蘇 倩,李玉喜,劉雄飛
(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院,寧夏 銀川 750011)
化工制圖課程是高等院校開(kāi)設(shè)的一門(mén)非常重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,是化工及相關(guān)各專業(yè)必修的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課[1],學(xué)習(xí)本課程的目的主要是在掌握工程制圖知識(shí)的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生繪制化工工程圖樣、閱讀化工工程圖樣的能力[2],使學(xué)生能按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,準(zhǔn)確描述化工常用設(shè)備的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸等,說(shuō)明施工制造方法和檢驗(yàn)要求,掌握基本的圖示含義和方法,為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3],同時(shí)該課程的教學(xué)品質(zhì)將影響學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的深入學(xué)習(xí),尤其是課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)。鑒于此,我們結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際以及培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求,從化工制圖教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面做了一些探索[4]。
《化工制圖》內(nèi)容包括三個(gè)主要部分:制圖基礎(chǔ)部分、化工制圖部分以及計(jì)算機(jī)制圖部分,其中制圖基礎(chǔ)是整個(gè)課程最基礎(chǔ)的部分,同時(shí)也是學(xué)生樹(shù)立自信的關(guān)鍵所在。而大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)制圖基礎(chǔ)的時(shí)候就變得很吃力,原因在于無(wú)法根據(jù)平面視圖在頭腦中構(gòu)建出相對(duì)應(yīng)的3D立體圖。以往的教學(xué)方法是教師通過(guò)對(duì)平面視圖的分析,引導(dǎo)學(xué)生在頭腦里構(gòu)建出對(duì)應(yīng)的3D立體圖,而大部分學(xué)生由于缺乏空間立體感無(wú)法在頭腦中構(gòu)建出相應(yīng)的3D立體圖,久而久之,就對(duì)《化工制圖》這門(mén)課“聽(tīng)而生畏”,甚至是產(chǎn)生抗拒,對(duì)此,最直接、最有效的解決方法就是把實(shí)物模型帶到課堂上,展示在學(xué)生面前??紤]到經(jīng)費(fèi)以及實(shí)際情況,我們利用繪圖軟件繪制出了課程中涉及到的有難度的平面視圖對(duì)應(yīng)的3D立體圖,并將這些制作成的3D立體圖利用一些網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)共享。這不僅大大提升了教學(xué)效率,而且在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,幫助他們樹(shù)立學(xué)好這門(mén)課的自信。
在講解《化工制圖》基礎(chǔ)部分時(shí),由于學(xué)生初接觸制圖課,大部分學(xué)生空間想象力薄弱,很難將一些稍復(fù)雜的平面視圖在頭腦中構(gòu)建出立體圖形,這給教學(xué)造成了很大困難,也給學(xué)生心理上造成壓力,為此,教師利用solidworks繪圖軟件繪制出學(xué)生難以理解的平面視圖的3D模型,例如,對(duì)于第四章組合體,學(xué)生在做根據(jù)給定的兩平面視圖補(bǔ)全第三視圖的題型時(shí),如果將對(duì)應(yīng)的立體圖給出,學(xué)生能很快準(zhǔn)確無(wú)誤的補(bǔ)全第三視圖,但很多時(shí)候是沒(méi)有立體圖形的,這就要求學(xué)生需要根據(jù)給定的兩視圖,通過(guò)分析,首先要在頭腦中構(gòu)建出大致的立體圖形,然后再邊想邊畫(huà)第三視圖,這對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō),是非常有難度的。而當(dāng)教師在講解習(xí)題時(shí),如若先將用繪圖軟件繪制出的立體圖形呈現(xiàn)給學(xué)生,再講解習(xí)題,教學(xué)效果明顯增強(qiáng)。