環(huán)境工程CAD課程的教學(xué)實踐探索

周繼軍，陳 納

(河南工程學(xué)院 資源與環(huán)境工程系，河南 鄭州 451191)

環(huán)境工程CAD是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，在環(huán)保工程設(shè)計中承擔(dān)著不可替代的作用，是學(xué)生從事科研、生產(chǎn)與管理工作必備的理論基礎(chǔ).它對于學(xué)生全面提高計算機(jī)水平、加強(qiáng)專業(yè)素質(zhì)和技能、樹立自信心以及增強(qiáng)歷史使命感具有非同尋常的意義.通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能掌握環(huán)境工程中工程圖的繪制方法，了解有關(guān)環(huán)境工程的技術(shù)概況和特點(diǎn)，熟練掌握本專業(yè)各個工藝環(huán)節(jié)中工程圖的繪制，為他們在今后的工作中與相關(guān)專業(yè)人員的協(xié)調(diào)合作提供一個“接口”[1]，為他們從事相關(guān)的工作或進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).近幾年的人才市場反饋信息表明，環(huán)境類專業(yè)畢業(yè)生是否熟悉和精通CAD技術(shù)將會直接影響其就業(yè)[2].掌握CAD技術(shù)是環(huán)境類專業(yè)畢業(yè)生從事高技術(shù)崗位所必備的基本素質(zhì).鑒于環(huán)境類專業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，CAD教學(xué)需要在實踐中進(jìn)行摸索和改進(jìn).

1 課程準(zhǔn)備

1.1 合理選擇教材

環(huán)境類專業(yè)畢業(yè)學(xué)生就業(yè)多在環(huán)保領(lǐng)域，但所學(xué)的CAD教材多與機(jī)械和土木工程內(nèi)容有關(guān).這樣的教材對環(huán)境類學(xué)生缺乏專業(yè)針對性，學(xué)生常感覺所學(xué)內(nèi)容與自己未來的工作不是很貼近，不容易產(chǎn)生興趣.在選擇教材的時候，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，選用專業(yè)的環(huán)境工程CAD設(shè)計與應(yīng)用教材.教材應(yīng)增加與環(huán)境處理有關(guān)的典型流程圖、平面圖、剖面圖、管路圖以及設(shè)備安裝圖等知識，增加三維制圖和建模內(nèi)容.

1.2 幫助學(xué)生樹立目標(biāo)，提高學(xué)習(xí)興趣

“授人以魚”不如“授人以漁”，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣以及創(chuàng)新精神，是每一個教育工作者的責(zé)任.教師在課堂內(nèi)外要一直強(qiáng)調(diào)能動性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自學(xué)水平，使學(xué)生認(rèn)識到要想學(xué)到新知識，包括學(xué)好CAD軟件，唯有戒驕戒躁、腳踏實地、勤學(xué)苦練.此外，作為專業(yè)課老師，要及時和學(xué)生溝通，建立朋友關(guān)系，了解學(xué)生的想法，結(jié)合學(xué)生實際制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計劃，有目的有針對性地培養(yǎng)專業(yè)技能，提高學(xué)生的就業(yè)競爭能力.有了積極的目標(biāo)，對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)會有很好的促進(jìn)作用.久而久之，學(xué)習(xí)上的進(jìn)步也會讓學(xué)生的自信心得到明顯的加強(qiáng)，從而提高學(xué)習(xí)興趣.

1.3 合理安排工程制圖課程

畫法幾何及工程制圖是CAD制圖的基礎(chǔ)，它主要講解的是手工繪圖的基本原理.其中，如何在二維平面上將三維立體圖形表達(dá)出來，是它的核心內(nèi)容.如果不學(xué)習(xí)畫法幾何及工程制圖，盲目學(xué)習(xí)CAD，就只能是空中樓閣.鑒于此，我們及時研究對策，增設(shè)畫法幾何及工程制圖課程，并且安排在環(huán)境工程CAD課程的前一個學(xué)期，保證學(xué)生及時復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)的知識，掌握繪圖原理和計算機(jī)繪圖方法、技巧，為后續(xù)的環(huán)境工程CAD的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ).

