食品机械工程制图与CAD课程教学改革探讨

韩方凯，张东京，翟科峰，王世雄，徐礼生，张兴桃，高贵珍

（宿州学院 生物与食品工程学院，安徽 宿州 234000）

食品机械设计是食品工程专业高级专门人才最重要的能力要求之一[1,2]。食品机械工程制图是食品机械设计的基础。在食品工程专业人才的培养体系中，将机械工程制图列入专业核心基础课程的位置；食品机械工程制图为后续食品机械与设备及食品工厂设计等专业核心课程的学习打下基础，非常重要。

食品机械工程制图课程要求学生掌握机械制图的基础理论，具备识图、读图和绘图的技术和能力，重点培养学生的形体想象能力、逻辑思维能力，以及创造和设计绘图水平[3]。目前，作为机械设计思想精准表达的辅助，CAD在工科领域如食品工程领域得到广泛的认可。随着科技的发展，传统的尺规绘图已经逐渐地被CAD绘图软件所代替。CAD绘图软件功能日益强大，且种类众多，主要有AutoCAD，CAXA，Solid-Words和Mastercam等，在食品工程专业机械工程制图课程的学习中必不可少[4-5]。

学好食品机械工程制图和CAD这门课程需要较强的逻辑思维能力和空间想象能力[6]。普通高校本科生的学习能力参差不齐，部分学生基础较差，按照传统方法授课时往往收获不到良好的教学效果。针对目前普通高校存在的教学问题，食品专业机械工程制图与CAD课程的教学改革也势在必行。本文以宿州学院为例，就此课程目前存在的问题与相应改革措施展开分析与探讨。

1 食品机械工程制图与CAD教学中存在的主要问题

1.1 课时安排不合理

食品机械工程制图与CAD课程课时安排较少且上机绘图课时比例较小，不尽合理。机械工程制图与CAD是食品工程专业开设的专业核心基础课，涉及到投影理论、绘图的基本知识以及计算机绘图等内容[7]。一般情况下，食品机械工程制图与CAD课程包含理论和上机两部分。机械类工科专业的课时通常在108个左右，非机械专业如食品等工科专业，相对来说课时安排非常少。食品机械工程制图与CAD总共54个学时，其中理论课学时36个，上机绘图学时为18个。可以明显地看出，总学时安排较少且上机绘图学时比例较小。培养学生的绘图能力是机械工程制图课程最主要的任务之一，而绘图能力的提高通常是在掌握理论知识后，通过绘图实践实现的。上机绘图课时比例较小，学生的绘图能力得不到充分的练习和提高，自然不强，这和食品工程专业高级专门人才的培养目标不吻合。

1.2 考核方式安排不合理

上机绘图课成绩在课程考核总成绩中所占的比例较小，考核方式安排不尽合理。传统的食品机械工程制图与CAD课程考核方式以基础理论知识的掌握为主。食品机械工程制图的考核由理论考试成绩、上机绘图课成绩和平时成绩构成，三部分所占比重分别为50%，30%和20%。可以看出，上机绘图课程成绩占比过小，而食品机械工程制图是一门实践性很强的学科，如此考核方式使得学生只注重理论知识的学习，忽视上机绘图知识的掌握以及动手能力的锻炼，导致机械绘图能力薄弱，对于后续学习食品机械与设备、食品工厂设计等专业课程以及工程实践带来一定的难度。忽视实践和食品机械工程制图课程的教学目标背道而驰。

1.3 教学资源短缺

专业教材、教具等教学资源的缺乏，严重影响食品机械工程制图课程的教学效果。传统的食品专业机械制图与CAD课程一般直接采用机械工程类专业教材，教学内容基本一致。从基础知识的传授和基本能力的培养角度看，食品专业选用机械类专业的机械工程制图教材，本无区别。但是，从学生兴趣培养角度来看，就有明显的区别。实际情况是机械工程类专业教材针对机械专业的学生专门设计，并不包含食品相关知识，致使食品工程专业学生缺乏学习机械制图课程动力和兴趣，甚至有部分同学难以理解为什么要学习机械制图这门课程，自然难以获得良好的教学效果。