由于教學(xué)課時(shí)有限,為了使學(xué)生可以很好的利用課下時(shí)間,教師將制作出的3D模型庫(kù)在微信公眾號(hào)、藍(lán)墨云班課上發(fā)布,這樣學(xué)生就可以利用課堂外的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)掌握;再如,在講解《化工制圖》化工設(shè)備一章時(shí),教師以化工廠中常見(jiàn)的零部件為例,讓學(xué)生繪制對(duì)應(yīng)的零部件圖,針對(duì)學(xué)生缺乏企業(yè)實(shí)踐的客觀情況,教師利用solidworks繪圖軟件繪制出常用零部件如筒體、封頭、法蘭、支座、補(bǔ)強(qiáng)圈、人孔和手孔以及換熱器常用的零部件的3D模型、拆分的零件模型以及零件組裝視頻,讓學(xué)生對(duì)其結(jié)構(gòu)有了詳細(xì)的了解,從而在繪制零部件圖做到了然于胸,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
為方便學(xué)生利用碎片時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí),教師將制作完成的3D模型庫(kù)、小視頻利用微信公眾號(hào)、藍(lán)墨云班課等手段實(shí)現(xiàn)共享,使學(xué)生隨時(shí)隨地都能看到抽象平面視圖、化工設(shè)備圖相對(duì)應(yīng)的3D實(shí)物模型,從而在進(jìn)行平面視圖繪制時(shí),做到事半功倍,這一做法受到廣大學(xué)生好評(píng)。
在講解化工制圖部分中的工藝流程圖時(shí),由于學(xué)生缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)很多工藝流程的印象只停留在書(shū)面教材,在講到重點(diǎn)難點(diǎn)時(shí)由于太抽象致使很多學(xué)生理解不了,教學(xué)效果差。而將枯燥難懂的工藝流程換以Flash的形式呈現(xiàn),可以極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增加課堂趣味性。同時(shí),為了節(jié)省課堂時(shí)間,不影響教學(xué)進(jìn)度,將工藝流程模擬動(dòng)畫(huà)庫(kù)通過(guò)微信公眾號(hào)、藍(lán)墨云班課等平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布,學(xué)生可以利用碎片時(shí)間來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),大大提升教學(xué)效果。
在講解工藝流程圖時(shí),為了加深學(xué)生理解,提升課堂趣味性,授課教師請(qǐng)專業(yè)人士將化工廠車(chē)間內(nèi)實(shí)物流程做成Flash的形式,極大的激發(fā)了學(xué)生興趣。如在講解PID圖時(shí),大部分學(xué)生對(duì)控制點(diǎn)概念模糊,對(duì)化工廠DCS控制系統(tǒng)難以理解,不明白儀表控制原理,授課教師以最典型的甲醇精餾為例,通過(guò)Flash進(jìn)行演示,不僅使學(xué)生直觀形象的明白甲醇精餾的具體工藝過(guò)程,還使學(xué)生掌握精餾過(guò)程中各個(gè)控制條件、各類(lèi)儀表和閥門(mén)的結(jié)構(gòu)以及使用場(chǎng)合、工作原理、儀表就地安裝和集中儀表盤(pán)面安裝的方式和區(qū)別,極大提升了教學(xué)效果,如圖1所示。
圖1 甲醇精餾工藝Flash演示圖Fig.1 Flash demonstration of methanol rectification process
由于課堂時(shí)間有限,難以將所有的Flash在課堂上呈現(xiàn)給學(xué)生,考慮可以上傳至網(wǎng)絡(luò),讓學(xué)生利用課下時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí),但一個(gè)完整工藝流程的Flash所占內(nèi)存過(guò)于龐大,上傳至網(wǎng)絡(luò)存在困難。鑒于一個(gè)完整工藝流程是由一個(gè)個(gè)操作單元構(gòu)成,授課教師將工藝流程Flash以操作單元為單位進(jìn)行分割,以“小微”視頻的形式上傳至微信公眾號(hào),從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生課下利用碎片時(shí)間學(xué)習(xí)的目的,如甲醇精餾工藝包括預(yù)塔精餾、加壓塔精餾、常壓塔精餾以及回收塔精餾等四塔精餾,以每一個(gè)塔為單位,做成“小微”Flash,上傳網(wǎng)絡(luò)更方便,更便于學(xué)生利用碎片時(shí)間學(xué)習(xí)。
