《安全工程CAD》课程教学综合改革研究与实践*

马德仲刘凯辛任锁丁文飞

（1、哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150080 2、哈尔滨华德学院通信工程系，黑龙江哈尔滨150025）

《安全工程CAD》课程教学综合改革研究与实践*

马德仲1刘凯辛1任锁1丁文飞2

（1、哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150080 2、哈尔滨华德学院通信工程系，黑龙江哈尔滨150025）

《安全工程CAD》课程是培养安全工程专业毕业生计算机辅助设计能力的核心课程。文章针对传统教学方式存在的不足提出相应的改进措施：课程体系上，注重本课程和其他课程之间的联系和衔接；教学内容上，强调结合专业背景，面向实际应用；教学方法上，应用“教、学、做”一体化、翻转课堂等方法；考核方式上，注重能力考核、过程考核。

安全工程；计算机辅助设计（CAD）；翻转课堂

引言

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作［1］。它改变了传统手工绘图效率低、质量差、周期长、不易于修改的缺点，广泛应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等众多领域［2-5］。

计算机辅助设计为安全工程提供了有力的技术支持，是安全工程专业毕业生从事工程设计及安全技术设计工作所必须掌握的设计手段之一［6］。因此，计算机辅助设计能力已被列为安全工程专业人才培养方案中培养工程技术人才的基本能力要求之一。

《安全工程CAD》是实现计算机辅助设计能力培养目标的核心课程，具有很强的实践性和综合性要求，尤其注重学生动手能力的培养，与其他专业基础课程相比具有明显的区别［7］。如果按照"理论为主，实践为辅"的传统的教学方式授课，教师以在课堂上讲授CAD技能为主，很难顾及学生对该课程实践的理解和掌握程度，而学生也会对该课程失去应有的兴趣和重视程度。要想让《安全工程CAD》课程真正发挥培养学生计算机辅助设计能力的核心作用，就需要从课程体系、教学内容、教学方法和考核方式等多个方面进行综合改革。

一、存在的问题分析

目前，《安全工程CAD》课程教学环节中存在的问题主要有以下几个方面：

（一）课程体系上的问题

以往由于对培养安全工程专业毕业生计算机辅助设计能力的重视程度不足，仅仅把《安全工程CAD》作为一门讲授计算机绘图知识的课程，导致本课程相对独立，缺少与其他专业课程的联系和衔接，与整个课程体系脱节。

（二）教学内容上的问题

以往《安全工程CAD》课程的教学内容以讲授AutoCAD软件应用为主，专业特色不明显，缺少针对安全工程专业特点的教学案例，导致学生缺少学习动力和兴趣。

（三）教学方法上的问题

以往《安全工程CAD》课程的教学方法以教师课堂讲授理论课为主，学生上机练习为辅。理论学习和上机练习分离，虽然有学生上机练习的环节，但是讲练脱节，教师与学生交互程度不够。

（四）考核方式上的问题

以往《安全工程CAD》课程采用传统的考核方式，注重期末考试，通常是期末笔试成绩占70％，平时成绩占30％；将期末考试作为考核的重点，这并不太适合这门课程的特点。

二、改进措施

针对上述问题，文章提出如下综合改革措施：

（一）课程体系上的改革

要实现培养安全工程专业本科生计算机辅助设计能力的人才培养目标，仅凭一门课程是无法实现的。《安全工程CAD》不应该是独立的，而应该与其他课程相结合，形成完整的能力培养的课程体系。课程体系中包括基础课、专业基础课、专业方向课、实践教学环节，其结构如图1所示。

图1　安全工程计算机辅助设计能力培养课程体系

其中，《安全工程CAD》课程是培养毕业生计算机辅助设计能力的核心课程，其他课程与本课程的关系如下：

1.基础课《工程制图》作为本课程的先导课程，主要介绍识图、绘图的基本理论，基本方法，为进一步学习计算机绘图和辅助设计打下坚实基础。

2.《机械安全》、《特种设备安全》、《消防工程》、《建筑安全》等专业方向课能够为本课程提供应用背景，可以从这些课程内容中提取应用实例，用于本课程的教学，让学生能够学有所用，提高其学习兴趣；反过来，本课程也能够为其他专业方向课提供解决问题的工具，提高这些课程的教学效果。例如：从《机械安全》课程中选取典型的安全装置作为实例，给学生讲解绘制工程图和三维模型的方法；所绘制的工程图和三维模型又可以用于《机械安全》课程中，直观的反应安全装置的结构和原理，方便学生理解。

3.通过技能训练和毕业设计这样的实践教学环节，锻炼学生利用CAD技术解决各专业领域实际问题的能力。例如：在技能训练环节中，开发安防和消防系统图标库，完成安防、消防系统设计图；在毕业设计中，利用CAD技术进行安全装置设计改进等工作。

（二）教学内容上的改革

根据人才培养目标的要求和课程体系的设置，需要对《安全工程CAD》课程的教学内容进行合理的规划设计。

1.在开课伊始，就要注重CAD在安全领域的应用背景的介绍，让学生了解CAD技术在安全领域的应用实例，提高学生的学习兴趣。

2.在讲授绘图技巧、方法时，尽量选择带有安全领域应用背景的实例加以讲解。例如：在讲解“创建块”、“插入块”命令时，可以用《消防安全》课程中的消防栓、灭火器等图标作为实例，让学生能够感到学有所用，增强学习兴趣。这些案例也有助于学生快速的理解相关理论，很快的进入设计状态。

