王小雨

(江漢大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 湖北 武漢 430056)

化工制圖課程是培養(yǎng)工程技術(shù)人才的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課，以培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力、繪制和閱讀工程圖樣的能力以及增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的授課方式是"老師講，學(xué)生聽(tīng)"。為了在規(guī)定學(xué)時(shí)完成授課內(nèi)容，整節(jié)課老師不停的輸出知識(shí)，而學(xué)生是否接受知識(shí)卻無(wú)暇顧及。這種單一的傳授知識(shí)的方式，生動(dòng)性和趣味性都不夠，造成了沉悶的課堂氣氛。因此，有必要在化工制圖的教學(xué)中開(kāi)展以學(xué)生為中心的授課方式。即可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與性，也符合當(dāng)前工程認(rèn)證的要求。

化工制圖課程除基礎(chǔ)繪圖理論外還帶有一定的化工工程背景，通過(guò)歷年授課經(jīng)歷，筆者發(fā)現(xiàn)脫離工程背景僅講授教材知識(shí)，學(xué)生很難理解每個(gè)章節(jié)學(xué)習(xí)的目的和關(guān)聯(lián)。而案例教學(xué)可以有效解決該問(wèn)題。案例教學(xué)能夠拉近理論知識(shí)與教學(xué)實(shí)踐之間的距離，有助于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，利用有效的互動(dòng)提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

1 化工制圖教學(xué)現(xiàn)狀

化工制圖是化工專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生在該門(mén)課程的學(xué)習(xí)中既存在大學(xué)課程學(xué)習(xí)時(shí)的常規(guī)問(wèn)題，也有與專業(yè)相關(guān)的問(wèn)題。

(1)學(xué)生上課不聽(tīng)講。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，外界對(duì)學(xué)生的誘惑無(wú)處不在，學(xué)生由高中緊繃的狀態(tài)忽然變成毫無(wú)約束的狀態(tài)，自控力較差的學(xué)生在課堂上刷手機(jī)成了常態(tài)。(2)課前不預(yù)習(xí)，課后不復(fù)習(xí)。大學(xué)課余生活極其豐富，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握往往寄托于考前臨時(shí)抱佛腳，使得知識(shí)的掌握不夠牢固。(3)作業(yè)抄襲嚴(yán)重。(4)不理解化工制圖課程設(shè)置的意義?；ぶ茍D課程一般設(shè)置在大二上學(xué)期開(kāi)課，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)以來(lái)接觸的第一門(mén)與本專業(yè)相關(guān)的課程，學(xué)習(xí)方法和內(nèi)容都與以前的純理論課程有很大的區(qū)別，很難明白課程設(shè)置的意義所在。(5)缺乏必要的空間想象力。制圖課程的學(xué)習(xí)需要用到二維圖形和三維圖形的來(lái)回轉(zhuǎn)換，很多學(xué)生空間想象力較弱，無(wú)法把零部件由二維圖紙轉(zhuǎn)為三維實(shí)物模型。

以學(xué)生為中心的授課模式在課堂教學(xué)中把學(xué)生置于首位，以老師的“講授”變成學(xué)生的“表演”，迫使學(xué)生時(shí)刻關(guān)注課堂進(jìn)展，參與課堂教學(xué)，這種授課地位的反轉(zhuǎn)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課堂中實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)，學(xué)生可以從具體的工廠實(shí)例中了解本專業(yè)的研究?jī)?nèi)容和本課程各章節(jié)教學(xué)目的和關(guān)聯(lián)。兩種授課模式的合理結(jié)合基本可達(dá)到解決以上問(wèn)題的目的。

2 以學(xué)生為中心的教學(xué)模式

以學(xué)生為中心的核心觀點(diǎn)是以學(xué)生發(fā)展為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，以學(xué)習(xí)效果為中心，稱為“新三中心”。我國(guó)高校的傳統(tǒng)教學(xué)方式大多還是“老三中心”，即以教材為中心，以教師為中心，以教室為中心。本質(zhì)是以書(shū)本知識(shí)傳遞為核心，以教師"教"為中心[1]?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，學(xué)生獲得信息的渠道越來(lái)越多，如果繼續(xù)按照老方式授課，課堂會(huì)越來(lái)越留不住學(xué)生。授課方式的改變迫在眉睫。

2.1 課程要求

化工制圖的教學(xué)大綱對(duì)該課程的要求主要有四點(diǎn)：了解制圖基本知識(shí)與技能；掌握投影原理，具備圖示能力，培養(yǎng)空間想象力，能夠通過(guò)理論知識(shí)檢驗(yàn)組合體的投影繪制正誤；能夠運(yùn)用投影規(guī)律表達(dá)簡(jiǎn)單零件形狀，繪制簡(jiǎn)單化工機(jī)械圖、化工設(shè)備圖、化工流程圖、化工設(shè)備布置圖和化工管道布置圖。具備徒手畫(huà)圖和計(jì)算機(jī)繪圖以及讀圖的能力。

