《安全工程CAD》課程教學(xué)綜合改革研究與實(shí)踐*

馬德仲劉凱辛任鎖丁文飛

（1、哈爾濱理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與通信工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080 2、哈爾濱華德學(xué)院通信工程系，黑龍江哈爾濱150025）

《安全工程CAD》課程教學(xué)綜合改革研究與實(shí)踐*

馬德仲1劉凱辛1任鎖1丁文飛2

（1、哈爾濱理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與通信工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080 2、哈爾濱華德學(xué)院通信工程系，黑龍江哈爾濱150025）

《安全工程CAD》課程是培養(yǎng)安全工程專業(yè)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的核心課程。文章針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足提出相應(yīng)的改進(jìn)措施：課程體系上，注重本課程和其他課程之間的聯(lián)系和銜接；教學(xué)內(nèi)容上，強(qiáng)調(diào)結(jié)合專業(yè)背景，面向?qū)嶋H應(yīng)用；教學(xué)方法上，應(yīng)用“教、學(xué)、做”一體化、翻轉(zhuǎn)課堂等方法；考核方式上，注重能力考核、過程考核。

安全工程；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）；翻轉(zhuǎn)課堂

引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）是指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作［1］。它改變了傳統(tǒng)手工繪圖效率低、質(zhì)量差、周期長(zhǎng)、不易于修改的缺點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等眾多領(lǐng)域［2-5］。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為安全工程提供了有力的技術(shù)支持，是安全工程專業(yè)畢業(yè)生從事工程設(shè)計(jì)及安全技術(shù)設(shè)計(jì)工作所必須掌握的設(shè)計(jì)手段之一［6］。因此，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力已被列為安全工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中培養(yǎng)工程技術(shù)人才的基本能力要求之一。

《安全工程CAD》是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)目標(biāo)的核心課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性要求，尤其注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，與其他專業(yè)基礎(chǔ)課程相比具有明顯的區(qū)別［7］。如果按照"理論為主，實(shí)踐為輔"的傳統(tǒng)的教學(xué)方式授課，教師以在課堂上講授CAD技能為主，很難顧及學(xué)生對(duì)該課程實(shí)踐的理解和掌握程度，而學(xué)生也會(huì)對(duì)該課程失去應(yīng)有的興趣和重視程度。要想讓《安全工程CAD》課程真正發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的核心作用，就需要從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等多個(gè)方面進(jìn)行綜合改革。

一、存在的問題分析

目前，《安全工程CAD》課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題主要有以下幾個(gè)方面：

（一）課程體系上的問題

以往由于對(duì)培養(yǎng)安全工程專業(yè)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的重視程度不足，僅僅把《安全工程CAD》作為一門講授計(jì)算機(jī)繪圖知識(shí)的課程，導(dǎo)致本課程相對(duì)獨(dú)立，缺少與其他專業(yè)課程的聯(lián)系和銜接，與整個(gè)課程體系脫節(jié)。

（二）教學(xué)內(nèi)容上的問題

以往《安全工程CAD》課程的教學(xué)內(nèi)容以講授AutoCAD軟件應(yīng)用為主，專業(yè)特色不明顯，缺少針對(duì)安全工程專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)案例，導(dǎo)致學(xué)生缺少學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣。

（三）教學(xué)方法上的問題

以往《安全工程CAD》課程的教學(xué)方法以教師課堂講授理論課為主，學(xué)生上機(jī)練習(xí)為輔。理論學(xué)習(xí)和上機(jī)練習(xí)分離，雖然有學(xué)生上機(jī)練習(xí)的環(huán)節(jié)，但是講練脫節(jié)，教師與學(xué)生交互程度不夠。

（四）考核方式上的問題

以往《安全工程CAD》課程采用傳統(tǒng)的考核方式，注重期末考試，通常是期末筆試成績(jī)占70％，平時(shí)成績(jī)占30％；將期末考試作為考核的重點(diǎn)，這并不太適合這門課程的特點(diǎn)。

