現代教育模式下化工制圖課程改革與實踐

李　煦，范小振，徐　美

(滄州師范學院 化學與化工學院，河北 滄州 061001)

化工制圖是專門研究化工圖樣閱讀和繪制的一門課程，是化學工程與工藝專業本科生的一門重要的專業技術基礎課程[1].課程注重培養學生的工程思想，開發學生由立體到平面，再由平面到立體的三維立體構建能力，在課程中對理論與實踐結合程度要求很高.化工制圖還承擔著為化工原理、化工設備基礎、化工設計等后續專業課程，以及畢業設計和實習實訓奠定良好基礎的重要任務，在化工專業培養方案中起到承上啟下的重要作用.

然而，現行的化工制圖教學模式和方法并不能達到很好的教學效果[2-4]，問題主要歸結為：教學方法相對落后、課時少、任務重、學生學習的主觀能動性不夠等.為了改變這種現狀，在現有的教學計劃中提高化工制圖教學效果，充分利用現代教育模式對化工制圖課程進行改革探索顯得至關重要.

現代教育模式是指運用現代教育理念和現代教育技術，通過對教學過程和教與學資源的設計、開發、利用、管理和評價，以實現教學優化的理論和實踐.隨著互聯網技術和智能手機終端的普及，探索在課程中利用現代教育技術，采用多元化的教學方式如翻轉課堂、微課、模塊式教學等，對化工制圖課程進行教學改革與初步實踐，逐步形成以傳統教學為基礎，模塊式教學方法[5-8]為指導，翻轉課堂為提升，微課資源為輔助的多元化、多層次教學體系，并在課程的實施過程中，注重與相關課程的耦合，通過引入制圖競賽環節，配合各級化工類設計競賽，提升課程寬度和廣度，將工程思想貫穿于課程始終.根據課程特點，結合地方院校人才培養目標，經初步實施，證明可有效提高化工制圖課程的教學質量，提升學生的綜合素質和工程思想，滿足應用型本科人才培養模式的要求.

1　以模塊式教學方法為指導

化工制圖的模塊式優化整合是依據專業人才培養目標的要求，打破原有課程結構，將原有的化工制圖課程與化工AutoCAD制圖課程進行充分整合，合理精簡授課內容，將兩門課程中重復的部分刪去，作為一門課程的“Ⅰ”“Ⅱ”部分開設.對于原化工制圖課程中占課時較長的復雜圖樣的手工繪制，在化工制圖Ⅱ中利用AutoCAD軟件進行繪制，節省了大量課時；而對于原化工AutoCAD制圖課程中有關國家標準的介紹，則在化工制圖Ⅰ中一并介紹，在化工制圖Ⅱ中不再贅述.如此，可將化工制圖Ⅰ、Ⅱ課程內容統籌規劃，內容具有連續性、系統性、綜合性.結合我院化工專業學生特點，將課程內容整體劃分為化工制圖基礎、化工設備圖和化工工藝圖三個模塊.

1.1　化工制圖基礎模塊

化工制圖基礎模塊為化工制圖課程理論部分，主要講授國家標準對于化工制圖的相關要求，在授課中采用任務驅動法，利用翻轉課堂提高課堂效率.針對重、難點知識點制作成系列微課并發布，例如畫法幾何系列微課、投影基礎系列微課、組合體視圖系列微課等.其中畫法幾何和投影基礎部分內容有很多學生在高中階段都接觸過，通過翻轉課堂和微課學習，可有效減少這部分內容所占課時，確保有限的課時可以得到最大限度的利用.目前，各高校對于機房的配套建設都較為關注，地方性應用性本科院校也不例外，我校也為化工專業學生配套建設了專業機房，在化工制圖基礎模塊的學習過程中，可充分利用機房電腦和智能手機終端構建課程網絡平臺，將課程相關材料發布至校園網或智能手機班課APP中，為學生課外學習交流提供便利.

1.2　化工設備圖模塊

化工制圖作為一門理論和實踐并重的課程，實踐特別是有效實踐環節的多少會直接影響課程的教學效果.但現有的課程體系很難保證化工制圖課程有充分的實踐課時，特別是對于化工設備圖和化工工藝圖的繪制.因此，結合化工專業培養方案，在化工設備圖部分充分結合化工原理和化工設備機械基礎課程設計周，以換熱器的設計、篩板塔的設計為依托，采用AutoCAD軟件繪制規范完整的換熱器或篩板塔裝配圖，在保證化工制圖課程的應用效果的同時，提高化工原理課程設計的工程性、實踐性、完整性.

1.3　化工工藝圖模塊

與化工設備圖相同，化工工藝圖部分也存在著課時短、任務重、學生掌握不好等問題.此外，在開設化工制圖課程時，學生尚未學習化學工藝學的課程，對于化工工藝圖的概念比較陌生，掌握起來比較困難.以往在講授這部分內容時，往往只是一帶而過，不能真正提高學生繪制化工工藝圖的能力.必須尋求其他的鍛煉機會以提高化工工藝圖模塊的教學效果.因此，在化工制圖課程中重點講解國標對于化工工藝圖的基本規定，及閱讀化工工藝圖的步驟和要求；結合本校在第六學期為化工專業學生開設的化工工藝學課程，要求學生在課程中采用徒手繪制草圖和AutoCAD繪制重點工段的物料流程圖(PFD)，工藝管道儀表流程圖(PID)，既滿足了化工工藝學課程的要求，又加深了學生對于化工制圖課程中化工工藝圖模塊的理解和認識，提高了繪圖技能，做到了學以致用.

