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      基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“電氣CAD”課程教學(xué)改革與探索

      2022-09-09 03:52:00朱萬(wàn)浩章盼梅
      關(guān)鍵詞:繪圖講授學(xué)時(shí)

      朱萬(wàn)浩,章盼梅

      (1.廣州城市理工學(xué)院 電氣工程學(xué)院,廣東 廣州 510800;2.廣州城市理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,廣東 廣州 510800)

      “電氣CAD”是廣州城市理工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課,具有實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn),主要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)繪圖能力。學(xué)好“電氣CAD”這門(mén)課,能幫助學(xué)生快速地繪制電氣控制原理圖、電氣接線圖、裝配圖等,提高設(shè)計(jì)圖紙工作效率,也為后期學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件打下基礎(chǔ)。近年來(lái),隨著我國(guó)工業(yè)4.0/5.0、智能制造等工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的興起,行業(yè)對(duì)學(xué)生的軟件設(shè)計(jì)及繪圖能力提出了更高的要求。因此,大部分院校的理工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了CAD繪圖課程,并進(jìn)行了一系列教學(xué)方式的改革與探索,以尋求更好的課程教學(xué)方法和人才培養(yǎng)模式。

      當(dāng)前有學(xué)者對(duì)“電氣CAD”課程改革進(jìn)行了研究,提出了各種各樣的改革措施。例如:吳迪針對(duì)CAD軟件更新速度快、教材與實(shí)際教學(xué)差距大、教學(xué)與實(shí)際工程案例脫離等問(wèn)題,提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、引入工程案例等改革措施[1];劉慧君通過(guò)增強(qiáng)師生互動(dòng)、加強(qiáng)基本的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練、采用項(xiàng)目化教學(xué)、“1+X”證書(shū)制度等課程考核方式,以提高高職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)水平[2];梁海芳等為解決學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、專(zhuān)業(yè)知識(shí)缺乏等問(wèn)題,提出培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合、采用案例教學(xué)等方法對(duì)課程進(jìn)行改革[3];杭阿芳等針對(duì)當(dāng)前課程與思政相脫節(jié)、專(zhuān)業(yè)課教師的思政水平不夠高等情況,提出加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)課教師的政治理論水平、調(diào)整教學(xué)大綱、教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與思政相融合等方式[4]。在培養(yǎng)學(xué)生CAD繪圖的同時(shí),激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和艱苦奮斗的精神,最終打造專(zhuān)業(yè)知識(shí)過(guò)硬、思想覺(jué)悟高的合格專(zhuān)業(yè)性人才。

      雖然以上學(xué)者提出了各種課程改革措施,一定程度上解決了“電氣CAD”課程在教學(xué)中存在的學(xué)生興趣低、課程與實(shí)際工程脫節(jié)等問(wèn)題,但不同高校、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生綜合能力、教師教學(xué)水平、人才培養(yǎng)目標(biāo)等均存在一定的差別,改革不能照搬照套。因此,本文以廣州城市理工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例,根據(jù)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況、學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)、應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)等,探索“電氣CAD”課程的改革方法。

      1 課程概況

      CAD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的縮寫(xiě),它是一種安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件,能對(duì)機(jī)械圖紙、結(jié)構(gòu)圖紙、電氣圖紙等進(jìn)行繪制。與傳統(tǒng)的手工繪圖相比,采用CAD繪圖大大提高了繪圖速度,促進(jìn)了工業(yè)的快速發(fā)展?!半姎釩AD”是結(jié)合電氣及相關(guān)行業(yè)的特點(diǎn),面向電氣相關(guān)專(zhuān)業(yè)講授的一門(mén)選修課程。由于該課程實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛,目前在大部分的工科院校以及工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)。該課程的課程目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。除了培養(yǎng)學(xué)生的基本繪圖技能外,還強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、創(chuàng)新能力等,如圖1所示。

      圖1 “電氣CAD”課程目標(biāo)

      2 課程存在問(wèn)題

      廣州城市理工學(xué)院“電氣CAD”課程自電氣專(zhuān)業(yè)成立以來(lái)即開(kāi)設(shè),至今已有十多年。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷、與兄弟院校和相關(guān)專(zhuān)業(yè)交流、用人單位回訪等方式,對(duì)該課程進(jìn)行深入的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)方法、教學(xué)模式等存在一些問(wèn)題,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