二、改進(jìn)措施

針對(duì)上述問題，文章提出如下綜合改革措施：

（一）課程體系上的改革

要實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)安全工程專業(yè)本科生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)，僅憑一門課程是無法實(shí)現(xiàn)的。《安全工程CAD》不應(yīng)該是獨(dú)立的，而應(yīng)該與其他課程相結(jié)合，形成完整的能力培養(yǎng)的課程體系。課程體系中包括基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　安全工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)課程體系

其中，《安全工程CAD》課程是培養(yǎng)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的核心課程，其他課程與本課程的關(guān)系如下：

1.基礎(chǔ)課《工程制圖》作為本課程的先導(dǎo)課程，主要介紹識(shí)圖、繪圖的基本理論，基本方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖和輔助設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.《機(jī)械安全》、《特種設(shè)備安全》、《消防工程》、《建筑安全》等專業(yè)方向課能夠?yàn)楸菊n程提供應(yīng)用背景，可以從這些課程內(nèi)容中提取應(yīng)用實(shí)例，用于本課程的教學(xué)，讓學(xué)生能夠?qū)W有所用，提高其學(xué)習(xí)興趣；反過來，本課程也能夠?yàn)槠渌麑I(yè)方向課提供解決問題的工具，提高這些課程的教學(xué)效果。例如：從《機(jī)械安全》課程中選取典型的安全裝置作為實(shí)例，給學(xué)生講解繪制工程圖和三維模型的方法；所繪制的工程圖和三維模型又可以用于《機(jī)械安全》課程中，直觀的反應(yīng)安全裝置的結(jié)構(gòu)和原理，方便學(xué)生理解。

3.通過技能訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生利用CAD技術(shù)解決各專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。例如：在技能訓(xùn)練環(huán)節(jié)中，開發(fā)安防和消防系統(tǒng)圖標(biāo)庫(kù)，完成安防、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖；在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，利用CAD技術(shù)進(jìn)行安全裝置設(shè)計(jì)改進(jìn)等工作。

（二）教學(xué)內(nèi)容上的改革

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求和課程體系的設(shè)置，需要對(duì)《安全工程CAD》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

1.在開課伊始，就要注重CAD在安全領(lǐng)域的應(yīng)用背景的介紹，讓學(xué)生了解CAD技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.在講授繪圖技巧、方法時(shí)，盡量選擇帶有安全領(lǐng)域應(yīng)用背景的實(shí)例加以講解。例如：在講解“創(chuàng)建塊”、“插入塊”命令時(shí)，可以用《消防安全》課程中的消防栓、滅火器等圖標(biāo)作為實(shí)例，讓學(xué)生能夠感到學(xué)有所用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。這些案例也有助于學(xué)生快速的理解相關(guān)理論，很快的進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)。

3.除了介紹AutoCAD這樣的常用CAD軟件之外，還要面向?qū)嶋H應(yīng)用，進(jìn)一步介紹3D CAD軟件（如SolidWorks、UG等）的相關(guān)知識(shí)。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，三維CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛，而且三維CAD應(yīng)用技術(shù)不僅僅局限于零部件的三維建模，以三維模型為基礎(chǔ)的二維工程圖技術(shù)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真及結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化等技術(shù)也應(yīng)予以重視。

（三）教學(xué)方法上的改革

1.改變學(xué)習(xí)和練習(xí)分離的教學(xué)方法，采用邊講解邊練習(xí)的方式。即將授課地點(diǎn)設(shè)在具有投影儀的機(jī)房，實(shí)現(xiàn)師生每人一機(jī)，改善教學(xué)環(huán)境。教師利用投影儀講解、演示操作命令時(shí)，學(xué)生邊看屏幕邊在自己的電腦上操作練習(xí)。教師演示速度不宜過快，要給學(xué)生留出充裕的時(shí)間去練習(xí)剛剛講授的知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生帶著解決實(shí)際任務(wù)的目標(biāo)去學(xué)習(xí)，在做中學(xué)，由簡(jiǎn)到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列任務(wù)，從而得到清晰的思路、方法和知識(shí)的脈絡(luò)。在教學(xué)過程中，由興趣引導(dǎo)著學(xué)生在完成任務(wù)的過程中自主地去探求知識(shí)、獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，而且教師也能及時(shí)分析和解答學(xué)生操作過程中所遇到的問題。這樣的教學(xué)方式能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，會(huì)取得事半功倍的效果。通過這種互動(dòng)式的課堂，將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通，有利于實(shí)現(xiàn)教與學(xué)、學(xué)與做的一體化，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