食品机械制图课程教学中的另外一个现象是教具的缺乏，这也是很多高校普遍存在的问题。由于食品机械制图与CAD课程要求很强的动手实践能力，除了每个人要有一套绘图工具，还需要很多相关立体模具。学生仅仅根据书本上的平面三视图去想象构件的空间结构，需要有一定的逻辑思维基础。不同于简单的图形，只依靠三视图去想象稍微复杂图形的空间立体结构，对大部分学生有一定的难度，这就要求老师必须对每个人单独辅导，单独辅导会耗费大量的时间和精力，严重降低教学效率。

1.4 教学模式陈旧

以大班集体授课、多媒体课件和板书等方法和手段为主要特征的传统教学模式，存在诸多弊端，应用在食品机械工程制图课程的教学中，难以获得良好的教学效果[8-11]。在食品机械工程制图课程的教学中，大班集体授课依旧是我国普通高校采用的主要教学方式。食品机械制图与CAD课程包括很多的基础理论知识，而且这些内容比较枯燥乏味，理解起来较为困难，学生一味地被动接受，在接受知识的同时容易限制自己的思维；另一方面，大班授课，满堂灌输，填鸭式教学使得课堂气氛不活跃，学生主动学习的积极性变差，容易导致学生对课程基本知识的掌握不够充分。上机绘图时，任课教师首先简述实验的原理和方法，学生根据老师教授的方法绘图，部分学生由于理论知识没有及时消化和吸收，往往不懂得如何入手，致使动手绘图能力较差，不能达到实践绘图的人才培养目的。更重要的是，大班集体授课的教学方式使得任课教师难以及时了解每个学生掌握机械制图基础知识的程度，不能做到因材施教。

目前，任课教师在食品机械工程制图课程授课时通常采取多媒体课件和板书相结合的教学手段，且课件较板书多。多媒体课件传授机械工程绘图的基础理论知识和技能，展示的平面图形较多，三维立体较少，部分学生基础差，空间逻辑能力不足以理解较深的内容，难以达到良好的教学效果。另一方面，由于食品机械工程制图课程内容较多，需要充分多的课件进行展示，知识点的闪现和闪离，减少了学生主动思考的时间，这会严重影响学生逻辑思维能力和空间想象能力的培养[12]。

2 食品机械制图与CAD课程改革建议

针对食品工程专业机械工程制图与CAD课程教学中存在的一系列问题，提出解决方法建议。在课时安排方面，不论理论课时还是上机绘图课时均应有所增加，且上机课时的比例应有所提高；在课程考核方式方面，应提高上机考核成绩在总成绩中的比例；针对食品工程机械制图课程专业教材缺乏的情况下，应联合食品领域和机械工程领域专家编写符合食品类人才培养计划的机械工程制图专业教材；针对教具短缺的情况，学校及二级学院应适当加大对食品专业机械制图课程教学资源的投入，尽量满足教学需求。教学模式的改革创新可通过任课教师的个人努力，统筹安排，进行实施，应是广大食品机械工程制图任课教师关注的重点。针对陈旧教学模式的弊端，在微观层面上，从学生课前预习、课中消化和课后总结三个方面提出了改进建议。最终目的是适应现代大学教育，建立高效课堂，提高学生的实践绘图能力，培养高素质食品机械专业人才。

2.1 课前预习

提出以课前观看教学微视频的新方式培养学生对食品机械工程制图课程的兴趣，同时做好课前预习工作。通过整合教学内容，任课教师可根据课程教学大纲提前做好每个章节的教学任务书，任务书要细化每个知识点，力求全面且易懂。对于比较难理解的知识点，整合后做成3～5 min的教学微视频，上传到该课程的网络资源库中，并及时传达上课学生通过学习这些资源进行课前预习。教师的作用不仅仅是知识的输送者，应该是智慧的引路人，能够引领大家主动上网浏览资源，锻炼大家自主学习的能力。此方法对教师的要求比较高，教师在制定教学内容时，要求内容新颖易懂，设计内容和提高学生动手能力相吻合。教学设计可以从食品机械中一些常见的案例着手，通过案例分析掌握知识的重要性，引入主题，最大限度的调动学生的积极性。预习过程中，碰到的疑难点可以利用网上平台反馈给任课教师，老师及时汇总整理学生提交的疑难点，将这些疑难点准备在上课的时候和学生做详细的探究。

