趙 凌，魏靜靜，康瑞琴，張艷維

（安陽工學院 化學與環(huán)境工程學院，河南 安陽 455000）

“化工制圖與AutoCAD”是化工類專業(yè)一門重要的基礎課，具有較強的理論性和實踐性,其課程的教學質(zhì)量也將會影響到后續(xù)專業(yè)課的學習。在“化工制圖與AutoCAD”課程教學中運用模塊化教學方法，結合既定的培養(yǎng)目標，將課程的教學內(nèi)容分解成多個獨立、分散的教學模塊，然后根據(jù)全國大學生化工設計競賽要求，有選擇性地將這些教學模塊重新組合，教學的各個環(huán)節(jié)形成完整的統(tǒng)一體，充分發(fā)揮學生的學習積極性，實現(xiàn)學生專業(yè)知識學習和綜合素質(zhì)提高的完美統(tǒng)一。

1 以賽促學，以賽促教

全國大學生化工設計競賽由中國化工學會、中國化工教育協(xié)會、教育部高等學?；ゎ悓I(yè)教學指導委員會聯(lián)合舉辦。該競賽全國高校影響廣泛，是目前國內(nèi)規(guī)模最大、行業(yè)高度認可、影響最廣的化工專業(yè)頂級國家級賽事，被譽為全國化工本科的“奧林匹克”[1]。我院從2014年開始報名參加第八屆化工設計競賽，已連續(xù)參加了8年，取得7次全國二等獎。

技能大賽的宗旨在于強調(diào)知識技能的實用性，促進校企合作，使學生更好地走入社會，走上工作崗位[2]。學生平時在理論課的學習中較少接觸到這一類訓練，在參與化工設計競賽的過程中不斷接觸真實的施工圖紙，按照圖紙要求進行練習。通過競賽前的培訓和學習，學生對施工現(xiàn)場及施工做法有了新的認知，對課業(yè)的完成具有良好的促進作用。同時，由于制圖比賽對時間的要求十分嚴苛，也鍛煉了學生在短時間內(nèi)尋找最佳解決途徑的能力。競賽對于激發(fā)學生的創(chuàng)新能力、學習能力以及對理論知識的綜合應用能力具有積極的促進作用[3]。

通過全國化工設計大賽的校級選拔賽和全國比賽，強調(diào)知識技能的實用性，充分調(diào)動學生的學習積極性。以前學生僅憑借課本中理論知識難以想象實際生產(chǎn)的真實情況，造成了難以理解理論知識和制圖標準的嚴謹性，學習效果不明顯，特別是“化工制圖與AutoCAD”作為專業(yè)基礎課，在大二上學期開設，學生沒有專業(yè)知識基礎，空間想象思維需要逐步建立，難以達到課程預期效果。因而經(jīng)過多次教學實驗，最終以“案例教學”的形式授課，充分激發(fā)了學生學習的積極性和主動性，有利于學生對理論知識的理解，活躍了課堂氣氛，促進師生之間的互動。在課堂教學中使用的案例大多選自全國大學生化工設計競賽作品，如學習“第三章工藝流程圖”時，可以選用化工設計大賽作品中的工藝流程設計內(nèi)容，學習“第六章化工設備圖”可以選用競賽中的設備設計的內(nèi)容來舉例，舉例的內(nèi)容前后有關聯(lián)，能把一套工藝流程講得具體、透徹，能把課本中的理論知識和競賽作品中的實際生產(chǎn)過程完美融合在一起，培養(yǎng)學生的綜合工程能力。

化工設計競賽不僅能引導學生將所學的理論知識與實際施工圖紙融會貫通，而且對教師的實踐經(jīng)驗和教學設計的要求也是一種提高。教師應及時更新教學理念，轉(zhuǎn)變教學觀念，學習新知識、新設備、新技能，運用先進的教學方法，以學生為中心，倡導自主學習，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，全面提升教師的教育教學水平，提高教學質(zhì)量。作為地方性應用型高校，我校不僅促使學生在校期間將制圖理論與技術創(chuàng)新有機融合，而且為教學改革與創(chuàng)新，課堂結構調(diào)整積累了寶貴經(jīng)驗，提高師生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，促使師生共同反思進步[4]。

