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【摘要】《化工制图》在制药工程专业学生的工程能力培养中起着极其重要的作用。但目前的课程体系由于来自于机械制图,在内容安排以及实践环节的教学上与该专业的特点不符。同时,随着科技的发展,本门课程在现代化手段运用上也有所欠缺,使得学生在该方面的水平同社会实际需求存在差距。本文着重从以上三点进行分析,并提出了自己的看法。
【关键词】化工制图 课程体系 计算机绘图 实践教学
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)11(a)-0129-02
《化工制图》的主要任务是培养化工类学生绘制和识读化工图样的能力,在培养学生空间想象、思维能力和绘图的实践技能等方面也具有无可替代的作用。同时也为大学后续教学环节如化工设计、生产实习以及以后的工作打下坚实的基础。由于目前很多化工类专业制图教学采用的是非机类专业《工程制图》和专门介绍化工图样的《化工制图》教材,在课时被压缩的情况下,不仅在有限的课时内无法保质保量地完成教学任务,而且使得学生不能重点掌握对于本专业真正实用的知识,从而使其运用能力难以达到培养目标。为此,笔者针对在《化工制图》教学中存在的问题谈一下自己的看法。
1 目前教学环节存在的不足
1.1 教学内容安排不够合理
首先,《工程制图》过分强调自身学科体系,偏重于画法几何以及尺规制图的教学,对于手绘草图和化工工程制图方面的内容课时安排偏少,讲解不够充分。这使得制图成了一门接近于纯数学的课程。而化工工艺图样相对于机械、土建等专业的图样要简单,对于画法几何和投影等知识的要求相对较低,这使得内容与应用性偏离较远。徒手绘图在教学中是一贯不被重视的部分,但是图手绘图在工程测绘、方案设计等方面应用极为普遍。笔者通过与从事化工设计工作的人员交流发现,对于画法几何投影部分的面体相交、相贯线等方面的内容以及工程制图部分的标准件、弹簧、齿轮等部分的内容,实际工作中很少用到,在化工制图的教学中这些内容可以不讲或只做介绍。
其次,工程制图基础部分和后续的化工制图部分衔接不够紧密。由于工程制图内容来自于机械制图体系,在介绍零件图、装配图时,所举的例子都是一些通用机械。化工设备与普通机械相比有自己的特点。比如,一般的通用机械设备由于结构复杂性,表达方式灵活多样,表达起来一般需要多个视图、剖视图以及断面图等等。而化工设备多属于回转体,部件之间尺寸相差较大,一般情况下采用两个主要视图再辅以数个局部放大图的表达方法。一般机械连接多采用螺纹连接,而化工设备多采用焊接。另外,化工设备还具有长径比较大、主体结构一般为薄壁结构等特点,这些也导致了其表达方法与通用机械有很大不同。同学生将来工作联系最为密切的化工工艺图样同机械图样相比更是具有根本区别,图样几乎完全不按比例绘制,其设备、管件、仪表等皆是用符号代替,该部分内容的重点在于国家相关标准的应用上。
最后,偏重于以教师为中心的教学方法使得教学效果欠佳。化工制图是培养学生动手能力的一门课程,而目前多数课时教师都用于课堂讲解,学生动手的机会很少。制图课程里的多数内容仅仅通过课堂讲解是无法很好地掌握的。
1.2 现代化手段运用不足
随着计算机的普及以及绘图软件的高速发展,计算机图学已几近完全取代传统的尺规绘图技术。当前制图教学改革中的一大趋势是将计算机绘图与传统制图结合起来[1]。计算机图学同传统的尺规作图有着本质区别,多数尺规作图方法在绘图软件中已经完全不适用。传统设计中的难题如截交、相贯、形体表达方法等利用三维绘图软件可轻松解决,而传统的制图教学往往花费大量学时去讲授该部分内容,理由是画法几何是绘图的理论基础,然而研究发现,画法几何对提高学生一般的形象思维能力并无显著作用[2]。