卓越工程師培養中采礦CAD課程教學改革與實踐

●李偉 代少軍 陳剛

卓越工程師培養中采礦CAD課程教學改革與實踐

●李偉 代少軍 陳剛

基于采礦卓越工程師的培養，針對《采礦CAD》的課程性質，從教學中面臨的主要問題出發，提出了CAD與采礦專業密切結合、加強實踐應用環節、優化教學方法和構建“三位一體”的復合型教學體系等改革措施，在實踐中提高采礦卓越工程師培養質量。

卓越工程師 案例雙向驅動 復合型教學體系 專業綜合素質

一、引言

卓越工程師的培養教育旨在造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才，著力提高高校學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。采礦行業作為傳統產業是卓越工程師實施的重要領域之一。采礦卓越工程師的培養以現場工程師、設計工程師和研究型工程師為目標。CAD作為當代杰出的工程技術，已廣泛地應用于礦山領域，是卓越工程師培養中必須掌握的重要環節，尤其是針對設計工程師培養，是必備的關鍵內容。采礦行業對具有較高CAD應用技能的復合型專業人才的需求量大增，要求具備綜合實踐技能和專業綜合素質，教學模式需由“單一的繪圖教學”向“復合應用型教學”轉變。

二、采礦CAD課程性質

采礦CAD是采礦卓越工程師培養中的必修課程，涉及礦井采掘工程、礦圖、礦井設計等多門學科，與采礦專業結合較為緊密，具有較強的專業性和實踐性。因此，要求學生課前必須具備采礦學、采礦制圖、采礦設計等專業基礎，同時在學習CAD過程中培養運用專業知識的能力。該課程直接服務于后續的課程設計、畢業設計，其知識體系是現場工程師、設計工程師及工程技術人員的必備內容，掌握該課程對提高卓越工程師專業綜合素質，畢業后快速勝任工作崗位具有重要作用。

三、教學中面臨的傳統問題

1.不能密切與專業相結合。一些學生習慣性地認為采礦CAD主要是“AutoCAD”，只要掌握足夠多的繪圖命令，提高上機操作速度，學習這門課就達到效果了，從中忽略了專業要求、制圖規范和采礦設計等方面的專業綜合知識。這是學生對課程性質及其重要性認識不足造成的。

2.應用環節薄弱，專業知識運用能未能力提高。對于CAD繪圖方面的理論與實踐掌握較好，但所繪圖形的技術參數、規范性等不能滿足采礦設計要求，出現專業性錯誤，表現出對專業知識不能夠正確應用等問題。

3.教學模式陳舊，方法單一。課堂理論授課與上機實踐分開進行，學生對課堂知識掌握缺乏時效性；引入常規圖形案例較多，采礦案例圖形引入較少，缺少掌握專業綜合知識的支撐環節。

4.教學內容體系亟待完善。教學內容體系在系統性、有機性、專業性等方面亟需完善，直接適合采礦專業的CAD教材版本較少，已有版本的教材通用CAD知識內容比重較大，在采礦專業中的應用體現較少，兩者缺少融合。雖然采礦CAD軟件二次開發較早，但通識內容體系的建立卻較晚，且遠不如機械CAD等完善。針對采礦卓越工程師培養，必須建立完善適用的教學內容體系，出版優秀教材。

四、教學改革措施實施

針對教學中存在的問題，為培養實踐能力強、專業綜合素質高、快速適應現場崗位需求的卓越工程師，以黑龍江科技大學采礦卓越工程師培養為例，課程改革采取了如下措施：

1.提高學生對課程認識，密切與專業結合。采礦CAD是一門綜合性的專業課程，它立足于采礦專業，利用CAD技術提高繪圖效率、體現設計意圖和工程標準，最終服務于采礦專業。學習該課程對鞏固專業知識、提高運用能力具有重要意義，有利于增強學生的專業綜合素質。教師在加強引導的同時，教學中更要注重采礦專業知識的深化和應用，讓學生認識到CAD技術不僅是采礦設計和繪圖的重要工具，更是采礦設計思想和專業知識應用的表達。采礦CAD必須以專業為支撐并服務于專業，不僅要掌握CAD技術，重要的是要掌握采礦CAD所包涵的綜合性專業知識體系。

2.加強實踐應用環節，提高應用能力和創新能力。實踐教學環節要求學生運用各種知識，發揮多年來獲得的各種能力，在實踐中解決各種問題，具有實踐性、綜合性、探索性等諸多特征。它對于培養學生實踐與理論相結合，培養學生的應用能力、創新能力、獨立分析解決問題的能力有著重要的作用，實踐教學的效果也直接影響著人才培養目標的實現。對此，將教師操作演示教學與學生動手實踐的任務量按1∶1配比，操作對象為典型采礦圖形或采礦設計，同時也包括教師操作演示內容，做到學練結合，實時掌握。為達到更好的上機實踐效果，建立經典的采礦圖形庫和設計素材庫，從中選取作為學生的實踐素材，達到繪圖、設計、專業知識應用等多元化實踐要求，并對實踐效果加以檢驗，促進學生專業綜合素質提高。