2 課程組織實施

2.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的講解，夯實基礎(chǔ)

無論學(xué)習(xí)多么高深的軟件，首先要做的就是掌握基礎(chǔ)知識，練好基本功.對于CAD軟件來說，該軟件屬于應(yīng)用軟件，目前國內(nèi)常用的都是中文版，特點(diǎn)是版本更新速度快、內(nèi)容多、應(yīng)用范圍廣，很難在教學(xué)計劃規(guī)定的學(xué)時內(nèi)講述所有的命令.所以，在教學(xué)中要分清主次，首先講授基本概念與基本命令，重點(diǎn)是教會學(xué)生掌握CAD軟件的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力.具體主要有以下幾點(diǎn)：

(1)講解常用的基本操作命令.CAD軟件是通過命令來完成繪圖工作的，學(xué)習(xí)命令是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ).命令的執(zhí)行一般有三種途徑，可以點(diǎn)擊菜單欄、工具欄和命令行輸入來完成，這些都要讓學(xué)生了解.命令行輸入還有簡捷形式，特別是對于只有一個英文字母的命令，一定要求學(xué)生熟練掌握，只有熟練掌握這些最常見的命令，才能大大提高畫圖的效率.掌握了命令的執(zhí)行，學(xué)生才能對CAD軟件有一個大致的認(rèn)識，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).

(2)教學(xué)生學(xué)會系統(tǒng)變量的設(shè)置，認(rèn)知CAD軟件的深奧.系統(tǒng)變量可以控制CAD軟件的繪圖環(huán)境和基本設(shè)置，其作用很大，但由于使用不多，容易被初學(xué)者忽視.雖然CAD軟件所包含的系統(tǒng)變量很多，但是常用的只有幾個，如：LIMITS、SAVETIME、FILLMODE、LTSCALE、DIMASSOC等.通過對系統(tǒng)變量的講解，讓學(xué)生了解CAD軟件的奧妙，對學(xué)習(xí)難度有一個大致的認(rèn)識，避免產(chǎn)生“輕敵”思想.

(3)教學(xué)生學(xué)會使用幫助功能，培養(yǎng)自學(xué)習(xí)慣和能力.CAD軟件內(nèi)容多、應(yīng)用范圍廣，很難在規(guī)定的時間內(nèi)講述所有的命令.教學(xué)中，教師首先要講授基本概念與基本命令，重點(diǎn)是教會學(xué)生掌握CAD軟件的學(xué)習(xí)方法，并培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力.AutoCAD提供了幫助這一重要功能，里面有詳細(xì)的概念與操作步驟詳解.在講授的過程中，教師應(yīng)教給學(xué)生幫助的使用方法，并培養(yǎng)學(xué)生通過幫助功能掌握命令，利用查新功能了解軟件的新功能及其使用方法，養(yǎng)成良好的利用CAD軟件幫助功能自學(xué)的習(xí)慣和能力.

2.2 加強(qiáng)多媒體教學(xué)和上機(jī)實踐的結(jié)合，提高學(xué)習(xí)效果

環(huán)境工程CAD是實踐性和應(yīng)用性的技術(shù)課，其教學(xué)應(yīng)重在強(qiáng)化動手能力的培養(yǎng)，弱化理論的掌握，重在概念的理解與自學(xué)能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化繪圖速度與準(zhǔn)確度的訓(xùn)練，著重實踐環(huán)節(jié)，從而達(dá)到應(yīng)用CAD軟件清晰、準(zhǔn)確與高效地繪圖.

教學(xué)計劃安排每上一次多媒體課程，就有一次上機(jī)操作實踐.在上多媒體課時，明確每個學(xué)生當(dāng)次上機(jī)操作的任務(wù)，要求其按時按量地完成教學(xué)要求的操作內(nèi)容，并且做好監(jiān)督檢查和批改作業(yè)的工作.上機(jī)操作最好安排在多媒體課的第二天，保證了學(xué)生能及時利用課堂上講授的內(nèi)容進(jìn)行上機(jī)實踐，否則學(xué)生知識點(diǎn)的掌握情況將不很理想.在學(xué)生進(jìn)行上機(jī)操作時，要引導(dǎo)學(xué)生盡可能地做到舉一反三，牢固掌握要點(diǎn)，充分掌握基本命令、基本技能和技巧，加深對基本理論的理解，能真正做到從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識.在批改上機(jī)實訓(xùn)作業(yè)時，如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生有操作問題應(yīng)及時給以指導(dǎo)，幫助其解決難題.在學(xué)生解決問題后，最好要求學(xué)生重復(fù)操作以加深記憶，并且做好以后上課時的復(fù)查.對于普遍出現(xiàn)的問題，要注意總結(jié)和歸納，在下次理論課時著重講解，并有針對性地布置上機(jī)練習(xí)以鞏固教學(xué)效果.在布置上機(jī)操作任務(wù)時，注意對前面已學(xué)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)，做到由淺入深、由易到難，在循序漸進(jìn)中讓學(xué)生掌握相關(guān)技巧.