在学生将来的社会应用来看,画法几何的内容在数字化绘图时代,对于仅仅将绘图技能作为专业工具的人员来说,几乎无任何用处。相反,由于过分强调画法几何基础,致使用于计算机绘图的教学时间减少,学生无法很好掌握该部分的内容,致使课程设计、毕业设计的计算机出图率和出图质量偏低。从国外的情况来看,一些先进工业国家制图课程中传统的画法几何内容及制图技能的训练所占的学时已经大大减少,取而代之的是三维实体造型技术和曲面造型技术的应用。反观国内的化工制图教材,要么没有计算机绘图的内容,要么只是在原有制图课程的基础上加入了该方面的章节,并没有在整个体系上进行统一的系统规划。
1.3 缺少实践环节
目前在非机械类专业的制图课程教学中,普遍缺乏实践环节,化工类专业当然也不例外,这使得学生只能机械地接受该方面的知识,缺乏灵活运用的能力。《化工制图》中大量的行业标准、国家标准、技术符号等光靠死记硬背无法达到应有的效果,而这一部分的内容在今后的设计和工作中又是相当重要的。学生在课堂上接触的图样出于教学的方便,筛选的是一些相对简单的例子,同工程实际图样有一定差距。教材上的图样数量有限，学生能够学到的知识点较少。同时，由于学生接触不到实际的化工设备和车间,无法将图纸和实际联系起来,难以培养其工程设计能力。
本门课程的教学目标是培养学生的化工图样设计能力和识读能力,但《化工制图》课程所授的知识是一般的绘图规则与方法、投影与视图的基本知识、机件图样的阅读和专业化工图样的阅读等多方面内容。由于学时的压缩,学生只能是抄画一两幅化工工艺图纸,对很多化工图样的内容不能充分地理解,不懂得图纸的来龙去脉,其动手能力得不到充分发挥,化工工艺设计能力不强。从用人单位反馈的信息来看,在这种模式下培养出来的学生适应工作的能力不强,进入设计单位后,还要重新学习专业制图知识。
2《化工制图》课程体系的改革思路
2.1 改革课程体系
其一是精选教学内容。学生在有限的课时内,既要学习画法几何的内容,又要学习工程制图和化工工艺等内容。若上述三方面内容全部要求学生系统掌握,不仅不切实际,而且也无必要。这需要我们针对专业特点对一些教学内容进行增减,对于有些对于本专业实用价值不大的传统的理论及方法,应该删除。但对于一些具有强大生命力但现在未予充分重视的内容,如手绘草图、CAD制图反而应当适当加强。
其二是要使本课程与专业有机结合。对于机件的表达方法等方面的内容要以化工设备为例,着重讲解化工设备的表达特点,而不必再在后续课程中单独讲授。对于管道布置图的教学也可以与三视图的教学有机的结合起来。由于化工设备多为薄壁设备,而像面与曲面的展开、管道以及管件的设计等原来制图课程内未有涉及的内容应当补充到课程中去。
其三是合理设计教学程序,发挥学生的主体作用。目前的制图教育同其他大部分工科课程一样,主要是教师在课堂上讲授。这对一些理论性比较强的机械类长课时图学教育也许是适用的,但对于短学时的化工制图来说,应以培养学生的动手能力为主,课堂上要留出一定让学生动手的时间。
2.2 重视现代化的教学手段
《化工制图》中很多图形空间概念较强,对大多数初学者来说难度较大。采用板书教学,教师如果仅仅靠文字讲解,很容易使课程内容枯燥,引不起学生的学习兴趣,如果采用手工绘图的方式,由于速度有限,对于一些较为复杂的图形就无法表达。对于一些设备图纸,即使采用挂图的方式,由于一些重要的局部细节不能放大从而影响了教学效果。而通过CAI 课件,可以采用三维动画与平面图像相结合的表达方法,可以快速、生动地表达大量作图过程,视觉效果好、信息量大,提高学生的学习兴趣。目前采用CAI已经成为化工制图课程教学趋势[3],对于一些优秀的教学成果也便于实现共享。课堂上来不及消化的学生也能进行课后复习。
应加强计算机辅助设计(CAD) 在化工制图中的应用。用CAD软件绘制图形比用手工更加精确、快速,而且便于修改、储存和共享。这也使得当前尺规作图失去了它的实际应用价值。而目前在化工制图课程中,主要是强调尺规作图,计算机绘图占得课时偏少,学生掌握的程度很低,许多对此感兴趣的学生甚至去参加一些商业的培训班。这暴露了目前制图教学中的我们和社会需求之间的差距。