2.2 構(gòu)建課堂模式

以學(xué)生為中心的課堂模式有多種，但構(gòu)建形式往往比較單一，無(wú)法完全解決化工制圖教學(xué)現(xiàn)狀中所存在的問(wèn)題。因此，構(gòu)建合理多樣性的課堂形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性很關(guān)鍵。

課堂知識(shí)講授由老師講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生講授為主。學(xué)生分小組參與教學(xué)，每3人為一組，3人共同負(fù)責(zé)收集資料，完成課件的制備。課件內(nèi)容主要有三項(xiàng)，上一講知識(shí)回顧，本講部分新知識(shí)講解，本次課堂內(nèi)容總結(jié)。三人依次分工完成三部分內(nèi)容講解。為了保證授課質(zhì)量，教師提供基礎(chǔ)課件，組員在教師課件的基礎(chǔ)上完善和增補(bǔ)內(nèi)容。每次課堂講授內(nèi)容，由五個(gè)小組準(zhǔn)備，在正式上課之前，五個(gè)小組組員分別講授一次，老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并從中擇選最優(yōu)小組單獨(dú)進(jìn)行授課輔導(dǎo)。學(xué)生為了完成授課內(nèi)容，必然要提前完成課前預(yù)習(xí)，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)達(dá)，使得學(xué)生很容易獲得各種素材，大規(guī)模開(kāi)放式在線課程(massive open online courses,MOOC)的發(fā)展也使得學(xué)生可以有正規(guī)途徑去習(xí)得全國(guó)各大高校優(yōu)秀教師的授課方法。工程認(rèn)證要求學(xué)生具備溝通和團(tuán)隊(duì)合作的能力，分小組參與教學(xué)體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作的精神，彼此之間任務(wù)的分配需要較好的溝通能力。課件的制備訓(xùn)練了學(xué)生對(duì)辦公軟件的操作能力和素材收集能力。課堂講授鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，克服了學(xué)生因?qū)@種場(chǎng)合陌生而產(chǎn)生的怯場(chǎng)。授課和聽(tīng)課對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度要求也是不一樣的，聽(tīng)課只需要理解授課的主要內(nèi)容，而授課不僅要求理解基本知識(shí)點(diǎn)，還要求對(duì)知識(shí)點(diǎn)能從邏輯上串起來(lái)，對(duì)理解的知識(shí)點(diǎn)要思考如何深入淺出的講授，這就要求對(duì)本課堂的知識(shí)點(diǎn)要反復(fù)理解，反復(fù)學(xué)習(xí)，與傳統(tǒng)的教師授課方式相比，對(duì)知識(shí)掌握的更牢固。

對(duì)其他未參與本堂課講授的學(xué)生進(jìn)行課前測(cè)驗(yàn)。課前測(cè)驗(yàn)的內(nèi)容從兩個(gè)方面進(jìn)行考查：上一講知識(shí)的掌握和本講知識(shí)的預(yù)習(xí)。課堂講授過(guò)程中設(shè)置提問(wèn)環(huán)節(jié)，邀請(qǐng)未授課同學(xué)回答問(wèn)題?；ぶ茍D作業(yè)批改方式采用學(xué)生互批找錯(cuò)方式。作業(yè)按小組收集，然后每小組隨機(jī)領(lǐng)取一份其他小組的作業(yè)進(jìn)行批改，每次作業(yè)選擇一個(gè)小組在習(xí)題課時(shí)分工完成講解，教師給予適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。達(dá)到及時(shí)反饋，矯正錯(cuò)誤的目的。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展特別迅速，三維建模軟件更是多之又多。課堂上通過(guò)三維建模的方式把二維圖紙實(shí)物化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)三維建模軟件，課余時(shí)間利用多媒體展示建模成果。

3 案例教學(xué)模式

鄭金州[2]教授認(rèn)為一個(gè)案例就是一個(gè)實(shí)際情景的描述，在這個(gè)情境中，包含有一個(gè)或多個(gè)疑難問(wèn)題，同時(shí)還可能包含有解決這些問(wèn)題的方法。因此教學(xué)案例就是在案例的基礎(chǔ)上將現(xiàn)實(shí)生活中所發(fā)生的事例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，設(shè)計(jì)編寫(xiě)出適合學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種情境化的教學(xué)資源。具體到化工制圖課程中，教學(xué)案例指的是在化學(xué)工程領(lǐng)域發(fā)生的具體工藝流程，與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合進(jìn)行編寫(xiě)設(shè)計(jì)以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要的一種教學(xué)資源。案例教學(xué)是教師為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)情境，學(xué)生在這個(gè)情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)同時(shí)通過(guò)與同學(xué)教師討論交流解決問(wèn)題的一種教學(xué)方法。

