面向化工专业的《工程制图与CAD》教学改革与实践

李秀华， 王 凯，余 杰

（赤峰学院 化学化工学院，内蒙古 赤峰 024000）

面向化工专业的《工程制图与CAD》教学改革与实践

李秀华， 王 凯，余 杰

（赤峰学院 化学化工学院，内蒙古 赤峰 024000）

《工程制图与CAD》是化学工程与工艺专业的一门专业基础课，实践性强.根据该课程本身的特点，选取针对化工专业的课程内容，将“启发式教学、形象化教学、角色转换式”教学方法引入课堂，并对考核方式进行了改革，教学效果显著.

工程制图；CAD；教学改革

《工程制图与CAD》是为理工科各专业的本科生开设的一门必修的技术基础课程.学生通过学习绘制和阅读工程图样的原理和方法，培养工程意识和形象思维能力.在日常教学活动中，我们以培养应用型化工人才为目标，在充分考虑赤峰学院化学化工学院化学工程与工艺专业的特点基础知识，结合个人授课过程发现的问题，针对学生在毕业设计中的化工设备和工艺流程图纸绘制质量不高的情况以及用人单位的调研结果，在综合分析的基础上，本文从教学内容、教学方法及考核方法等方面对《工程制图与CAD》课程进行初步的改革并实践，目的转变教师的角色，激发学生的学习的积极性，提高学生的参与度，确保教学目标的完成，真正提高教学效果.

1 根据化学工程与工艺专业培养目标选取教学内容

根据我校化学工程与工艺专业培养目标对教学内容进行了优化重组，即使在短学时内，全面讲授课程内容，有针对性地抓重点.为了加强知识的实践性和工程性，我们将教学内容分为课堂教学内容（45学时）和上机内容（18学时）.

在教学内容上有针对性抓重点，强化课堂的设计.课堂教学内容主要包括制图基本知识、投影基础、组合体、化工设备图、化工工艺图和Autocad绘图等六个部分.制图基本知识主要包括尺寸标注、几何绘图和平面绘图等部分；投影基础主要介绍投影法、三视规律、点线面的投影；组合体主要包括组合体的形体分析、三视图的画法、阅读组合体的方法等内容；化工设备图主要结合《化工原理》和《化工设备机械基础》等课程中的内容，主要讲解化工设备的结构特点，化工设备常用标准件的结构及绘制要点，化工设备图的阅读方法；工程形体的图样画法；化工工艺流程图主要结合《化工工艺学》的典型工艺流程进行讲解化工工艺流程图的画法和阅读方法，化工设备布置图画法和阅读方法、管路布置图的作用和内容.CAD的讲解中主要介绍CAD的基本知识，常用的绘图与编辑命令，文字标注和尺寸标注的方法，用具体实例讲解利用CAD绘制化工设备图及工艺流程图.由于化工设备图和工艺流程图在其他理论课中接触的也比较多，我们将进行略讲.通过对课程教学内容的优化，真正的做到知识点精而不少，有利于学生打好工程制图的基础.

2 采用多种教学方法和教学手段，提高教学质量

《化工制图与CAD》是一门工程性和实践性较强的课程，为了提高教学质量，我们灵活采用了启发式教学、形象化教学、角色转换式等多种先进教学方法，激发学生学习的积极性，促进其主动思维，培养学生自主学习意识.