在计算机绘图的教学中,首先应该注意和本专业的有机结合。现有教材中的计算机绘图章节都是以通用机械零件为例,没有结合化工类专业的特点,有的学生即使掌握了计算机绘图技术,在进行化工专业类图纸的绘制时,还是显得有些无所适从。其次,作为非机类专业,制药工程开设的为少学时制图课程,在教学中应当有所取舍,虽然三维实体造型技术和曲面造型技术已经在当前的设计中得到广泛应用[4],并且存在诸多优势,但在有限的课时内容掌握这些内容难度偏大,而且对于制药工程专业意义也不大,故可以不讲或者仅作介绍。
2.3 加强学生的工程能力的训练
开设化工制图的目的,就是为了使学生能够在将来的课程设计、毕业设计以及工作中具有表达设计思想的能力,而仅仅靠课堂教学达不到培养目的,有的学生反映:“直到临近毕业还想象不出塔板是个什么样子”,这与我们的教学模式不无关系。因此需要加强实践环节的教学,应当让学生适当接触一些实际的工艺流程、设备。
达到上述目的的一个行之有效的方式就是加强工程测绘教学。测绘实践可以使学生了解生产实际;巩固并综合运用所学制图知识;培养、提高实际动手能力和分析、解决问题的能力。教师在该环节要全程参与,现场辅导,这样教师讲解时就可以结合工厂的实际情况,利于提高学生学习兴趣,调动学生的主观能动性。通过绘制实际的设备和工艺图,把图样与实际工程形体相对照,有效提高学生对化工设备、化工生产过程的感性认识,既巩固基础理论知识,又提高学生空间思维能力及设计创新能力。
参考文献
[1] 姜立军.高校工科制图课程体系改革思路探索[J].工程图学学报,2001.3:120-125.
[2] 董国耀,焦永和,李莉.高校图学教育当前几个发展趋势[J].工程图学学报,1999.3:64-68.
[3] 马巧英.非机类少学时工程制图课程的改革与实践[J].机械管理开发,2007.8:15-17.
[4] 姜立军.高校工科制图课程体系改革思路探索[J].工程图学学报,2001.3:120-125.
【关键词】化工制图 课程体系 计算机绘图 实践教学
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)11(a)-0129-02
《化工制图》的主要任务是培养化工类学生绘制和识读化工图样的能力,在培养学生空间想象、思维能力和绘图的实践技能等方面也具有无可替代的作用。同时也为大学后续教学环节如化工设计、生产实习以及以后的工作打下坚实的基础。由于目前很多化工类专业制图教学采用的是非机类专业《工程制图》和专门介绍化工图样的《化工制图》教材,在课时被压缩的情况下,不仅在有限的课时内无法保质保量地完成教学任务,而且使得学生不能重点掌握对于本专业真正实用的知识,从而使其运用能力难以达到培养目标。为此,笔者针对在《化工制图》教学中存在的问题谈一下自己的看法。
1 目前教学环节存在的不足
1.1 教学内容安排不够合理
首先,《工程制图》过分强调自身学科体系,偏重于画法几何以及尺规制图的教学,对于手绘草图和化工工程制图方面的内容课时安排偏少,讲解不够充分。这使得制图成了一门接近于纯数学的课程。而化工工艺图样相对于机械、土建等专业的图样要简单,对于画法几何和投影等知识的要求相对较低,这使得内容与应用性偏离较远。徒手绘图在教学中是一贯不被重视的部分,但是图手绘图在工程测绘、方案设计等方面应用极为普遍。笔者通过与从事化工设计工作的人员交流发现,对于画法几何投影部分的面体相交、相贯线等方面的内容以及工程制图部分的标准件、弹簧、齿轮等部分的内容,实际工作中很少用到,在化工制图的教学中这些内容可以不讲或只做介绍。
