基于PBL模式的CAD实训教学改革探索

杨义辉

摘要：为响应我国职业教育“三对接”改革方针，积极探索高职专业复合型人才培养路径，以道路与桥梁工程技术专业为例，通过整合专业核心课程，构建了基于PBL模式的CAD实训教学体系，实现工程CAD绘图在专业实训教学体系和教学方法上的创新。该教学体系以让学生在做中学、学中做并完成项目作品为目的，实现了专业知识在CAD上的项目重构，能有效增强学生的专业能力，提高人才培养质量。

关键词：职业教育；工程CAD；PBL模式；实训教学

中图分类号：G712;TP391.72-4                  文獻标识码：A                  文章编号：

Exploration of CAD Practical Teaching Reform Based on the PBL Mode

YANG Yihui

（ Chongqing Vocational College of Public Transportation， Chongqing， 402247 China）

Abstract：In response to the reform policy of "three connections" of vocational education in China， we actively explore the training path of professional compound talents of higher vocational education. Taking the road and bridge engineering technology major as an example， through integrating the core courses of the major， we have built a CAD training teaching system based on the PBL mode， and realized the innovation of engineering CAD drawing in the practical training teaching system and teaching methods of the major. The teaching system aims to allow students to learn by doing， do in learning， and complete project works， and realizes the project reconstruction of professional knowledge on CAD， which can effectively enhance students' professional ability and improve the quality of talent training.

Key Words：Vocational education; Engineering CAD; PBL mode; Practical teaching

随着计算机辅助设计（CAD）技术的发展，CAD软件完全能够取代手工绘图，原有的教材知识体系、教学内容、教学方法、教学手段与现代CAD技术的发展不完全适应[1]，以“教师为中心”的课堂教学模式逐渐显露出弊端[2]。如何构建“以学生为主体”的实训教学体系，并应用于实际教学中，成为高职院校教师急需解决的问题。

1 工程CAD教学现状

1.1 理论与实践的融合程度不够

传统的AutoCAD教学，集中于对软件本身的讲解和操作，如绘制线条、多边形、面域、块的创建、文字、表格、标注等。对于工程实际应用性很强的专业单纯的线条和形状的绘制，不足以表现工程实体结构。

1.2 教学设计和教学方法有待改进

通常的教学设计是运用“多媒体+上机操作”的方式，通过运用多媒体讲解每个命令的操作，然后让学生操作。此种教学方法，可以让学生在一定程度上掌握软件的基本应用，但要达到对工程实体结构的绘制，远远不够。而且在教学过程中，由于缺乏目标，显得比较枯燥，不利于提高学生的学习兴趣。因此，对教学设计和方法，应注重提高学生的学习兴趣。

1.3 课程考查方式有待优化

高校人才培养方案中，普遍将AutoCAD课程设置为考查。采用的考查方式通常有试卷和实操两种。

试卷主要考查学生对课程的基本概念和理解，没有实操环节，这种考查方法对学生参加工作意义不大。上机实操考查，能在一定程度上考查出学生的动手能力，但有可能出现照搬别人的情况。

2 PBL 教学模式概述

美国教育家杜威（John Dewey）倡导“PBL”教学模式[4]，即“项目式教学法”（“Project-based Learning”）。该模式是一种完全以学生为主体的教学模式和学习方法，学生有计划地实施项目，以最终产出具有实用价值的作品为目的。国外关于PBL教学的研究，已经非常深入，无论是理论研究，还是实践应用，都取得了一定的研究成果，如美国萨莉伯曼设计的项目学习、布鲁斯坎贝尔的学习中心等[5]。国内关于此教学的研究起步较晚，且主要集于中小学的学科教育和合作策略[6]，也有关于实践教学的研究，如基于PBL的数据结构课程的融合式实验教学[7]等。关于PBL模式在职业教育实训教学改革中应用的研究则相对较少。

3 基于PBL模式的CAD实训教学体系

PBL教学以项目实体作为教学目标，并以此作为学生完成教学目标的成果。文章从PBL教学关键要素、工程CAD与专业核心课的有机融合、教学设计、教学管理与组织、考核评价体系5个方面初步构建基于PBL模式的CAD实训教学体系。

3.1 PBL教学关键要素

PBL（Project—Based Learning）是“以學生为主体、以问题为起点、以项目工作为重要环节，将知识获得与知识应用相结合的探究型学习模式”[8]，PBL在教学过程中强调对学生研究性学习能力和实践能力的培养，实现学习形式从“教师为中心”向“学生为中心”的学习活动转变[9]。该教学模式的关键点表现在对学生的关注上[10]，关注内容有角色转换、创新过程、探究与融合、作品生成与报告、评价与反思。