2.1 启发式教学法

课堂讲授中，注重启发式教学，引导学生掌握知识要点和应用方法，启发学生从中发现问题并寻求解决问题的答案，教给他们具体的学习方法,注重掌握分析思路，注重实际应用.例如启发式教学方法在截切体、尺寸标注和化工设备图教学内容的应用.（1）截切体的学习是对前面三等规律的综合利用，根据已学的投影基础、平面立体投影和曲面立体投影的知识，提出问题，如截切体是如何形成的？截切线有何特点？如何求取截交线？进一步深入地分析出，求截交线的一般步骤？平面立体截切和曲面立体的截交线有何区别？怎样在图纸上表达截切体？启发学生带着问题去学习截切体的画法，更易于集中学生的注意力.（2）在对尺寸标注的讲解上，展示一张简单的含有尺寸标注的零件图，给学生提出问题，尺寸标注有那些要求？每个尺寸有什么作用？尺寸怎样进行分类？尺寸标注有那些基本规则？通过设置这些问题让学生真正的理解尺寸标注的重要性，掌握尺寸标注.（3）通过多媒体课件向学生展示一张完整的化工设备的图纸，让学生自己总结这张图纸中所涉及的知识点，通过设置问题的方式引导学生，比如一张间歇式反应器的图纸可以给学生提出这些问题，该设备的名称是什么？图样上采用了多少个基本视图？还有其他什么视图，各视图采用了那些表达方法？主视图采用剖视和多次旋转画法的目的是什么？图样上采用剖视图的目的是什么？设备上的人孔的作用是什么？通过设置这些问题，引导学生学习一张完整的化工设备图包括以下的基本内容：一组视图、必要的尺寸、管口表、技术特性表、技术要求、明细栏和标题栏，使学生从整体上掌握一张完整化工设备图纸包括的内容，然后在针对每一项内容进行详细的分析，易于学生对内容的理解.

2.2 形象化教学法

对教学重点和难点或比较抽象的空间，我们采用了多媒体技术对其三维实物模型进行展示.比如学生普遍感觉学习比较困难的组合体内容，首先通过PPT形象地展示出实物的三维图（图1），运用形体分析法，把复杂机件形状合理分解为若干个简单的基本体(图2)，把问题简单化，使其更形象地展示给学生；易于学生搞清楚各部分是属于那种组合方式，各部分上下、左右、前后的相对位置关系.对于课程中难以描述的内容和空间几何关系，充分利用PPT课件、视频资料和Flash等进行讲授，使其整体或局部可视化.通过形象化的教学方法，把化工制图的抽象概念形象化，避免了枯燥的描述，增加了课堂信息量，提高了学生的空间想象能力，课堂的教学效果显著.

图1

图2

2.3 角色转换式法

角色转换式法主要是变“教师主导”为“教师引导”，让学生完全成为课堂的主体，教师主要是对学生存在的问题进行指导.为了保证课堂质量同时提高学生的参与度，选用内容比较简单且能充分发挥学生想像能力的章节，比如：在视图的阅读中，讲解两个视图不定性时，可以提出（如图3）的主视图和俯视图，让学生独立地去讨论立体图的形状，并要求学生仔细阐述自己的观点，综合每位同学的观点得出不同的画法（如图4），最后由教师和学生一起总结，得出最优答案，从而加深学生对图形的理解，锻炼学生的自学能力.在讲解阅读化工设备图时，教师先讲解阅读化工设备图的基本要求，阅读化工设备图的方法和步骤，怎么阅读化工设备图.出示一张化工设备图，让学生去讲解，教师再对学生的讲解情况进行评价，指出学生讲解过程中存在和遗漏的问题，更易于学生去发现自己在读图方面的不足之处.通过学生详细讲解分析和老师的点评后，让学生将各部分的内容加以综合归纳，从而得出设备完整的结构形象，进一步了解设备的结构特点，工作特性、物料的流向和操作原理等.

图3

图4

2.4 实践性教学

《工程制图与CAD》是一门实践性很强的课程，在教学过程中比较注重视图规律的基础理论教学，往往造成理论与实践的脱节.为了增强这门课的实践性，提高学生的空间思维能力，一方面我们通过Flash、视频资料和设备模型等方式，展示一些化工设备的整体构造和内部结构，在绘制这些设备图之前，对化工设备有整体印象.另一方面，我们讲解这门课程之前，进行认识实习，走进化工企业，现场了解各种化工设备，比如反应器、换热器、塔器等的结构特点.了解所参观化工企业工艺流程的设备数量、名称和位号；了解工艺物料和辅助物料的工艺流程；了解仪表控制点情况；了解阀门种类，作用，数量等；现场学习化工生产车间的设备布置及管道布置.总之，通过实践性教学环节，解决学生了对化工设备图中某些结构理解困难的问题，对化工生产的工艺流程等增强了感性认识，学生的空间想象能力和形象思维能力能得到更好的培养.

