师的讲授和演示，实践操作，绘图方法、绘图技巧课上实时掌握。

授课中采用案例双向驱动教学法提高学生的专业综合素质。案例正向驱动教学法是选择经典的采矿专业图形，实践操作教学，在演示绘图方法、绘图命令、绘图技巧的同时，解析图形中内含的专业知识、设计思路。该教学方法给学生创造了感性认识条件，使学生容易理解和掌握绘图知识以及所渗透的专业知识，是达到教学目标的有力途径。案例逆向驱动教学法是以往届课程设计、毕业设计以及现场工程实际中出现的不规范设计为例，或将容易发生的错误预设于案例之中，让学生发现问题，找出错误，直接领会专业知识在具体实际中的正确应用，同时在以后的相关应用中起到对问题和错误的防范作用。教学中以某一存在问题的工程图作为逆向驱动案例，让学生找出错误和不规范之处。其中包括如哪些地方是专业性错误，哪些地方不符合采矿设计规范，哪些地方是设计与施工冲突，哪些地方是绘制错误等。在此案例的互动过程中，学生注意力集中，进入积极思考和全面分析状态，对图形绘制、设计表达、专业知识应用等进行多角度思考，由此促进学生多元化学习，提高专业知识综合应用能力。

案例双向驱动教学法具有较好的引导和启发作用，便于发挥学生的想象力，激发学习兴趣。在案例教学中以正向驱动为主，适当结合必要的逆向驱动教学能达到更好的效果。

4.立足于复合层面的教学，构建完善的教学内容体系。教学内容体系的建立是改革的基石，是教学改革中所要完成的重要环节，对提高卓越工程师培养质量发挥着基础性作用。新的教学内容体系采用了“三位一体”的复合型模式，即CAD绘图方法与技巧、采矿设计、专业知识渗透三者相结合。其直接宗旨是提高卓越工程师的专业综合素质，结构模型如图1所示。

图1 复合层面教学结构模型

立足于“三位一体”的内涵思想，教学内容体系在新版教材《采矿CAD绘图实用教程》中作了重要体现，为完善教学内容体系，继续优化、修订教材。

五、结语

采矿CAD教学改革实施效果在卓越工程师班级后续的课程设计和毕业设计中得到检验，设计质量与历年相比明显提高；跟踪毕业生，现场反馈效果较好，缩短了新工作岗位的适应期。采矿CAD教学改革与实践在卓越工程师培养中起到了实效性作用，促进了人才培养质量提高，特别是在提高专业知识应用能力和专业综合素质方面发挥了重要作用，同时对学生走向工作岗位具有引领和桥梁作用。采矿CAD教学改革措施不仅适合于采矿卓越工程师的培养，也适合于广义范畴的高级应用型人才培养，同时为相关专业的课程改革提供了借鉴和参考。

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（作者单位：黑龙江科技大学矿业工程学院 黑龙江哈尔滨 150022）（

责编：贾伟）

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黑龙江科技大学教研项目(JY2013-04)]