其次,工程制图基础部分和后续的化工制图部分衔接不够紧密。由于工程制图内容来自于机械制图体系,在介绍零件图、装配图时,所举的例子都是一些通用机械。化工设备与普通机械相比有自己的特点。比如,一般的通用机械设备由于结构复杂性,表达方式灵活多样,表达起来一般需要多个视图、剖视图以及断面图等等。而化工设备多属于回转体,部件之间尺寸相差较大,一般情况下采用两个主要视图再辅以数个局部放大图的表达方法。一般机械连接多采用螺纹连接,而化工设备多采用焊接。另外,化工设备还具有长径比较大、主体结构一般为薄壁结构等特点,这些也导致了其表达方法与通用机械有很大不同。同学生将来工作联系最为密切的化工工艺图样同机械图样相比更是具有根本区别,图样几乎完全不按比例绘制,其设备、管件、仪表等皆是用符号代替,该部分内容的重点在于国家相关标准的应用上。
最后,偏重于以教师为中心的教学方法使得教学效果欠佳。化工制图是培养学生动手能力的一门课程,而目前多数课时教师都用于课堂讲解,学生动手的机会很少。制图课程里的多数内容仅仅通过课堂讲解是无法很好地掌握的。
1.2 现代化手段运用不足
随着计算机的普及以及绘图软件的高速发展,计算机图学已几近完全取代传统的尺规绘图技术。当前制图教学改革中的一大趋势是将计算机绘图与传统制图结合起来[1]。计算机图学同传统的尺规作图有着本质区别,多数尺规作图方法在绘图软件中已经完全不适用。传统设计中的难题如截交、相贯、形体表达方法等利用三维绘图软件可轻松解决,而传统的制图教学往往花费大量学时去讲授该部分内容,理由是画法几何是绘图的理论基础,然而研究发现,画法几何对提高学生一般的形象思维能力并无显著作用[2]。在学生将来的社会应用来看,画法几何的内容在数字化绘图时代,对于仅仅将绘图技能作为专业工具的人员来说,几乎无任何用处。相反,由于过分强调画法几何基础,致使用于计算机绘图的教学时间减少,学生无法很好掌握该部分的内容,致使课程设计、毕业设计的计算机出图率和出图质量偏低。从国外的情况来看,一些先进工业国家制图课程中传统的画法几何内容及制图技能的训练所占的学时已经大大减少,取而代之的是三维实体造型技术和曲面造型技术的应用。反观国内的化工制图教材,要么没有计算机绘图的内容,要么只是在原有制图课程的基础上加入了该方面的章节,并没有在整个体系上进行统一的系统规划。
1.3 缺少实践环节
目前在非机械类专业的制图课程教学中,普遍缺乏实践环节,化工类专业当然也不例外,这使得学生只能机械地接受该方面的知识,缺乏灵活运用的能力。《化工制图》中大量的行业标准、国家标准、技术符号等光靠死记硬背无法达到应有的效果,而这一部分的内容在今后的设计和工作中又是相当重要的。学生在课堂上接触的图样出于教学的方便,筛选的是一些相对简单的例子,同工程实际图样有一定差距。教材上的图样数量有限，学生能够学到的知识点较少。同时，由于学生接触不到实际的化工设备和车间,无法将图纸和实际联系起来,难以培养其工程设计能力。
本门课程的教学目标是培养学生的化工图样设计能力和识读能力,但《化工制图》课程所授的知识是一般的绘图规则与方法、投影与视图的基本知识、机件图样的阅读和专业化工图样的阅读等多方面内容。由于学时的压缩,学生只能是抄画一两幅化工工艺图纸,对很多化工图样的内容不能充分地理解,不懂得图纸的来龙去脉,其动手能力得不到充分发挥,化工工艺设计能力不强。从用人单位反馈的信息来看,在这种模式下培养出来的学生适应工作的能力不强,进入设计单位后,还要重新学习专业制图知识。
2《化工制图》课程体系的改革思路
2.1 改革课程体系
其一是精选教学内容。学生在有限的课时内,既要学习画法几何的内容,又要学习工程制图和化工工艺等内容。若上述三方面内容全部要求学生系统掌握,不仅不切实际,而且也无必要。这需要我们针对专业特点对一些教学内容进行增减,对于有些对于本专业实用价值不大的传统的理论及方法,应该删除。但对于一些具有强大生命力但现在未予充分重视的内容,如手绘草图、CAD制图反而应当适当加强。