2 模塊化教學構架

模塊化教學是指根據(jù)程序模塊化的原則和構想對教學內(nèi)容進行設計，使之形成一個完整的、系統(tǒng)的教學體系[5]。在“化工制圖”課程教學中使用模塊化教學，以培養(yǎng)學生的工程能力為核心，強調(diào)學生的實踐能力培養(yǎng)，具體以知識模塊為表現(xiàn)形式，在構建模塊時強調(diào)知識與能力的結合。將“化工制圖”課程通過模塊化形式講授，使學生掌握工程制圖和專業(yè)圖紙的知識，強調(diào)知識的運用，有效提高學生的動手能力和實踐能力。

經(jīng)多年的教學研究及實踐，最終形成的化工制圖教學分為兩級模塊：第一層級為工程制圖、計算機制圖、專業(yè)制圖三個模塊，這三個一級模塊教學內(nèi)容彼此獨立，知識點又互相聯(lián)系，各模塊層層遞進，緊湊合理，是一個有機結合體，其中工程制圖模塊是基礎知識，計算機制圖模塊是繪圖的工具，專業(yè)制圖模塊是用基礎知識來表達專業(yè)知識。第二層級分別就各一級模塊的內(nèi)容要點再細分各模塊，具體如圖1所示。

圖1 “化工制圖”模塊化教學結構及教學內(nèi)容Fig.1 Modular teaching structure and content of Chemical Engineering Drawing

工程制圖模塊是“化工制圖”課程的基礎知識，要重點掌握正投影的定義和性質(zhì)，利用正投影的原理，得到物體的三視圖和六個基本視圖，進一步講解工程圖樣的其他表達方法。表達物體除了結構還有大小，用尺寸標注完整地表達大小，在不致引起誤解和多義性的前提下,力求簡化標注。計算機制圖模塊是講解AutoCAD軟件的操作界面，在設定好繪圖環(huán)境后，運用常用的繪圖、編輯、文字注寫、尺寸標注等命令，繪制零件圖和裝配圖等專業(yè)圖紙?；ぶ茍D模塊重點講解工藝流程圖、布置圖和化工設備圖的作用、基本內(nèi)容、閱讀、繪制，實現(xiàn)學生專業(yè)知識學習和綜合素質(zhì)提高的完美統(tǒng)一。

在這樣的模塊化教學體系結構下，不僅有利于學生掌握制圖的基礎知識，更有利于學生理解手工繪圖和計算機繪圖、工程制圖和化工制圖的區(qū)別和聯(lián)系，便于學生把工程制圖的表達方法靈活運用在化工專業(yè)圖紙中；同時，不同一級模塊下的二級模塊類比，如工程制圖模塊中的三視圖、計算機制圖中的裝配圖繪制模塊和化工制圖中的化工設備圖模塊，更可以輔助學生完成對三視圖從基礎到專業(yè)、從手工制圖到計算機制圖、從理論知識到實踐運用的認知提升。

3 模塊化教學中的舉例

授課時的例題應該既典型又具有代表性，最好還能具備可變性及可引申性，能把三個模塊里的知識點串聯(lián)在一起。在講解工程制圖模塊中兩圓柱體相貫求相貫線時，就可以對兩圓柱體直徑的相對大小及軸線的相對位置變化對相貫線形狀的影響加以比較，延伸到計算機制圖模塊中交線的畫法，再進一步講解到化工設備中接管的畫法，這樣就能把這個難點學會、學懂、學透。

