中国科教创新导刊探讨环境工程CAD课程教学改革

　　传统的环境工程设计方法已不适应当前社会对工程设计高质量、高速度发展的要求，因此，采用环境工程专业专用的AutoCAD绘图软件提高工程设计水平和效率，降低消耗和工程开发周期，提高劳动生产率势在必行[1，2]。《中国科教创新导刊》是由中华人民共和国科技部主管、中国科学技术信息研究所、科学技术文献出版社主办的面向广大教育、科技工作者的学术刊物。为国家级刊物，为各界有识之士提供各类评级、提干投稿平台。本刊欢迎您踊跃投稿，为您提供快捷渠道。

　　摘要：分析了环境工程CAD课程教学中存在的问题，采取优化课程设置、深化教学内容、实施案例教学、引入网络资源等措施，对教学进行改革，提高教学质量，培养符合社会需求的人才。

　　关键词：环境工程CAD,教学现状,改革探讨,工程实践

　　环境工程CAD是面向环境工程、环境科学专业开设的一门专业基础课，是学生大学期间所学专业课的一个综合应用过程。通过该课程学习，学生应能熟练应用 AutoCAD绘图软件进行水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物的处理与处置、噪声污染控制工程、给水工程等课程的工程设计与专业图纸的绘制，为后续生产实习、课程设计、毕业设计等环节服务，为学生工作和继续深造打下良好的工程基础。该课程由于涉及内容广、实践性强，与本专业其他课程在教学内容和教学方式上有很大的不同[3，4]。

　　该课程传统教学存在教学内容重理论轻实践、教学内容不能与时俱进、教学深度达不到工程实践要求、教学效果达不到教学目标等问题[5]。高校在培养高层次人才时应紧跟知识体系、政策法规等更新步伐，同时采取行之有效的教学方法，以提高教学效果，培养工程实践能力突出的人才。

　　1 环境工程CAD教学现状及问题

　　1.1 学科课程间交互、联系少

　　环境工程CAD是一门基于环境工程其他专业课程，如水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置、噪声污染控制工程、给水工程等课程，运用计算机辅助设计的综合应用课程，与其他专业课有着很强的联系。但在实际教学中，由于各课程授课教师间沟通较少，导致各专业课程相互独立，达不到各课程间互为基础、互为指导和互为应用的目标[6]。

　　以水污染控制工程的课程设计为例，该课程开设的目的是让学生将所学的有关水污染控制的相关理论知识应用于工程实践设计。但该课程教师要求学生重点掌握根据水量、水质特征、出水水质要求选择合适的处理工艺流程，根据工艺流程和厂址占地面积设计各处理构筑物的尺寸及数量，并据此进行设备的选型、管道的连接，根据厂址所处地理位置及周边水文气象条件、布图原则等，确定厂内合理平面图布局等。至于如何应用CAD技术更便捷、有效地进行工程设计，并按照行业制图规范将工程设计系统、完整、清晰地表达出来，该课程教师认为这是环境工程CAD课程教师讲授的内容。在环境工程CAD课堂上，教师的教学重点是让学生熟练操作各绘图命令及简单的独立图形，而不是系统地讲解水污染控制工程的设计及绘制过程，这就导致了课程间知识的相互独立，造成学生不能将所学专业知识融会贯通，不能应用于工程实践。

　　1.2 教材内容与工程实践脱节

　　笔者查阅环境工程CAD课程教材发现，大部分教材存在如下缺点：大量篇幅用于介绍绘图基本命令;制图规范是对AutoCAD制图较笼统的介绍，没有按照行业特点进行详细介绍;介绍的绘图实例没有系统地按照环境工程学科的特点选取;介绍的AutoCAD软件版本更新较慢，普遍落后于市场上AutoCAD软件最新版本，导致课程教学与实际工程应用脱节。

　　例如：目前AutoCAD软件的最新版本是AutoCAD2015，而大部教材内容基于AutoCAD2007或AutoCAD2010版本，各版本之间在命令及功能上存在差别。在工程实践中，各设计单位紧跟软件版本升级换代，相比之下，学校的教学落后于工程实践应用。另外，AutoCAD 软件是一款通用绘图软件，各个行业都有针对行业特点二次开发的专用工程设计及绘图软件，如国内环境工程专业比较优秀也比较常用的工程设计及绘图专用软件包括天正CAD、中望CAD等，这些软件虽然都是在AutoCAD软件的基础上进行的二次开发，但它们都将AutoCAD软件与环境工程专业的特点结合，但我们在教学中只是对AutoCAD软件进行介绍和应用，与工程实践应用脱节。

　　1.3 教学方式不利于实现教学目标

　　目前，我校环境工程CAD课程采用传统教学模式，以教师课堂讲授为主，向学生逐一讲解、演示各个绘图及编辑命令的使用，简单介绍单个图形的绘制步骤，学生课后依照给定图形进行绘图练习。课堂理论教学与上机实践操作安排不当，达不到理论指导实践及实践丰富理论的目的。学生学会了命令的操作，但不能真正使用 AutoCAD软件进行工程的设计及绘图，达不到运用所学理论指导工程实践的要求[7]。

