现代教育模式下化工制图课程改革与实践

2018-04-11范小振

沧州师范学院学报 2018年1期

李　煦，范小振，徐　美

(沧州师范学院化学与化工学院，河北沧州 061001)

化工制图是专门研究化工图样阅读和绘制的一门课程，是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业技术基础课程[1].课程注重培养学生的工程思想，开发学生由立体到平面，再由平面到立体的三维立体构建能力，在课程中对理论与实践结合程度要求很高.化工制图还承担着为化工原理、化工设备基础、化工设计等后续专业课程，以及毕业设计和实习实训奠定良好基础的重要任务，在化工专业培养方案中起到承上启下的重要作用.

然而，现行的化工制图教学模式和方法并不能达到很好的教学效果[2-4]，问题主要归结为：教学方法相对落后、课时少、任务重、学生学习的主观能动性不够等.为了改变这种现状，在现有的教学计划中提高化工制图教学效果，充分利用现代教育模式对化工制图课程进行改革探索显得至关重要.

现代教育模式是指运用现代教育理念和现代教育技术，通过对教学过程和教与学资源的设计、开发、利用、管理和评价，以实现教学优化的理论和实践.随着互联网技术和智能手机终端的普及，探索在课程中利用现代教育技术，采用多元化的教学方式如翻转课堂、微课、模块式教学等，对化工制图课程进行教学改革与初步实践，逐步形成以传统教学为基础，模块式教学方法[5-8]为指导，翻转课堂为提升，微课资源为辅助的多元化、多层次教学体系，并在课程的实施过程中，注重与相关课程的耦合，通过引入制图竞赛环节，配合各级化工类设计竞赛，提升课程宽度和广度，将工程思想贯穿于课程始终.根据课程特点，结合地方院校人才培养目标，经初步实施，证明可有效提高化工制图课程的教学质量，提升学生的综合素质和工程思想，满足应用型本科人才培养模式的要求.

1　以模块式教学方法为指导

化工制图的模块式优化整合是依据专业人才培养目标的要求，打破原有课程结构，将原有的化工制图课程与化工AutoCAD制图课程进行充分整合，合理精简授课内容，将两门课程中重复的部分删去，作为一门课程的“Ⅰ”“Ⅱ”部分开设.对于原化工制图课程中占课时较长的复杂图样的手工绘制，在化工制图Ⅱ中利用AutoCAD软件进行绘制，节省了大量课时；而对于原化工AutoCAD制图课程中有关国家标准的介绍，则在化工制图Ⅰ中一并介绍，在化工制图Ⅱ中不再赘述.如此，可将化工制图Ⅰ、Ⅱ课程内容统筹规划，内容具有连续性、系统性、综合性.结合我院化工专业学生特点，将课程内容整体划分为化工制图基础、化工设备图和化工工艺图三个模块.

1.1　化工制图基础模块

化工制图基础模块为化工制图课程理论部分，主要讲授国家标准对于化工制图的相关要求，在授课中采用任务驱动法，利用翻转课堂提高课堂效率.针对重、难点知识点制作成系列微课并发布，例如画法几何系列微课、投影基础系列微课、组合体视图系列微课等.其中画法几何和投影基础部分内容有很多学生在高中阶段都接触过，通过翻转课堂和微课学习，可有效减少这部分内容所占课时，确保有限的课时可以得到最大限度的利用.目前，各高校对于机房的配套建设都较为关注，地方性应用性本科院校也不例外，我校也为化工专业学生配套建设了专业机房，在化工制图基础模块的学习过程中，可充分利用机房电脑和智能手机终端构建课程网络平台，将课程相关材料发布至校园网或智能手机班课APP中，为学生课外学习交流提供便利.

1.2　化工设备图模块

化工制图作为一门理论和实践并重的课程，实践特别是有效实践环节的多少会直接影响课程的教学效果.但现有的课程体系很难保证化工制图课程有充分的实践课时，特别是对于化工设备图和化工工艺图的绘制.因此，结合化工专业培养方案，在化工设备图部分充分结合化工原理和化工设备机械基础课程设计周，以换热器的设计、筛板塔的设计为依托，采用AutoCAD软件绘制规范完整的换热器或筛板塔装配图，在保证化工制图课程的应用效果的同时，提高化工原理课程设计的工程性、实践性、完整性.