      (1)原教學(xué)模式安排不合理,體現(xiàn)在學(xué)生上機(jī)實(shí)踐操作時(shí)間偏少。“電氣CAD”課程總共32學(xué)時(shí),理論課安排在教室上,講授16學(xué)時(shí);上機(jī)操作安排在機(jī)房,共16學(xué)時(shí)。在教學(xué)安排中,通常排2節(jié)理論課,幾天后排2節(jié)上機(jī)操作課。理論課講授的過(guò)程中,由于只有教師單純地講授和演示,學(xué)生沒(méi)有跟著實(shí)際操作,容易出現(xiàn)打瞌睡、玩手機(jī)等情況。另外,理論課講授完幾天后再進(jìn)行上機(jī)操作,學(xué)生容易忘記理論課內(nèi)容,教學(xué)效果不理想。

      (2)原考核方式過(guò)于單一。原課程平時(shí)成績(jī)依據(jù)上課考勤打分,期末成績(jī)采用上機(jī)考核,例如在2小時(shí)內(nèi)畫(huà)出3~4張電氣相關(guān)圖紙。原考核的方式過(guò)于單一,不易調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

      (3)教師課程講授與實(shí)際工程相脫節(jié),教師缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。在講授課程的過(guò)程中,教師通常按部就班地講授軟件的基本操作,點(diǎn)、線、矩形等基本圖形的畫(huà)法,最后結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)繪制電氣原理圖,缺乏實(shí)際工程案例。同時(shí),教師缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),大部分教師從學(xué)校畢業(yè)就到學(xué)校做老師,沒(méi)有企業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。

      (4)課程學(xué)習(xí)完之后沒(méi)有進(jìn)一步延伸。學(xué)生學(xué)完課程后就忘了,后期沒(méi)有學(xué)習(xí)需要“電氣CAD”做鋪墊的課程或項(xiàng)目,大部分學(xué)生在畢業(yè)后才有可能再用到。

      3 改革措施

      為了更好地適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,實(shí)實(shí)在在地提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平,為學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)打下基礎(chǔ),結(jié)合學(xué)校和電氣專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)、學(xué)生的實(shí)際情況,提出以下幾方面的改革措施。

      3.1 調(diào)整教學(xué)模式

      原教學(xué)模式采用教室理論講授16學(xué)時(shí),上機(jī)操作16學(xué)時(shí)。學(xué)生在教室上課時(shí),沒(méi)有電腦進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐,單純?cè)诮淌抑v授理論的效果不好。調(diào)整后的教學(xué)模式采用全部講授和上機(jī)實(shí)踐均在機(jī)房進(jìn)行。教師在機(jī)房先講授一部分理論知識(shí),然后讓學(xué)生立刻上機(jī)訓(xùn)練。例如教師講授三極管的畫(huà)法,總共講授時(shí)長(zhǎng)10分鐘,講授完之后,學(xué)生立即上機(jī)練習(xí)15分鐘。這樣不僅能提高課程的活躍度,而且能提高學(xué)生的興趣,改變之前枯燥無(wú)味的理論講法,能實(shí)實(shí)在在地提高學(xué)生的畫(huà)圖能力。

      “電氣CAD”教學(xué)總共32學(xué)時(shí),分為8次課,每次課4學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)1個(gè)項(xiàng)目。課程共分為8個(gè)項(xiàng)目,采用項(xiàng)目式教學(xué)。例如“項(xiàng)目八”授課加上機(jī)操作共4學(xué)時(shí),采用技能競(jìng)賽與企業(yè)案例專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練的教學(xué)模塊,主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,如表1所示。

      表1 項(xiàng)目與教學(xué)模塊分布表

      續(xù)上表

      3.2 調(diào)整課程考核方式

      原課程考核方式采用平時(shí)點(diǎn)名和試卷考核的方法,考核方式單一,無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。調(diào)整后的課程考核方式多樣化,把分?jǐn)?shù)細(xì)化到多個(gè)環(huán)節(jié),使考核分?jǐn)?shù)更加合理、公平。例如平時(shí)考核占40%,包括上課認(rèn)真程度(10%),現(xiàn)場(chǎng)回答問(wèn)題(10%),課堂測(cè)試(10%),課后作業(yè)(10%)。期末考核占60%,采用上機(jī)閉卷考試的形式,其中,考核學(xué)生綜合繪圖能力占40%,創(chuàng)新能力、發(fā)散思維能力占20%。細(xì)化后的課程考核方式,讓考核更加有依據(jù),目的是為了充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣,切實(shí)提高同學(xué)們的繪圖、創(chuàng)新等水平。