在實踐中展開探索性問題分析，培養學生創造性思維，提高應用能力。例如學習圓弧和圓的繪制時，示范底板三心拱或頂板三心拱巷道斷面，與同學互動完成任意三心拱的精確繪制，按照三心拱的繪制規則，確定輔助三角形內角平分線的交點是繪制三心拱的關鍵環節。常規做法是采用構造線繪制角平分線求得交點，但學了該節內容知識，可用繪圓命令直接繪制出三角形的內切圓，圓心即為三角形內角平分線的交點，該方法較為簡捷，是對繪圓命令的引申和創新應用。在操作演示過程中讓學生透徹理解繪圓命令所起的關鍵作用，同時探究其他繪圖方法，并評判其優劣，由此啟發學生思維，靈活應用所學知識，培養解決問題能力、應用能力和創新能力。

3.優化教學場景和教學方法。采用多媒體機房教室授課。教師利用多媒體操作演示教學，學生跟隨教師的講授和演示，實踐操作，繪圖方法、繪圖技巧課上實時掌握。

授課中采用案例雙向驅動教學法提高學生的專業綜合素質。案例正向驅動教學法是選擇經典的采礦專業圖形，實踐操作教學，在演示繪圖方法、繪圖命令、繪圖技巧的同時，解析圖形中內含的專業知識、設計思路。該教學方法給學生創造了感性認識條件，使學生容易理解和掌握繪圖知識以及所滲透的專業知識，是達到教學目標的有力途徑。案例逆向驅動教學法是以往屆課程設計、畢業設計以及現場工程實際中出現的不規范設計為例，或將容易發生的錯誤預設于案例之中，讓學生發現問題，找出錯誤，直接領會專業知識在具體實際中的正確應用，同時在以后的相關應用中起到對問題和錯誤的防范作用。教學中以某一存在問題的工程圖作為逆向驅動案例，讓學生找出錯誤和不規范之處。其中包括如哪些地方是專業性錯誤，哪些地方不符合采礦設計規范，哪些地方是設計與施工沖突，哪些地方是繪制錯誤等。在此案例的互動過程中，學生注意力集中，進入積極思考和全面分析狀態，對圖形繪制、設計表達、專業知識應用等進行多角度思考，由此促進學生多元化學習，提高專業知識綜合應用能力。

案例雙向驅動教學法具有較好的引導和啟發作用，便于發揮學生的想象力，激發學習興趣。在案例教學中以正向驅動為主，適當結合必要的逆向驅動教學能達到更好的效果。

4.立足于復合層面的教學，構建完善的教學內容體系。教學內容體系的建立是改革的基石，是教學改革中所要完成的重要環節，對提高卓越工程師培養質量發揮著基礎性作用。新的教學內容體系采用了“三位一體”的復合型模式，即CAD繪圖方法與技巧、采礦設計、專業知識滲透三者相結合。其直接宗旨是提高卓越工程師的專業綜合素質，結構模型如圖1所示。

圖1 復合層面教學結構模型

立足于“三位一體”的內涵思想，教學內容體系在新版教材《采礦CAD繪圖實用教程》中作了重要體現，為完善教學內容體系，繼續優化、修訂教材。

五、結語

采礦CAD教學改革實施效果在卓越工程師班級后續的課程設計和畢業設計中得到檢驗，設計質量與歷年相比明顯提高；跟蹤畢業生，現場反饋效果較好，縮短了新工作崗位的適應期。采礦CAD教學改革與實踐在卓越工程師培養中起到了實效性作用，促進了人才培養質量提高，特別是在提高專業知識應用能力和專業綜合素質方面發揮了重要作用，同時對學生走向工作崗位具有引領和橋梁作用。采礦CAD教學改革措施不僅適合于采礦卓越工程師的培養，也適合于廣義范疇的高級應用型人才培養，同時為相關專業的課程改革提供了借鑒和參考。

[1]教育部.卓越工程師教育培養計劃. 2010.06

[2]郭惟嘉，劉音，陳靜.卓越采礦工程師人才培養教學體系研究與實踐[J].中國電力教育，2012（36）

[3]謝生榮，張守寶，薛黎明.采礦CAD教學中存在的問題及對策[J].時代教育：教育教學刊，2012（17）

[4]常聚才.面向國際的采礦人才培養模式探索[J].中國科技信息，2012（8）

[5]劉祥鑫，孫光華，李占金.采礦工程專業實踐教學環節模式優化[J].河北聯合大學學報（社會科學版），2012（4）

[6]馮磊華，鄢曉忠，李錄平.能源與動力工程專業卓越工程師培養的實踐教學研究[J].中國電力教育，2012（9）

[7]蘭永偉，孫廣義，徐云清，張曉宇，陳剛.采礦工程專業實踐教學模式改革的研究[J].經濟研究導刊，2012（25）

[8]孔祥金.情景教學法在CAD教學中的應用[J].中國職業技術教育，2007（281）

[9]宋繼良，張曉輝，孫曙光.應用型本科《機械CAD》課程教學改革探討[J].高教研究，2010（10）

[10]李偉，張軍，王開，李寶富.采礦CAD繪圖實用教程[M].徐州：中國礦業大學出版社，2011

（作者單位：黑龍江科技大學礦業工程學院 黑龍江哈爾濱 150022）（

責編：賈偉）

F240

A

1004-4914(2014)07-240-02

黑龍江科技大學教研項目(JY2013-04)]