1.3　化工工艺图模块

与化工设备图相同，化工工艺图部分也存在着课时短、任务重、学生掌握不好等问题.此外，在开设化工制图课程时，学生尚未学习化学工艺学的课程，对于化工工艺图的概念比较陌生，掌握起来比较困难.以往在讲授这部分内容时，往往只是一带而过，不能真正提高学生绘制化工工艺图的能力.必须寻求其他的锻炼机会以提高化工工艺图模块的教学效果.因此，在化工制图课程中重点讲解国标对于化工工艺图的基本规定，及阅读化工工艺图的步骤和要求；结合本校在第六学期为化工专业学生开设的化工工艺学课程，要求学生在课程中采用徒手绘制草图和AutoCAD绘制重点工段的物料流程图(PFD)，工艺管道仪表流程图(PID)，既满足了化工工艺学课程的要求，又加深了学生对于化工制图课程中化工工艺图模块的理解和认识，提高了绘图技能，做到了学以致用.

2　以翻转课堂手段为提升

以翻转课堂[9-10]教学方法为提升，是指在化工制图理论课中，根据翻转课堂的定义和特征，结合建构主义学习理论，借鉴案例教学法、启发式教学的特点，构建适宜的化工制图课程教学模型图并加以实施.在课前让学生利用教师提供的微课视频和参考资料结合课本进行自主学习；课上时间则用来解决问题、深化概念、参与合作式学习；在课后对课程进行反馈与评价，并提供下次课程的学习资源.将传统以教师为主导的教学活动转变为以学生为主导的教学活动，提升学生自主学习的能力.

图1　化工制图课程翻转课堂应用举例

化工制图课程应用翻转课堂的设计模型，参考美国富兰克林学院Robert Talbert教授的翻转课堂结构模型[11]，结合课程实际，选取合适的章节进行再设计.以化工制图课程绘制组合体三视图大作业任务为例，以往的教学设计是让学生在课上绘制大图，由教师看完作业后进行，将学生掌握不好的知识点进行讲解.学生接受起来较为被动，且占用较多课时.采用翻转课堂模式如图1所示，让学生自愿分组，以小组的形式完成工作任务、获得成绩，可以锻炼学生的团队能力.在课前采用抽签的形式选取组合体三视图任务的具体内容，自行观看相关微课视频，在规定时间完成任务，提交作品.由教师分配，小组互评，发现问题并总结提炼.在课中，教师只需对学生小组互评提出的问题进行有针对性的讲解即可.对类似问题，在课上可选取相关实例，让学生练习，保证知识的内化.最后，对课程进行总结、反馈.因此，对一些特定章节，采用翻转课堂模式教学，既可以有效提高课堂利用率、节约课时，又可以保证学生对课程内容的吸收掌握，达到预期的教学效果.

3　以微课为辅助

微课是指利用5-10分钟时间讲解一个非常碎片化的知识点、考点或作业题、考试真题、模拟题的一种微视频.微课的作用为“解惑”而非“授业”，其主要功能是对于化工制图课程的一些重要知识点进行有针对性的讲解；对一些常用绘图技巧及AutoCAD软件使用过程中的注意事项进行交流；以及对一些重点习题进行课后解惑辅导.虽然不能替代正常课堂教学，但由于其不受时间空间限制，方便学生利用网络在线学习，对目前较为紧张的课堂教学学时提供了有力支持[12-14].

此外，根据课程实践性、工程学的特点，利用本校化工实验室的仿真工厂实训设备，对重点化工设备如换热器、精馏塔、反应釜进行拆装，录制设备拆装视频，制成微课以加深学生对于化工设备的认识；对于仿真工厂中轴套类、盘盖类、叉架类、箱体类等具有代表性零件通过微课进行具体介绍，不仅可以拓宽学生的知识面，有效突破零件图这一教学难点，达到较为理想的教学效果，还可以提升实验室设备的综合利用.