2.3 結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)授課

2.3.1 結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)安排授課內(nèi)容

環(huán)境工程CAD和機(jī)械CAD及其他專業(yè)CAD不同，教師講授時，要注重專業(yè)特色，有針對性地安排授課內(nèi)容.在講解圖形實例和布置作業(yè)以及實訓(xùn)時，都盡量與環(huán)境工程專業(yè)緊密結(jié)合起來.在安排教學(xué)內(nèi)容時，對于機(jī)械零件和電子元件、電路圖的繪制，可以基本不講，而是重點(diǎn)講授環(huán)境工程處理工藝流程圖、平面布置圖及獨(dú)立的環(huán)境工程處理設(shè)施的三維立體圖形(曝氣池、二沉池、通風(fēng)管道、除塵器等)的繪制步驟和方法以及相關(guān)技巧.不同的專業(yè)有不同的專業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如機(jī)械類、電子類和建筑類的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范就明顯不同.要想畫出精美、雅致和專業(yè)的圖形，必須要了解相應(yīng)專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，主要是所標(biāo)注文字的字體、大小、寬高比以及線寬、線型和標(biāo)題欄的設(shè)置不同.環(huán)境工程專業(yè)屬于新興專業(yè)，目前對這一專業(yè)還沒有設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)[3]，所以教師在講授時要提醒學(xué)生環(huán)境工程制圖可以參照建筑制圖和土木工程制圖以及水利水電工程制圖的標(biāo)準(zhǔn).

2.3.2 改變教學(xué)方式，整合專業(yè)課程教學(xué)

掌握繪圖技術(shù)是環(huán)境工程CAD課程的主要教學(xué)任務(wù)，也是該專業(yè)課程設(shè)計成果的主要表現(xiàn)形式.將繪圖與專業(yè)課程整合教學(xué)，能在很大程度上提高學(xué)生的專業(yè)繪圖技能.教師可以將各種命令、方法與專業(yè)課程內(nèi)容相聯(lián)系，增加學(xué)生對各種分散命令、各種組織管理圖形方法的實際運(yùn)用能力.以繪圖部分整合教學(xué)為例，在授課過程中始終以專業(yè)圖為線索，將分散命令融合到專業(yè)繪圖中.

讓學(xué)生思考應(yīng)該從哪兒下手來畫.對學(xué)生強(qiáng)調(diào)：繪制一個圓、一個矩形、任意多邊形等都很簡單，只要會打開AutoCAD就會畫.但如何定點(diǎn)畫圖，如何能快速有效地組織一幅圖形，卻是非常重要的.如，一張水處理構(gòu)筑物平面圖與學(xué)生所學(xué)專業(yè)密切相關(guān)，這張圖帶給他們一種親近感，加深了學(xué)生對這門課實用性的感受，從而極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.以圖為線索，由外入內(nèi)、由淺入深、層層深入、逐步講解，各個分散的命令逐漸有系統(tǒng)地聯(lián)系起來，如何快速有效地組織圖形在學(xué)生的腦海里也逐步清晰.這種教學(xué)方式不但豐富了學(xué)生的專業(yè)知識，提高了學(xué)生的計算機(jī)繪圖水平，還讓學(xué)生感覺到自己所學(xué)的專業(yè)有用武之地，樹立了自信心.

