建材类专业工程CAD制图教学模式的探索与实践*

程 峰 李玉祥 赵 炜

（西安建筑科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710055）

1 课程教学改革的必要性

随着科学技术的不断进步和人民生活水平的逐步提高，人们对产品设计效果的表达与呈现的水平也向更高的审美和科技层面发展。作为产品设计成果表现的工程图，最初沿用手工绘图模式进行工程图的绘制。自20世纪80年代以来，工程图绘制的主流模式进入了二维电子图的绘制模式，这使计算机辅助设计软件得以迅速发展。CAD软件作为专业的面向二维工程图设计、三维产品建模、设计草图、约束设计等工程设计的计算机辅助绘图与设计软件，深受广大工程设计人员的青睐，各大高校也相继开设了CAD相关课程。但从我校及全国其他高校该门课程的教学内容和现状看，均存在以下几个方面的问题：

1.1 教材内容单调，如同软件使用说明书

首先，教材内容偏重于介绍CAD软件中各种命令的操作，并对每一个命令操作过程中的各种人机交互参数也做了非常详细的叙述。操作命令繁多，显得教材内容枯燥无味，即使教材中有各种示例，也只是针对某一命令的操作。对于学生在设计、制图中需要的相关国家标准、行业标准、制图规范，以及与学生专业相关的机械、建筑案例等，教材中很少涉及[1]。整门课程学习下来，学生仅能掌握一些基本的操作命令及简单的人机互动参数，绘制一些简单的图形，更谈不上应用CAD软件进行设计。本门课程学习效果的好坏与学生今后的工作学习联系密切，在课程设计、毕业设计阶段就能体现出来，具体表现为部分学生在拿到设计题目，完成计算后，迟迟不能应用CAD软件完成设计、制图任务。

1.2 教学手段陈旧，教学模式机械

目前，大多数高校CAD课程的教学依然是按照教材先后顺序依次讲解，老师在课堂上讲解CAD绘图命令，学生在计算机上进行绘图操作。这种教学模式过于机械，学生只是在执行制图命令，并没有将软件使用与工程实例相衔接[2,3]。同时，由于本课程涉及的命令繁多、知识点分散且比较枯燥，教师按照教材顺序展开教学，导致学生频繁接受各种操作命令，对学习逐渐失去耐心[4]。在教学过程中教师与学生之间的沟通也较少，教师不能够及时掌握学生的学习情况，对于学生对新知识的掌握程度也不知情，只按照教学的进度一直进行新知识的讲解，这样也容易导致学生不能够跟上教师的进度，因此教学效果也较差[5]。加之我院将本课程设置在第七学期，学生由于找工作、准备考研等导致其投入到本课程的精力有限，本来学生的学习兴趣就不高，更谈不上提高学生学习的主观能动性。

1.3 实践环节薄弱，学生很难举一反三

本课程的主要目的在于让学生了解掌握CAD软件中各种命令的操作方法，能够熟练应用CAD软件进行设计、绘图，这就需要学生进行大量的上机实践操作。但本课程的上机实践环节课时安排较少，学生实际操作时间较短。故而，目前的实践教学只能以教师在课堂演示为主，只有少数学生会在课堂上被老师点到进行实际操作，很大程度上只能给学生留下一个表观印象，影响了对CAD软件各命令的深入了解和掌握。而且大多数高校的机房里没有多媒体等教学演示设备，学生在上机实践过程中遇到的共性问题不能即时给所有学生讲解，加之学生较多，很多学生遇到问题只能暂停绘图操作，导致实际操作时间严重缩水。甚至连一些基本操作都没有练习过，更谈不上综合运用软件的所有命令。

1.4 考核手段单一，不能客观反映学习效果

大多数高校现有教学系统中对课程的考核都是通过笔试的方式进行，加上平时成绩得到学生的总评成绩。平时成绩和笔试成绩的比例有限定，平时成绩一般不超过30%[6]。作为一门实践性非常强的课程，课程考核方式仅限于纸质卷面考试，学生更多的是对CAD软件中绘图命令、编辑命令及其他操作命令进行死记硬背，无法真实评估学生的实际操作能力、分析问题能力及设计能力。平时成绩中虽然包含学生上机操作的成绩，但是由于上机时间有限，学生只会完成单个命令的操作，甚至只会使用绘图命令，而不会使用编辑修改命令。例如：有些绘图内容使用阵列命令很快就能完成，但学生只会使用绘图命令依次一个对象一个对象地画，虽然完成后的图形显示是一样的，但是效率低下，并没有体现出CAD软件的优势。因此，这种传统的成绩评定模式不能准确地反映学生对本门课程的掌握程度。