3 加强CAD操作实践锻炼

AutoCAD软件是当前应用最广泛的绘图软件之一，广泛应用到建筑、冶金、化工、土木等多个行业.目前已成为工科院校学生从事专业设计的一项基本工具.该软件在绘图和编辑上具有强大的功能，将其应用到化工制图中，能够激发学生学习的兴趣.通过CAD的上机操作，能够帮助学生理解理论课上讲解的视图规律，并将这些绘图技术应用在化工设备图和化工工艺流程图的绘制上.在CAD的讲解中，老师首先对软件的主要功能和工作界面进行讲授，然后介绍常用的绘图命令、编辑命令、文字标注与尺寸标注等基本操作，通过边讲边练掌握这些常用的命令；熟练掌握基本操作后，绘制零件图、化工设备图及化工工艺流程图，真正做到用CAD绘制工程图样.在CAD操作的练习中，更多给学生强调规范、准确、合理，针对学生绘图过程中出现的疑问予以及时的解答，同时对个别基础较差的同学进行强化辅导.

4 构建合理的考核评价体系

《工程制图与CAD》这门课程的操作性和实践性很强，由于化工设备图和化工工艺流程图相对比较复杂，学生缺乏学习自信心，甚至有部分学生消极对待.为了调动学生的学习积极性，提高学生的实际操作能力，构建合理的考核评价体系.该门课程的考核分为课程考核和CAD操作技能考核，其中课程考核包括期末试卷的考核、课堂学生回答问题的情况，作业的完成情况，学生出勤率等进行考核.课程考核比例采取试卷占50%，出勤和作业占20%，CAD上机操作占30%.为了进一步提高学生对CAD操作技能积极性和参与度，每次随堂测试都对新学内容的掌握程度进行考核，考核包括绘图任务完成质量和绘图速度的考核，通常每个绘图任务设置为5分，完成正确且用时最短的前五个同学能得到满分，若发现一处错误，扣除0.5分；其余同学的完成分数随所用时间依次递减，目的使学生更熟练地掌握CAD这门操作技术.最后的期末考试要求学生在计算机上完成化工设备图和化工工艺图的绘制，目的让学生掌握CAD的各种操作命令，进行一次全面且理论联系实践的考试.从学生的CAD的操作的成绩上看，学生基本能掌握CAD中基本绘图命令和编辑命令的使用，大部分学生对这个软件在课下进行了实战演练.

5 结语

《工程制图与CAD》作为化学工程与工艺的一门专业基础课，具有很强的实践性，其主要任务是让学生掌握绘图的三视规律，化工设备和化工工艺流程的绘图和读图能力及计算机绘图能力.为了适应学校目前提出的“培养应用型人才”的发展战略，我们通过对教学内容、教学方法和考核方式等进行了初步的探索，学生普遍对这门课产生了兴趣，大部分学生在这学期的教学中能掌握比较完整的绘图知识体系，基本上能够满足现代社会对化工绘图人才的要求.

〔1〕王小雨.《化工制图及CAD》教学改革与初步实践[J].广东化工,2014,41(21):239-340.

〔2〕彭琳，刘洪博.《化工制图与CAD》模块教学法探索与实践[J].广州化工,2013,41(24):164-165.

〔3〕李延升.少学时化工制图与CAD课程的教学探讨[J].广东化工，2010，37(8):222-223．

〔4〕吴洪特,于兵川,尹先清化工制图课程考试方法改革的研究与实践 [J].化工高等教育,2005(2): 101-102．

G642

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1673-260X（2017）02-0185-03

2016-11-21

内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZC16252）