4　将工程思想贯穿始终

在现代教育模式背景下，充分利用多媒体、互联网、专业软件等资源将化工类设计竞赛的大量优秀案例结合于化工制图课程之中，提高课程的深度和广度，增强课程的实践性和工程性.如将全国大学生化工设计大赛的优秀作品进行合理整合，拆分成碎片化的知识点并制成系列微课，采用云课程的方式，让学生随时可以在手机上学习.

在化工制图课程的日常教学中，也可适当引入制图竞赛模式，针对每个模块中的重点知识，以竞赛为窗口，采用任务驱动法，提高学生自学能力，激发学习热情.

对于课程的考核，也要将工程思想贯穿其中，转变传统期末“一张卷”的考核模式，拓宽考核的深度和广度.建立科学的课程评价体系，不仅可以激发学生的学习热情，而且要满足工厂、设计院等企业对于化工专业应用人才的需求，即理论扎实的同时又要掌握如何灵活应用理论去解决实际问题.根据化工制图课程特点，尝试性地建立了一套课程评价体系，目前应用效果较好，基本满足化工专业学生应用型人才培养要求.具体而言，考试成绩的评定内容由课前预习、平时成绩以及期末作品组成，分值比例分别5%、45%和50%.课前预习主要考核学生是否按照教师要求学习课前预习材料，包括教师提供的微课、课件以及需要学生提前预习的课程内容.平时成绩主要由考勤、课堂表现、手绘作业和上机作业组成，主要考察学生在课程学习过程中的各项表现，有利于教师合理地综合评价学生.期末作品包括手绘作品和上机作品成绩，主要考察学生能否综合运用所学知识解决实际问题.

总体而言，该评价体系增加了平时成绩比例，重点体现实践环节，有助于学生注重平时的训练和课堂听讲，使其充分利用课余时间强化了实际操作能力，强调对学生工程能力的培养，符合用人单位对应用型化工人才的需求.具体的课程评价标准如表1所示.

表1　化工制图课程评价标准及要求

5　结语

总之，通过多元化的现代教学方式对化工制图课程进行教学改革与初步实践，已逐步形成以传统教学为基础，模块式教学思想为指导，翻转课堂为提升，微课资源为辅助的多元化、多层次教学体系.同时，工程理念的培养和实践贯穿始终，通过系统的、规范的、科学的专业制图读图知识和技能训练，培养学生扎实的制图理论和良好的专业素养，培养学生的工程思想和严谨的科学态度，提高学生独立思考和解决问题的能力，为学习后续课程及将来从事实际工作打下良好的基础，以达到把学生培养成应用型、复合型、技能型人才的目的.

参考文献：

[1]林大钧，于传浩，杨静.化工制图[M].北京:高等教育出版社，2007.

[2]蔡永伟，李军，全学军，等.地方本科高校《化工制图》教学方法改革和实践探讨[J].广州化工，2013，41(17):247-249.

[3]商希礼，李跃金，李亚萍.化工制图课程教学改革与实践初探[J].装备制造技术，2012，40(12):200-202.

[4]黎燕.《化工制图》课程教学改革初探[J].广东化工，2013，40(22):144.

[5]艾常春.现代教育模式在化工原理教学中的应用[J].课程教育研究，2015，4(08):237-238.

[6]赵有生.高职教育模块式教学模式研究[J].现代教育科学，2003，20(04):95-96.

[7]曾宪章.论高等职业教育模块式教学模式的构建[J].教育与职业，2007，91(21):100-101.

[8]孙双娇，李明娟，张运良.模块式教学在高专药学分析化学教学中的实践[J]，广州化工，2015，43(04):201-204.

[9]宋艳玲，孟昭鹏，闫雅娟.从认知负荷视角探究翻转课堂[J]，远程教育杂志，2014，32(01):105-112.

[10]徐妲，钟绍春，马相春.基于翻转课堂的化学实验教学模式及支撑系统研究[J]，远程教育杂志，2013，31(05):107-112.

[11]Robert Talbert.Inverting the Linear Algebra Classroom[EB/OL].[2011-09-21].http:prezi.com/dz0rbkpy6tam/inverting-the-linear-algebra-classroom.