2.3.3 適應(yīng)市場要求，增加講解圖形繪制的課時

到目前為止，大部分設(shè)計、施工、監(jiān)理部門的工程圖都是二維平面圖形.所以，在先前的環(huán)境工程CAD教學(xué)中，一般仍局限在學(xué)習(xí)CAD軟件的基本功能和基本操作上，忽略了對學(xué)生三維設(shè)計思想和能力的培養(yǎng)[4].教師重點(diǎn)講授的是二維圖形的繪制，對三維圖形繪制的講解很少.當(dāng)然，這也與先前CAD版本繪制三維立體圖形的功能不夠強(qiáng)大有關(guān).但是，由于在二維平面上看三維立體圖形不直觀，甚至可以說晦澀難懂，往往打消了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[5].

隨著版本的更新、升級，尤其是在AutoCAD 2008以后的版本，越來越顯示其在繪制三維立體圖形的強(qiáng)大功能，方便性和快捷性也得到了極大的提高.在三維模式下繪圖可以幫助學(xué)生實現(xiàn)平面向三維空間的轉(zhuǎn)變，對于提高學(xué)生的三維空間想象能力和拓寬視野有很大的作用.所以，在教學(xué)中應(yīng)提高講授繪制三維圖形的課時比例.

由于三維立體圖形具有“看得見、摸得著”的效果，所以極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情.而且，隨著計算機(jī)硬件和軟件的飛速發(fā)展，用人單位對三維設(shè)計和建模人才的需求也越來越旺盛.例如，一些純水環(huán)保公司在超濾和反滲透初始設(shè)計階段就要求進(jìn)行建模設(shè)計，在完成三維圖形設(shè)計后將其轉(zhuǎn)換為二維圖紙，加工人員就是在三維圖紙和二維圖紙的共同指導(dǎo)下進(jìn)行加工制作.因此，只會CAD軟件基本操作的畢業(yè)生很難適應(yīng)人才市場的需求[1].

3 改革考核方式，提高學(xué)生動手能力

為了較為全面地評價學(xué)生對CAD軟件的操作掌握程度，考試采用平時成績、上機(jī)考試成績和課后大作業(yè)成績3部分相結(jié)合的方法.其中，平時成績的評定主要依據(jù)上機(jī)實踐操作過程中的紀(jì)律性和認(rèn)真程度，這部分占總成績的10%左右.上機(jī)考試成績的評定主要依據(jù)是：要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成一幅較為簡單的A4幅面圖的繪制，根據(jù)所繪制圖形的完成程度、是否符合CAD和制圖國家標(biāo)準(zhǔn)等來確定上機(jī)考試成績，這部分占總成績的30%左右.上機(jī)考試可以測試學(xué)生在課堂教學(xué)中對理論知識和操作的掌握程度，也可以檢驗課堂教學(xué)的效果.課后大作業(yè)的成績評定主要依據(jù)是：要求學(xué)生在上機(jī)實踐教學(xué)之后，完成一幅中等復(fù)雜的環(huán)境工程處理工藝流程圖(幅面為A3)的繪制工作，并將所繪圖形的電子文件通過電子郵件，以附件的形式發(fā)送到指定郵箱.評定成績時，主要依據(jù)電子文件是否符合CAD和制圖國家標(biāo)準(zhǔn)來評定成績，這部分占總成績的60%左右.課后大作業(yè)與工程實際接軌，通過環(huán)境工程專業(yè)圖紙的繪制可以檢測學(xué)生對CAD軟件的綜合運(yùn)用能力和專業(yè)知識掌握程度.三大部分的綜合評定，比較客觀真實地反映了學(xué)生在環(huán)境工程專業(yè)背景下對CAD軟件的實際操作運(yùn)用能力.

4 結(jié)束語

環(huán)境CAD的教學(xué)，需要教師不斷地在教學(xué)和實踐中發(fā)現(xiàn)、體會和總結(jié)，需要不斷地嘗試先進(jìn)的教學(xué)方法和手段.唯有如此，才能探索出一套真正實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)展的教學(xué)模式，從而培養(yǎng)出社會真正需要的環(huán)境類人才.

參考文獻(xiàn)：

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[4] 金 適.環(huán)境工程制圖[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004.124-126.

[5] 羅曉良.建筑制圖與AutoCAD課程教學(xué)改革探討[J].科技信息,2008，(21):581-582.