　　理论教学与上机操作相互独立。如课堂教学时，教师按照教学大纲要求讲授圆的绘制，在AutoCAD软件绘图界面中，教师进行命令的选取及绘制圆的操作，但圆的绘制有2P，3P，CR，CD，TTR和 TTT等多种绘制方法，应根据已知的条件选择合适的绘制方法。若已知通过两点则选择2P的方法，已知通过三点则选择3P的方法，已知通过两个切点和半径则选用TTR的方法，已知通过三个切点则选用TTT的绘制方法。学生在课堂上貌似听明白了，但课后的上机练习并不能根据实际情况绘图。上机操作时，学生只是按照教师给定的图形依葫芦画瓢将图形绘制出来，缺乏自主思考、自行设计工程的锻炼，不能很好地把理论知识应用到实际工程图纸的绘制中。

　　2 基于工程实践的环境工程CAD教学改革

　　2.1 优化课程设置，促进课程间有机联系

　　针对目前国内大部分高校开设有水污染控制工程课程设计、大气污染控制课程设计、专业课程设计、环境工程CAD等课程，同时又存在课程间相互独立的问题，在课程设置时应将各课程的设计部分安排在环境工程CAD课程中，使各课程设计与环境工程CAD有机结合，并由课程设计教师与环境工程CAD教师共同指导课程设计，更好地指导学生将所学专业知识应用于环境工程CAD设计，并用环境工程CAD的优越性辅助实际工程设计及图纸绘制，以弥补课程设计教师对环境工程 CAD知识欠缺和环境工程CAD教师对各课程设计理论知识的不足。在课程开设的时间安排方面，环境工程CAD应安排在各理论课程开设之后，在各课程设计之前，以便学生有足够的理论知识加深对环境工程CAD的理解和指导环境工程CAD的设计绘图，同时又能熟练地应用环境工程CAD对实际工程进行设计和绘图。　　2.2 深化教学内容，达到教学目标要求

　　在学生现有计算机使用基础上，通过教师简单介绍，学生能够很快掌握AutoCAD软件基本命令的操作。一方面，教师应把讲授重点放在环境工程专业图纸的设计和制图规范上，让学生掌握本专业图纸的规范[8]。如各类图的图纸大小选择及对应图号不同字体高度的匹配，不同图常用比例的选择及图幅如何布置等，常用符号，如指北针、标高符号等绘制尺寸。另一方面，应全面系统地介绍一个实际工程全套图纸的设计与绘制，如以典型污水处理厂A2/O工艺、氧化沟工艺、印染废水处理工艺、食品行业废水处理工艺等进行平面图的设计及绘制、工艺高程图的设计及绘制、各主要处理单元工艺图的设计及绘制，常用设备，如泵、风机等的选型及绘制等，让学生对实际工程形成全面认识。

　　适当介绍国内较优秀的环境工程专业常用软件，加强学生对实际工作中常用软件的认识。如天正给排水软件，在AutoCAD软件的基础上，叠加了智能化管线系统等模块，可以快速布置平面图，生成系统图，进行各系统的计算，并自动生成设计说明书，可以使设计人员快速完成图纸的绘制，同时符合设计要求。

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　　2.3 改革教学方式，提高学生工程实践能力

　　该课程具有实践应用性强的特点，随着计算机的普及，理论课可以允许学生带笔记本电脑到教室，在教师讲解的同时，学生可以实时操作，提高教学效果。教师随堂给定练习图形，鼓励学生采用不同的绘制方法，请学生到讲台上操作演示，共同探讨，激发学生的学习热情。适当增加教材中没有介绍的绘图和编辑命令，使用简便的绘图技巧快速完成图形绘制，提高学生的学习兴趣。

　　在课程教学过程中推广案例教学法。案例的选取应根据高校自身的专业特色，选取具有典型代表性，与所学理论知识有直接联系，并且经过深入调研，来源于实践而不是由教师主观臆测和虚构的案例。笔者在授课中选取北京市小红门污水处理厂(学生之前曾在这里进行生产实习)为讲授案例，从水量、水质、排放标准、回用目的等方面分析其污水处理工艺选取的依据，设计并计算各处理构筑的尺寸及数量，绘制包括平面布置、管道布置、工艺高程、主体构筑物工艺、主要设备等图纸，提高学生将理论知识应用于工程实践的能力。

　　充分利用网络教学平台优势，培养学生从网络上获取知识和信息的能力，如介绍土木工程网、给排水在线、筑龙网等专业网站，下载并学习各类环境工程相关项目的成套设计说明书及绘制图纸，要求学生搜集相应的应用软件进行设计计算。

　　3 结束语

　　计算机辅助设计在环境工程专业中越来越重要，教师通过优化课程内容、衔接学科课程、更新计算机辅助设计知识、改革传统教学方式、引入网络教学资源等措施，提高教学效果，培养高层次、符合社会需求、工程实践能力突出的人才。

　　参考文献

　　[1] 昌晶.环境工程专业《CADSIJ图》教学改革与实践[J].考试周刊，2013(88)：6-7.

　　[2] 周翠红，陈家庆，孔惠.环境工程专业计算机辅助设计能力培养与教学[C].//第四届大学环境类课程报告论坛组委会.北京：高等教育出版社，2009.

　　[3] 刘绍刚，周泽广，谭学才.环境工程CAD课程的教学改革探讨[J].大众科技，2011(8)：174-175，169.

　　[4] 李振华，左行涛.环境工程AutoCAD教学实践与探索[J].中国轻工教育，2012(5)：86-88.

　　[5] 周继军，陈纳.环境工程CAD课程的教学实践探索[J].河南工程学院学报：自然科学版，2010(1)：69-72.

　　[6] 商丹红.环境工程CAD课程教学方法之浅谈[J].科技信息，2013(19)：138.