通過(guò)回訪和調(diào)研發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生學(xué)完化工制圖課程仍不明白本課程學(xué)習(xí)的意義，為了幫助學(xué)生把理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，擬定采用案例教學(xué)的授課方式。案例教學(xué)需要學(xué)生課前主動(dòng)查找資料，課中積極提問(wèn)，課后歸納總結(jié)。以往的教學(xué)集中在課堂教學(xué)，時(shí)間有限，不能高質(zhì)高量的完成任務(wù)。而以學(xué)生為中心的授課模式與案例教學(xué)相結(jié)合，可以較好的解決該問(wèn)題。

化工制圖內(nèi)容主要有兩部分組成：制圖的基本知識(shí)和化工設(shè)備和工藝的繪圖要求。后者的專業(yè)性較強(qiáng)，因此對(duì)這部分內(nèi)容采用案例教學(xué)的授課方法。本文教學(xué)案例選用石化廠最常見(jiàn)的合成氨工藝，以該工藝為例，講授各章節(jié)的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)內(nèi)容以及彼此的關(guān)聯(lián)，促使學(xué)生對(duì)化工制圖的學(xué)習(xí)有更直觀的認(rèn)識(shí)。

合成氨工藝流程比較復(fù)雜，沒(méi)有接受專業(yè)課程學(xué)習(xí)的學(xué)生很難完整的理解合成氨工藝。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)上，合理的簡(jiǎn)化合成氨工藝是很有必要的，簡(jiǎn)化后的合成氨工藝如圖1所示。學(xué)完化工制圖，學(xué)生應(yīng)該具備繪制帶主要控制點(diǎn)的工藝流程圖。這就要求合成氨工藝流程中出現(xiàn)的各種設(shè)備，設(shè)備布置，管道，管道附件等的繪制方法都應(yīng)掌握。合成氨工藝中原料氣的制取，凈化和氨合成都需要提供一個(gè)反應(yīng)或儲(chǔ)存的場(chǎng)所，這個(gè)場(chǎng)所在工程上稱為化工設(shè)備，因此，首先向?qū)W生介紹化工設(shè)備圖的繪制，每種化工設(shè)備是由設(shè)備零部件組成的，引入常見(jiàn)化工設(shè)備零部件繪制內(nèi)容。完成設(shè)備圖繪制后，設(shè)備與設(shè)備之間要通過(guò)管道連接起來(lái)，引入化工流程圖的概念?；ぴO(shè)備在工廠中如何放置，引入化工設(shè)備布置圖的知識(shí)點(diǎn)，管道與管道之間如何布置，引入化工管道布置圖的知識(shí)點(diǎn)。

在講授化工設(shè)備圖時(shí)，選用合成氨工藝中出現(xiàn)的一種典型設(shè)備(見(jiàn)圖1)，如換熱器，作為案例；要求學(xué)生課下通過(guò)查閱資料或視頻學(xué)習(xí)，了解換熱器工作原理，常見(jiàn)零部件和設(shè)備的幾何形狀，掌握換熱器的繪制方法，課堂分小組講授?；ち鞒虉D的講解中選用造氣工段為案例，鑒于這部分知識(shí)點(diǎn)較難，教師可為學(xué)生提供學(xué)習(xí)素材，先教授基本知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在有一定理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上通過(guò)查閱文獻(xiàn)，請(qǐng)教老師和同學(xué)討論，理解造氣工段，完成課堂分小組講授?；ぴO(shè)備布置圖和化工管道布置圖仍以造氣工段為案例，授課方式與化工流程圖類似。每一章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生獨(dú)立完成本章節(jié)所選取案例的圖紙，以備檢驗(yàn)。

圖1 合成氨工藝流程

4 “積分制”的激勵(lì)機(jī)制

學(xué)生都有惰性，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，采用"積分制"的激勵(lì)機(jī)制推動(dòng)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課堂授課和作業(yè)講解以小組形式積分，課前測(cè)驗(yàn)、三維建模展示和圖紙的繪制以個(gè)人形式積分。積分排在前面的同學(xué)獲得比較高的平時(shí)成績(jī)，推薦參加學(xué)生科研訓(xùn)練和競(jìng)賽。

5 總結(jié)

實(shí)踐證明以學(xué)生為中心的案例式教學(xué)，提高了教學(xué)趣味性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。課程結(jié)束后，通過(guò)對(duì)專業(yè)教師的調(diào)查訪問(wèn)，了解到學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，制圖知識(shí)掌握比往屆學(xué)生牢固，生產(chǎn)實(shí)習(xí)，畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中，圖紙質(zhì)量較高。

學(xué)生在課件制作過(guò)程中，搜集到許多新穎、有趣的素材；在解題過(guò)程中，對(duì)一些問(wèn)題有比較巧妙的解決方法；在講授過(guò)程中，暴露出從學(xué)生角度理解的重難點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)的素材和巧妙的思維，教師可以借鑒；在以后授課中，針對(duì)學(xué)生理解的重難點(diǎn)教師應(yīng)多加注意。