2　以翻轉課堂手段為提升

以翻轉課堂[9-10]教學方法為提升，是指在化工制圖理論課中，根據翻轉課堂的定義和特征，結合建構主義學習理論，借鑒案例教學法、啟發式教學的特點，構建適宜的化工制圖課程教學模型圖并加以實施.在課前讓學生利用教師提供的微課視頻和參考資料結合課本進行自主學習；課上時間則用來解決問題、深化概念、參與合作式學習；在課后對課程進行反饋與評價，并提供下次課程的學習資源.將傳統以教師為主導的教學活動轉變為以學生為主導的教學活動，提升學生自主學習的能力.

圖1　化工制圖課程翻轉課堂應用舉例

化工制圖課程應用翻轉課堂的設計模型，參考美國富蘭克林學院Robert Talbert教授的翻轉課堂結構模型[11]，結合課程實際，選取合適的章節進行再設計.以化工制圖課程繪制組合體三視圖大作業任務為例，以往的教學設計是讓學生在課上繪制大圖，由教師看完作業后進行，將學生掌握不好的知識點進行講解.學生接受起來較為被動，且占用較多課時.采用翻轉課堂模式如圖1所示，讓學生自愿分組，以小組的形式完成工作任務、獲得成績，可以鍛煉學生的團隊能力.在課前采用抽簽的形式選取組合體三視圖任務的具體內容，自行觀看相關微課視頻，在規定時間完成任務，提交作品.由教師分配，小組互評，發現問題并總結提煉.在課中，教師只需對學生小組互評提出的問題進行有針對性的講解即可.對類似問題，在課上可選取相關實例，讓學生練習，保證知識的內化.最后，對課程進行總結、反饋.因此，對一些特定章節，采用翻轉課堂模式教學，既可以有效提高課堂利用率、節約課時，又可以保證學生對課程內容的吸收掌握，達到預期的教學效果.

3　以微課為輔助

微課是指利用5-10分鐘時間講解一個非常碎片化的知識點、考點或作業題、考試真題、模擬題的一種微視頻.微課的作用為“解惑”而非“授業”，其主要功能是對于化工制圖課程的一些重要知識點進行有針對性的講解；對一些常用繪圖技巧及AutoCAD軟件使用過程中的注意事項進行交流；以及對一些重點習題進行課后解惑輔導.雖然不能替代正常課堂教學，但由于其不受時間空間限制，方便學生利用網絡在線學習，對目前較為緊張的課堂教學學時提供了有力支持[12-14].

此外，根據課程實踐性、工程學的特點，利用本?；嶒炇业姆抡婀S實訓設備，對重點化工設備如換熱器、精餾塔、反應釜進行拆裝，錄制設備拆裝視頻，制成微課以加深學生對于化工設備的認識；對于仿真工廠中軸套類、盤蓋類、叉架類、箱體類等具有代表性零件通過微課進行具體介紹，不僅可以拓寬學生的知識面，有效突破零件圖這一教學難點，達到較為理想的教學效果，還可以提升實驗室設備的綜合利用.

4　將工程思想貫穿始終

在現代教育模式背景下，充分利用多媒體、互聯網、專業軟件等資源將化工類設計競賽的大量優秀案例結合于化工制圖課程之中，提高課程的深度和廣度，增強課程的實踐性和工程性.如將全國大學生化工設計大賽的優秀作品進行合理整合，拆分成碎片化的知識點并制成系列微課，采用云課程的方式，讓學生隨時可以在手機上學習.

在化工制圖課程的日常教學中，也可適當引入制圖競賽模式，針對每個模塊中的重點知識，以競賽為窗口，采用任務驅動法，提高學生自學能力，激發學習熱情.

對于課程的考核，也要將工程思想貫穿其中，轉變傳統期末“一張卷”的考核模式，拓寬考核的深度和廣度.建立科學的課程評價體系，不僅可以激發學生的學習熱情，而且要滿足工廠、設計院等企業對于化工專業應用人才的需求，即理論扎實的同時又要掌握如何靈活應用理論去解決實際問題.根據化工制圖課程特點，嘗試性地建立了一套課程評價體系，目前應用效果較好，基本滿足化工專業學生應用型人才培養要求.具體而言，考試成績的評定內容由課前預習、平時成績以及期末作品組成，分值比例分別5%、45%和50%.課前預習主要考核學生是否按照教師要求學習課前預習材料，包括教師提供的微課、課件以及需要學生提前預習的課程內容.平時成績主要由考勤、課堂表現、手繪作業和上機作業組成，主要考察學生在課程學習過程中的各項表現，有利于教師合理地綜合評價學生.期末作品包括手繪作品和上機作品成績，主要考察學生能否綜合運用所學知識解決實際問題.

總體而言，該評價體系增加了平時成績比例，重點體現實踐環節，有助于學生注重平時的訓練和課堂聽講，使其充分利用課余時間強化了實際操作能力，強調對學生工程能力的培養，符合用人單位對應用型化工人才的需求.具體的課程評價標準如表1所示.

表1　化工制圖課程評價標準及要求

5　結語

總之，通過多元化的現代教學方式對化工制圖課程進行教學改革與初步實踐，已逐步形成以傳統教學為基礎，模塊式教學思想為指導，翻轉課堂為提升，微課資源為輔助的多元化、多層次教學體系.同時，工程理念的培養和實踐貫穿始終，通過系統的、規范的、科學的專業制圖讀圖知識和技能訓練，培養學生扎實的制圖理論和良好的專業素養，培養學生的工程思想和嚴謹的科學態度，提高學生獨立思考和解決問題的能力，為學習后續課程及將來從事實際工作打下良好的基礎，以達到把學生培養成應用型、復合型、技能型人才的目的.

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