2 课程教学改革措施

2.1 调整教学目标，丰富教学内容

针对前述本课程教材内容过于偏重介绍CAD软件中各种命令操作的问题，我们首先对教学目标进行了调整，培养学生能够运用CAD软件提高工程表达能力，独立解决复杂工程问题。将CAD软件的各种操作命令融入具体的案例中，在案例中讲解命令。例如将圆及圆弧的命令应用在绘制八卦图上，用多段线命令绘制桃心等，不但能调动学生的积极性，也能提高学生的兴趣。同时，在教学内容中加入绘图的国家标准，以及与本专业相关的机械、建筑等绘图实例，使本课程的教学内容能够与专业融合。着重培养学生应用CAD软件进行设计绘图的能力，加快创新型人才培养与“一流专业”建设。

2.2 改变教学模式，线上线下融合

将传统单一讲授的教学模式转变为线上线下融合的教学模式，充分利用好MOOC资源、超星学习通、网络直播平台等，建设能够满足多样化需求的课程资源。将教学中呈碎片化分布的绘图、编辑修改命令等操作与本专业相关的各种规范、标准、实例等进行整合，选取主题独立、目标明确、内容完整的知识点制作成微课，并辅以微教案，在我校网络教学平台发布，方便学生在线观看视频、教案、课件等辅助资源，也可以随时下载并保存到终端设备上。学生通过线上学习，可以加强对课堂讲授重点内容的理解，或者进行预习。在网络教学平台建立题库，在每章课堂教学内容结束后，进行线上章节测试，提高教学质量。

2.3 充分挖掘资源，加强实践环节

首先，伴随线上线下混合教学模式改革，调整本课程授课学时和实践学时的比例，合理减少授课课时，增加实践学时。其次，设置不同层次、类型的实践题目，如：只用基本命令就可完成的、必须用指定命令组合完成的、只给出最终要求，学生可以随意发挥的，比如绘制社交软件的各种emoji等。这样不但可以满足不同学习阶段的学生进行上机实践，还可以充分调动学生的积极性。再次，充分挖掘可用实践资源。教研室的教师从事或开展大量的科研工作，有些项目需要进行CAD设计绘图。学校建筑设计院也有大量的设计绘图工作。因此，可结合实际情况，用科研实践充实教学，加强本课程的实践环节。将学生的课程实训与教师的科研工作有机结合，形成相互支撑、协调一致的良性态势，可给教师的科研工作提供更多帮助，实现教师与学生的互利共赢。学生也可在与设计院的合作过程中，学到更多的标准规范。

2.4 优化评定模式，重视过程考核

随着线上线下混合教学模式的推进，课程成绩的评定模式也应进行相应的改革。我校于2020年全面推广混合教学模式，并对课程的评价方式有了更为灵活的指导性意见。其中过程考核成绩可以占到总评成绩的50%以上。根据CAD课程特点，结合本专业的学科特点，依据近几年的教学实践，对本课程的评定模式进行了优化调整，逐年降低笔试成绩在总评中的占比，过程性评价占比逐年增高。过程性评价主要包括出勤、自主学习、作业、章节测验等。其中考勤过使用超星学习通软件签到完成，自主学习部分包括话题讨论参与程度、网上资源观看时长等，客观题作业有学习平台给出成绩，绘图作业在学生完成后上传到学习平台，教师人工批阅。经过近几年的教学实践，发现随着过程考核成绩占比的提高，学生使用软件的熟练程度上升，实际操作能力明显提高。

3 结语

我们处在一个伟大的变革时代，高等教育的改革正在如火如荼地进行，教学内容及教学模式发生着日新月异的变化，这就要求我们投身于这一时代洪流中。为了逐步改进本专业CAD教学的现状，解决其中存在的一些问题，我们通过调整教学目标，丰富课程内容，将传统单一讲授的教学模式转变为线上线下融合的教学模式，充分挖掘身边资源，加强实践环节，优化评定模式，提高过程性考核成绩比重等方式，构建了一套满足学生学习特点，具有专业特点的教学模式。以上课程教学改革在我校材料科学与工程专业及卓越材料工程师《工程CAD制图》课程中已完成多个年级的探索、实践及改进，学生在后续课程设计、毕业设计中使用CAD软件进行设计、制图能力显著提高。