3.除了介绍AutoCAD这样的常用CAD软件之外，还要面向实际应用，进一步介绍3D CAD软件（如SolidWorks、UG等）的相关知识。随着CAD技术的发展进步，三维CAD技术在工程设计中应用越来越广泛，而且三维CAD应用技术不仅仅局限于零部件的三维建模，以三维模型为基础的二维工程图技术、机构运动仿真及结构分析优化等技术也应予以重视。

（三）教学方法上的改革

1.改变学习和练习分离的教学方法，采用边讲解边练习的方式。即将授课地点设在具有投影仪的机房，实现师生每人一机，改善教学环境。教师利用投影仪讲解、演示操作命令时，学生边看屏幕边在自己的电脑上操作练习。教师演示速度不宜过快，要给学生留出充裕的时间去练习刚刚讲授的知识点。学生带着解决实际任务的目标去学习，在做中学，由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列任务，从而得到清晰的思路、方法和知识的脉络。在教学过程中，由兴趣引导着学生在完成任务的过程中自主地去探求知识、获取知识、运用知识，而且教师也能及时分析和解答学生操作过程中所遇到的问题。这样的教学方式能够调动学生的学习兴趣，会取得事半功倍的效果。通过这种互动式的课堂，将理论与实践融会贯通，有利于实现教与学、学与做的一体化，达到较好的教学效果。

2.尝试将翻转课堂教学模式应用于《安全工程CAD》课程教学。翻转课堂是一种可实现教与学全面互动的新型教学模式，主要包含课前知识获取、课堂知识内化和课后知识巩固三个阶段［8］。通过重新分配课堂内外时间：课前，学生先借助视频、讲座以及网上资源完成自主学习；课堂上，师生在一起完成作业、答疑、协作探究和互动交流；课后，学生修改完善项目成果，并在网络教学平台上提交成果，教师批阅修改，及时给予评价及反馈；旨在提高学生自主学习能力、团队协作能力以及对课程知识的综合应用能力。

（四）考核方式上的改革

为了更加公正、客观、全面真实的反映学生在整个学期的学习情况以及调动学生学习的积极性，需要对考核方式进行调整，注重能力考核、过程考核。具体考核方式为如下。

1.期末考试成绩占总成绩50％，重点考察学生能力。采用上机考试的形式，要求学生在规定时间内完成绘图。为避免拷贝、抄袭等情况发生，应建立上机考试题库，考试时随机抽题，保证学生每人一题，独立完成考试内容。

2.平时成绩占总成绩的50％，注重过程考核。主要根据学生上课出勤情况，上机练习效果和平时作业完成情况等给出综合成绩。

三、结束语

《安全工程CAD》课程是培养安全工程专业毕业生计算机辅助设计能力的核心课程，也是一门理论与实践结合性很强的课程。作者结合自身经验，首先分析了当前该课程在课程体系、教学内容、教学方法和考核方式等方面存在的不足；然后，针对这些不足提出了相应的改进措施。这些措施符合现代教育技术发展的趋势，能够改善教学效果，调动学生学习的积极性、主动性，增强学生的动手能力和创新能力。

［1］周晶.计算机辅助设计在展示设计中的应用［J］.甘肃科技，2010，26（4）：49-51.

［2］郝朝瑜，洪林，曾繁慧，等.理论与实践相结合的《安全工程CAD》教学方法［J］.辽宁工程技术大学学报（社会科学版），2013，15（6）：660-662.

［3］苏宏林，浦毅.高职“机械制图与CAD”课程教学改革与实践［J］.中国职业技术教育，2015（26）：22-25.

［4］高锐，高芳，吕国策.高职院校“电子CAD”课程设计实践研究［J］.教育与职业，2014（6）：129-130.

［5］陈英.建筑专业CAD课程的教学改革探析［J］.中国成人教育，2013（23）：165-167.

［6］贾廷贵，曲国娜.《安全工程CAD》一体化教学的探索［J］.科技创新导报，2014（23）：137.

［7］魏连江，陈开岩，吴征艳.安全工程专业《计算机辅助设计》教学改革与实践［J］.现代企业教育，2011（1）：155-156.

［8］李红.翻转课堂教学模式在建筑CAD课程教学中的应用［J］.教育与职业，2016（04）：97-99.

Safety engineering CAD is a core course for training computer-aided-design ability of the safety engineering graduates.Aiming at the shortcomings of traditional teaching methods，this paper puts forward the corresponding improvement measures as follows.In the aspect of curriculum system，the links between this course and other courses should be focused.In the aspect of teaching content，professional background and practical application should be emphasized.In the aspect of teaching method，the flipped classroom and the integrative mode of teaching，learning and practicing should be applied.In the aspect of assessment method，the capacity assessment and the process assessment should be paid attention to.

safety engineering；Computer Aided Design（CAD）；flipped classroom

G642

A

2096-000X（2016）22-0138-02

黑龙江省教育科学“十二五”规划青年专项课题（编号：GJD1215014）

马德仲，哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院安全工程系副主任，副教授，工学博士，主要从事安全工程方面的教学与科研工作。