2.2 课中消化

经过微视频中教学内容的课前预习，学生会对大部分的知识点比较熟悉，带着预习产生的问题，合并疑难点汇总后，在课堂上集中讨论，做到针对性学习。课堂教授对重要知识点应力求面面俱到，对于大部分学生已经吸收消化的知识点课堂上就不用再详细讲解，可用几分钟带过，集中精力攻克疑难点，这样可以极大地提高效率，建立创新改革的高效课堂。通过对问题的讨论后，引领学生将所学的理论知识进行动手绘图，绘图的内容尽量丰富，这样学生可以根据自己的兴趣，自主选择，提高学习兴趣。课堂上以理论为主，同时注重绘图能力的培养，极大地调动学生的积极性，发挥每个学生的特长，取长补短，养成相互协作的习惯。课堂上需要补充一些制图模型等教学资源，让学生看着模型去检查自己绘制的三视图。实践作品可以让同学互相点评，相互之间找出各自的优点和不足，在掌握知识的同时，又锻炼了相互协作的团队精神，这也是当今大学生所需要加强锻炼的地方。

2.3 课后总结

课后要求学生对整个教学设计的内容进行思考和总结，并写出一份作业，主要内容包括所学到内容和课堂实践的绘图，还有在整个教学中有哪些心得体会。反思可以帮助学生对理论知识的强化理解。根据学生的作业，作为该课程的考核指标之一，这样可以极大地调动学生动手绘图积极性。同时教师也应该总结整个教学设计中的优缺点，并根据这些，优化教学设计中存在的不足，对于不足的地方要及时改正，不断完善整个教学设计，提高教学效果。

3 结语

机械工程制图是食品工程专业的核心基础课，知识点多，内容量大。目前，食品机械工程制图与CAD课程实际教学中存在一系列问题，难以取得良好的教学效果，急需改革。改革措施围绕课时安排、考核方式安排、教学资源和教学模式等方面进行。课改新方法的实施，可提高食品机械工程制图课程的教学效率，建立现代化新式课堂，适应社会发展需要，培养高素质食品专业技术人才。

[1]丁安栋，张雨薇.未来食品机械研发人才的培养[J].轻工机械,2005,23(2)：140-142.

[2]刘登勇，盖圣美，史秋峰.农业院校食品机械类课程教学模式的探索与实践 [J].食品与机械,2011,27(6)：197-198.

[3]吴碧金，胡志超，崔晓梅.“画法几何及工程制图”教学改革研究与实践 [J].集美大学学报,2007,8(2)：82-85.

[4]邝卫华，夏军英.CAD/CAM/CAE课程教学改革探讨[J].教育与教学研究,2006,20(8)：76-78.

[5]姬耀锋，党培，沈胜利，等.CAD/CAM技术在粮食机械设计制造中的应用研究[J].包装与食品机械,2011,29(2)：64-66.

[6]梁平.有关《机械制图》教学的思考 [J].考试周刊,2010(16)：238-238.

[7]成玲，孙文芳.高职院校《机械制图与AutoCAD》教学改革初探 [J].轻工科技,2010,(7)：131-132.

[8]相丽驰.高等教育大众化背景下大班授课形式问题分析[J].现代教育管理,2004,(10)：56-59.

[9]段平.多媒体语言实验室大班授课调查分析[J].外语界,2001(6)：19-21.

[10]望军，贾碧，邸永江.高校小班授课与大班授课的利弊分析 [J].教育教学论坛,2016(19)：223-224.

[11]曹山岗.高校大班授课问题探析[J].科教导刊,2014(7)：177.

[12]李信利，吕月娥.多媒体课件教学的弊端及应对策略[J].计算机教育,2007(7)：15-17.