3.2 工程CAD与专业核心课的有机融合

教师对于不同专业的学生，需要根据专业设置在AutoCAD方面的具体要求，有侧重点地开展 教学[11]。就道路与桥梁工程技术专业而言，除掌握基本的制图规则与CAD技能外，更重要的是对结构体本身有深入的理解，以便于找准目标运用CAD绘制工程实体。如绘制一座桥梁，需要融合桥梁工程专业知识，对桥梁的上部结构、下部结构、支座系统和附属工程进行“庖丁解牛”，再利用已学的制图规则和CAD绘图进行项目重构，最终交付的成果应是一套完整的桥梁施工实体图。图纸绘制的过程其实质就是对学生制图和识图技能的实训，是工程CAD与专业核心课有机融合的过程[12]。

3.3 基于PBL模式的CAD教学设计

针对道路与桥梁工程技术专业的CAD实训教学课程设计，以路基路面、桥梁、隧道、涵洞四大结构体作为实训目标，注重学生的动手实操能力，完成二维图形绘制与三维建模，注重过程性考核，同时提高学生学习的兴趣和对其他专业课知识的领悟。

3.4 教学管理与组织

教学管理与组织，包括课堂管理和PBL模式实施两部分。课堂管理采用网络课程管理软件、进行学生出勤点名、课堂项目展示及讲解、课堂提问、维护课堂纪律的有序和规范。PBL模式实施由教师指导设计，学生参与团队讨论，基于问题独立收集资料，研究并找到解决方案，进而培养自主学习能力与创新创造能力[13]。实施流程包括设计与选择项目、制订计划、活动探究、作品设计、成果交流和效果评价6个环节。

3.5 考核评价体系

教师在课堂上，根据学生的表现，认真审阅学生的项目绘图结果。从课堂管理、PBL实施、项目成果三方面，建立考核评价体系，并用加权平均法，建立等级评定表。

4 PBL教学案例

选取某梁式桥，以1#桥墩为例。其设计概况为：桥面总宽度16 m，墩柱为混凝土结构，墩柱直径为1.40 m，高度为6 m，墩柱与桩基用系梁连接。桥墩桩基按钻孔灌注嵌岩桩设计，桩基直径为1.60 m，高度为6 m，桩底标高可视实际地形、地质情况调整。盖梁横坡i沿设计线前进方向从左向右上坡为正值，下坡为负值。桥墩采用GJZ350×450×69型四氟滑板橡胶支座，桥墩盖梁上设支座垫石，顶面水平。

根据PBL实施流程，在教学过程中，制定了针对1#桥墩的实训教学实施流程如图1所示。

桥墩盖梁、挡块、垫石、系梁等钢筋构造及橡胶垫块等结构立面图如图2所示。根据PBL实施流程完成作品设计如图3所示。

以1#墩的PBL实施为范本，依次绘制该桥梁的桥台、桥面结构，最终得到的成桥作品如图4所示。

通过设计完成之后的成果交流，绝大多数同学对于该桥型的结构有着很好的把握，能准确说出桩基、承台、下墩柱、上墩柱、系梁、盖梁、耳墙、背墙等桥梁结构。同时在绘图过程中，通过教师的指导，能较熟练地掌握CAD绘图工具，通过三维动态观察，清晰地掌握了桥梁结构体的各个部分的具体形态，为有效开展虚拟仿真实训打下了良好的基础，也极大地提高了学生的学习主动性。

5 结语

面对新时期的职业教育，构建基于PBL模式的CAD实训教学体系，是一种大胆的尝试和突破，能够更好地培养学生的动手能力和与其他课程融通的能力。文章以道路与桥梁工程技术为例，将CAD传统教学方法作了改进，以路基路面、桥梁、涵洞、隧道四大结构体作为“项目”，从PBL教学关键要素、工程CAD与专业核心课的有机融合、CAD教学设计、教学管理与组织、考核评价体系等多方面构建了基于PBL模式CAD实训教学体系，并以某梁式桥为例，制定了基于PBL模式的某梁式橋1#桥墩CAD实训教学流程图进行教学实践，进而推广至整座桥梁的教学，可为实训教学和赛课融通提供参考。

参考文献[1] 方小菊，陈继清.高职院校机械制图与 CAD 课程教学改革研究[J].广西职业技术学院学报，2011（2）：15-17.

[2] 池玉莲.PBL教学法在大学英语课程教学中的优化策略[J].佳木斯职业学院报，2021（9）：72-73.

[3] 刘金川.基于WEB的《工程制图与 CAD》精品课程建设[D].北京：华北电力大学，2014.

[5] 夏惠贤.多元智力理论与个性化教学[M]上海：上海科技教育出版社，2003.

[6] 宋裕香.高中物理合作学习的实践研究[D].南京：南京师范大学，2005.