其二是要使本课程与专业有机结合。对于机件的表达方法等方面的内容要以化工设备为例,着重讲解化工设备的表达特点,而不必再在后续课程中单独讲授。对于管道布置图的教学也可以与三视图的教学有机的结合起来。由于化工设备多为薄壁设备,而像面与曲面的展开、管道以及管件的设计等原来制图课程内未有涉及的内容应当补充到课程中去。
其三是合理设计教学程序,发挥学生的主体作用。目前的制图教育同其他大部分工科课程一样,主要是教师在课堂上讲授。这对一些理论性比较强的机械类长课时图学教育也许是适用的,但对于短学时的化工制图来说,应以培养学生的动手能力为主,课堂上要留出一定让学生动手的时间。
2.2 重视现代化的教学手段
《化工制图》中很多图形空间概念较强,对大多数初学者来说难度较大。采用板书教学,教师如果仅仅靠文字讲解,很容易使课程内容枯燥,引不起学生的学习兴趣,如果采用手工绘图的方式,由于速度有限,对于一些较为复杂的图形就无法表达。对于一些设备图纸,即使采用挂图的方式,由于一些重要的局部细节不能放大从而影响了教学效果。而通过CAI 课件,可以采用三维动画与平面图像相结合的表达方法,可以快速、生动地表达大量作图过程,视觉效果好、信息量大,提高学生的学习兴趣。目前采用CAI已经成为化工制图课程教学趋势[3],对于一些优秀的教学成果也便于实现共享。课堂上来不及消化的学生也能进行课后复习。
应加强计算机辅助设计(CAD) 在化工制图中的应用。用CAD软件绘制图形比用手工更加精确、快速,而且便于修改、储存和共享。这也使得当前尺规作图失去了它的实际应用价值。而目前在化工制图课程中,主要是强调尺规作图,计算机绘图占得课时偏少,学生掌握的程度很低,许多对此感兴趣的学生甚至去参加一些商业的培训班。这暴露了目前制图教学中的我们和社会需求之间的差距。
在计算机绘图的教学中,首先应该注意和本专业的有机结合。现有教材中的计算机绘图章节都是以通用机械零件为例,没有结合化工类专业的特点,有的学生即使掌握了计算机绘图技术,在进行化工专业类图纸的绘制时,还是显得有些无所适从。其次,作为非机类专业,制药工程开设的为少学时制图课程,在教学中应当有所取舍,虽然三维实体造型技术和曲面造型技术已经在当前的设计中得到广泛应用[4],并且存在诸多优势,但在有限的课时内容掌握这些内容难度偏大,而且对于制药工程专业意义也不大,故可以不讲或者仅作介绍。
2.3 加强学生的工程能力的训练
开设化工制图的目的,就是为了使学生能够在将来的课程设计、毕业设计以及工作中具有表达设计思想的能力,而仅仅靠课堂教学达不到培养目的,有的学生反映:“直到临近毕业还想象不出塔板是个什么样子”,这与我们的教学模式不无关系。因此需要加强实践环节的教学,应当让学生适当接触一些实际的工艺流程、设备。
达到上述目的的一个行之有效的方式就是加强工程测绘教学。测绘实践可以使学生了解生产实际;巩固并综合运用所学制图知识;培养、提高实际动手能力和分析、解决问题的能力。教师在该环节要全程参与,现场辅导,这样教师讲解时就可以结合工厂的实际情况,利于提高学生学习兴趣,调动学生的主观能动性。通过绘制实际的设备和工艺图,把图样与实际工程形体相对照,有效提高学生对化工设备、化工生产过程的感性认识,既巩固基础理论知识,又提高学生空间思维能力及设计创新能力。
参考文献
[1] 姜立军.高校工科制图课程体系改革思路探索[J].工程图学学报,2001.3:120-125.
[2] 董国耀,焦永和,李莉.高校图学教育当前几个发展趋势[J].工程图学学报,1999.3:64-68.
[3] 马巧英.非机类少学时工程制图课程的改革与实践[J].机械管理开发,2007.8:15-17.
[4] 姜立军.高校工科制图课程体系改革思路探索[J].工程图学学报,2001.3:120-125.