      表2 改革后的課程考核

      3.3 與實(shí)際工程案例相結(jié)合

      原課程主要講授軟件的基本操作,二極管、三極管等電氣元件的畫(huà)法,傳統(tǒng)的課程講授過(guò)于簡(jiǎn)單,沒(méi)有與實(shí)際的工程案例相結(jié)合。學(xué)生學(xué)完課程之后,不清楚CAD繪圖課程究竟能用在哪些地方,以及在實(shí)際工作中如何運(yùn)用。改革后的課程,不但講授基本的繪圖技能,而且引入實(shí)際的工程案例。例如引入變電站的綜合設(shè)計(jì),講授電氣的接線圖、保護(hù)控制圖、電氣平面布置等圖紙的畫(huà)法;引入污水處理廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),講授PLC接線圖、總體架構(gòu)圖、儀表接線圖的繪制方法。通過(guò)實(shí)際工程案例的講授和訓(xùn)練,讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到CAD在以后工作中的作用,進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)目的。

      3.4 加強(qiáng)師資建設(shè),提升師資能力

      當(dāng)前大部分院校的教師沒(méi)有實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),研究生畢業(yè)之后就到學(xué)校做老師。近年來(lái),廣州城市理工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)從設(shè)計(jì)院引入多名高級(jí)工程師,他們熟練掌握CAD軟件操作技能,具有豐富的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。工程師在講授如何用CAD軟件設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候,還可以與同學(xué)們分享企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn),提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

      3.5 教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合

      傳統(tǒng)的CAD教學(xué)往往在課后沒(méi)有進(jìn)一步延伸,部分學(xué)生直到畢業(yè)后工作了,才用到CAD軟件。CAD是一個(gè)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛的軟件,學(xué)好、學(xué)精有利于促進(jìn)學(xué)生就業(yè),使其更快地適應(yīng)企業(yè)工作環(huán)境。因此,改革后的CAD教學(xué),在學(xué)生學(xué)完CAD軟件后,讓成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生組隊(duì)參加廣東省工科大學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合技能競(jìng)賽,使學(xué)生的CAD、三維繪圖技能進(jìn)一步提升,做到以賽促學(xué),讓比賽反哺教學(xué)。

      3.6 教學(xué)效果與評(píng)價(jià)

      經(jīng)過(guò)三年的教學(xué)改革與實(shí)踐,“電氣CAD”課程教學(xué)體系日趨成熟,廣州城市理工學(xué)院在電氣專(zhuān)業(yè)2017—2020級(jí)推廣應(yīng)用,取得了良好的效果,主要體現(xiàn)在以下幾方面。

      (1)通過(guò)“電氣CAD”課程的學(xué)習(xí),學(xué)生掌握了二維基本圖形的繪制方法,為三維繪圖打下基礎(chǔ)。近兩年,部分同學(xué)參加廣東省工科大學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合技能競(jìng)賽,獲得三等獎(jiǎng)的成績(jī)。

      (2)在授課課程中,結(jié)合具體工程案例,讓學(xué)生提前接觸企業(yè)設(shè)計(jì)工作,提升工程設(shè)計(jì)能力。因此,在學(xué)生就業(yè)方面,不少學(xué)生能進(jìn)入設(shè)計(jì)單位、電氣及工業(yè)控制的施工單位以及各類(lèi)設(shè)備制造廠。

      (3)在學(xué)生評(píng)價(jià)方面,調(diào)查問(wèn)卷顯示,大部分學(xué)生對(duì)“電氣CAD”課程改革表示滿(mǎn)意,對(duì)課程充滿(mǎn)興趣。同時(shí),課程團(tuán)隊(duì)深入企業(yè)回訪交流,企業(yè)工程師認(rèn)為CAD課程實(shí)用性強(qiáng),應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)。

      4 結(jié)語(yǔ)

      本文對(duì)“電氣CAD”課程進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革,通過(guò)調(diào)整機(jī)房實(shí)踐學(xué)時(shí),提高了學(xué)生的動(dòng)手、實(shí)踐操作能力;改變課程的考核方式,加大對(duì)平時(shí)練習(xí)的考核,提高了學(xué)生的積極性;課程講授與實(shí)際工程相聯(lián)系,提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣;積極引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生技能大賽,以賽促教、以賽促學(xué),提升學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

      該課程自實(shí)施改革至今,已在廣州城市理工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2019—2021級(jí)學(xué)生中進(jìn)行試驗(yàn),取得了良好的效果,得到學(xué)生和專(zhuān)家的好評(píng),可為其他高校CAD課程的改革提供參考。

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