對(duì)學(xué)生讀圖能力的訓(xùn)練主要分三個(gè)方面,一個(gè)是讓學(xué)生掌握化工設(shè)備零部件圖的識(shí)讀。在這一部分主要讓學(xué)生知道如何從零部件圖中分析零件結(jié)構(gòu)、尺寸和技術(shù)要求。例如,軸套類(lèi)零件、輪盤(pán)類(lèi)零件、叉架類(lèi)零件以及殼體類(lèi)零件的識(shí)別、表達(dá)方法及結(jié)構(gòu)分析;尺寸分析、表面粗糙度、極限與配合的相關(guān)技術(shù)要求等。然后是化工設(shè)備的裝配圖以及化工工藝流程圖。要求學(xué)生能通過(guò)讀平面視圖,掌握化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求,如在讀列管式換熱器的設(shè)備裝配圖時(shí),要求學(xué)生對(duì)其表達(dá)方法、尺寸、零部件組成及裝配、管口、技術(shù)要求等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)掌握;在閱讀化工工藝流程圖時(shí),要求學(xué)生掌握儀表控制點(diǎn)、閥門(mén)、設(shè)備、管道代號(hào)的標(biāo)注,并能分析其中的物料走向等內(nèi)容。最后是化工設(shè)備布置圖與管道布置圖。在讀化工設(shè)備布置圖時(shí),學(xué)生能根據(jù)設(shè)備在平面圖和剖面圖中的投影關(guān)系、設(shè)備的位號(hào),明確其定位尺寸,即在平面圖中查閱設(shè)備的平面定位尺寸,在剖面圖中查閱設(shè)備高度方向的定位尺寸[5];在閱讀管道布置圖時(shí),學(xué)生能根據(jù)平面視圖,了解管道、管件、閥門(mén)、儀表控制點(diǎn)等在車(chē)間(裝置)中的具體布置情況,同時(shí)要告知學(xué)生,在閱讀管道布置圖時(shí),應(yīng)以平面圖為主,配合剖面圖,逐一搞清楚管道的空間走向,再看有無(wú)管段圖及設(shè)計(jì)模型,有無(wú)管件圖、管架圖或蒸汽伴熱圖等輔助圖樣,最終解決如何把管道和設(shè)備連接起來(lái)[5]。
講授化工設(shè)備零部件圖這一部分內(nèi)容時(shí),在給學(xué)生講授如何去查標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),要把具體的標(biāo)準(zhǔn)工具書(shū)帶到課堂,讓學(xué)生自己動(dòng)手查標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)去繪圖,加深學(xué)生對(duì)各類(lèi)繪圖標(biāo)準(zhǔn)的理解,如在繪制換熱器中的零部件封頭時(shí),需要根據(jù)換熱器的筒體公稱直徑、壁厚來(lái)確定封頭的公稱直徑、壁厚,再通過(guò)查工具書(shū)來(lái)確定封頭的其他尺寸。
考試總成績(jī)由期末考試卷面成績(jī)(70%)+平時(shí)成績(jī)(30%)構(gòu)成,授課教師將平時(shí)成績(jī)構(gòu)成由傳統(tǒng)的教師點(diǎn)名(50%)+課堂作業(yè)(50%),改為點(diǎn)名(30%)+ 繪制一張化工專業(yè)圖樣(70%),包括化工設(shè)備裝配圖,工藝流程圖,管道布置圖,設(shè)備布置圖,任選其一,手繪、繪圖軟件繪圖均可。每個(gè)圖樣的具體要求由授課教師以任務(wù)書(shū)的形式在課程結(jié)束前一個(gè)月下發(fā)給每個(gè)同學(xué),繪圖完成后將紙質(zhì)版上交授課教師,并以照片、電子格式上傳至藍(lán)墨云班課。
通過(guò)此次教改項(xiàng)目,使學(xué)生更進(jìn)一步的掌握使用投影法用二位平面圖形表達(dá)三維空間形狀的能力;為培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力提供助力;進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生儀器繪圖、徒手繪圖的能力;使學(xué)生在閱讀機(jī)械圖樣、化工圖樣時(shí)更加事半功倍;更進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、貫徹專項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的意識(shí)[6];教學(xué)效果明顯增強(qiáng),學(xué)生上課積極性顯著提高,成績(jī)成穩(wěn)步增長(zhǎng)[7]。同時(shí),搭建成較成熟的包括3D模型庫(kù)、化工工藝Flash演示及其他有價(jià)值的學(xué)習(xí)資料的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái),建成系統(tǒng)、全面的資源庫(kù),使教師和學(xué)生能隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)、電腦等方式利用碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)資源共享。