2.嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于《安全工程CAD》課程教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂是一種可實(shí)現(xiàn)教與學(xué)全面互動(dòng)的新型教學(xué)模式，主要包含課前知識(shí)獲取、課堂知識(shí)內(nèi)化和課后知識(shí)鞏固三個(gè)階段［8］。通過重新分配課堂內(nèi)外時(shí)間：課前，學(xué)生先借助視頻、講座以及網(wǎng)上資源完成自主學(xué)習(xí)；課堂上，師生在一起完成作業(yè)、答疑、協(xié)作探究和互動(dòng)交流；課后，學(xué)生修改完善項(xiàng)目成果，并在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上提交成果，教師批閱修改，及時(shí)給予評(píng)價(jià)及反饋；旨在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及對(duì)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（四）考核方式上的改革

為了更加公正、客觀、全面真實(shí)的反映學(xué)生在整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)情況以及調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，需要對(duì)考核方式進(jìn)行調(diào)整，注重能力考核、過程考核。具體考核方式為如下。

1.期末考試成績(jī)占總成績(jī)50％，重點(diǎn)考察學(xué)生能力。采用上機(jī)考試的形式，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成繪圖。為避免拷貝、抄襲等情況發(fā)生，應(yīng)建立上機(jī)考試題庫(kù)，考試時(shí)隨機(jī)抽題，保證學(xué)生每人一題，獨(dú)立完成考試內(nèi)容。

2.平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的50％，注重過程考核。主要根據(jù)學(xué)生上課出勤情況，上機(jī)練習(xí)效果和平時(shí)作業(yè)完成情況等給出綜合成績(jī)。

三、結(jié)束語

《安全工程CAD》課程是培養(yǎng)安全工程專業(yè)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力的核心課程，也是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)的課程。作者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，首先分析了當(dāng)前該課程在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面存在的不足；然后，針對(duì)這些不足提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。這些措施符合現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，能夠改善教學(xué)效果，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

［1］周晶.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.甘肅科技，2010，26（4）：49-51.

［2］郝朝瑜，洪林，曾繁慧，等.理論與實(shí)踐相結(jié)合的《安全工程CAD》教學(xué)方法［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，15（6）：660-662.

［3］蘇宏林，浦毅.高職“機(jī)械制圖與CAD”課程教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2015（26）：22-25.

［4］高銳，高芳，呂國(guó)策.高職院校“電子CAD”課程設(shè)計(jì)實(shí)踐研究［J］.教育與職業(yè)，2014（6）：129-130.

［5］陳英.建筑專業(yè)CAD課程的教學(xué)改革探析［J］.中國(guó)成人教育，2013（23）：165-167.

［6］賈廷貴，曲國(guó)娜.《安全工程CAD》一體化教學(xué)的探索［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014（23）：137.

［7］魏連江，陳開巖，吳征艷.安全工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.現(xiàn)代企業(yè)教育，2011（1）：155-156.

［8］李紅.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在建筑CAD課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.教育與職業(yè)，2016（04）：97-99.

Safety engineering CAD is a core course for training computer-aided-design ability of the safety engineering graduates.Aiming at the shortcomings of traditional teaching methods，this paper puts forward the corresponding improvement measures as follows.In the aspect of curriculum system，the links between this course and other courses should be focused.In the aspect of teaching content，professional background and practical application should be emphasized.In the aspect of teaching method，the flipped classroom and the integrative mode of teaching，learning and practicing should be applied.In the aspect of assessment method，the capacity assessment and the process assessment should be paid attention to.

safety engineering；Computer Aided Design（CAD）；flipped classroom

G642

A

2096-000X（2016）22-0138-02

黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃青年專項(xiàng)課題（編號(hào)：GJD1215014）

馬德仲，哈爾濱理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與通信工程學(xué)院安全工程系副主任，副教授，工學(xué)博士，主要從事安全工程方面的教學(xué)與科研工作。