在講解工程制圖模塊中局部放大表達法時，可以把繪圖比例的選擇和布局等基礎知識融進去，再延伸到計算機制圖模塊中引線標注和文字的注寫，進一步講解化工設備中因為尺寸相差懸殊，更要做好細節(jié)的表達，這樣就能按照學生的需求把相關知識進行有效整合，對教學內(nèi)容進行完美的重新組合，激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，把學生的自主學習和具體的教學目標統(tǒng)一起來，全面提高學生的綜合素質(zhì)。

在講解工程制圖模塊中三視圖的畫法時，可以把化工設備圖紙等基礎知識融合進去，再延伸到計算機制圖模塊中裝備圖的畫法，進一步講解化工競賽中要求的化工設備圖紙中各種規(guī)定畫法，這樣就能把課堂中的各種理論知識和工程設計能力有效結合在一起。通過化工設計競賽，激發(fā)學生的自主學習和探索精神，培養(yǎng)學生良好的職業(yè)素質(zhì)、專業(yè)技能、實踐技能以及創(chuàng)新技能。

在講解工程制圖模塊中工程制圖中各種表達方法的選擇時，可以選用競賽作品中生產(chǎn)異丙醇工藝流程中的各類設備的圖紙中使用的表達方法。在講解計算機制圖模塊時，以競賽作品中各種工程圖紙為例，演示計算機繪圖的步驟和繪圖命令的使用。在講解化工制圖模塊中，講解工藝流程圖時以異丙醇生產(chǎn)工藝流程為例，學習工藝流程圖的作用、內(nèi)容、繪制等；講解布置圖時仍以生產(chǎn)異丙醇為例，學習設備布置圖和管道布置圖相關內(nèi)容；講解化工設備圖時還以異丙醇生產(chǎn)過程為例，學習常用的四大類設備——反應器、換熱器、塔、儲罐圖紙內(nèi)容、繪制、閱讀等相關內(nèi)容[6]。在整個課程教學過程中通過一個競賽作品的內(nèi)容把工程制圖、計算機制圖、專業(yè)制圖三個模塊的內(nèi)容串聯(lián)在一起，把一個生產(chǎn)過程從工藝流程開始，到設備和管道布置，再細化到每個設備的表達方法等完整地呈現(xiàn)給學生，體現(xiàn)了化工設計過程中的“綠色、創(chuàng)新”發(fā)展理念。在課程教學中充分調(diào)動學生自主學習的積極性,打破固有的思維模式，強化學生的發(fā)散性思維，培養(yǎng)學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力、工程能力，真正達到“以賽促學，以賽促教”。

4 教學效果

4.1 調(diào)動學生的學習積極性

本教法符合現(xiàn)代教育理論的要求，學生由被動接受者轉(zhuǎn)變成主動探究者和創(chuàng)造者，調(diào)動學生內(nèi)在的學習動力[7]，充分發(fā)揮學生的主體作用，利于學生綜合能力的培養(yǎng)。在教學過程中堅持以學生為中心，充分尊重學生的個性，結合化工設計競賽的影響力和以競賽作品為例，學習的內(nèi)容較傳統(tǒng)的教學開放許多，把化工競賽作品的要求巧妙地穿插到課堂的理論教學中，開啟了學生深入學習的興趣，如在教學過程中播放化工競賽答辯ppt和視頻。

4.2 培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神和實踐能力

利用本教學法進行教學的過程是學生的一個創(chuàng)造過程，學生完成任務需要自己開動腦筋[8]，大膽想象，自己動手實踐和探索，益于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。在課堂教學中穿插全國大學生化工設計競賽的內(nèi)容，不僅能鼓勵學生們踴躍參加校級選拔賽，積極比拼，在作品設計或社會調(diào)查過程中鍛煉了學生們的實踐能力，還能明確學習動機，使學生們對于課程體系內(nèi)容的理解和掌握有較大程度的提升，開拓創(chuàng)新能力，強化實踐應用能力，學生提交的手工圖紙和電子圖紙的質(zhì)量和規(guī)范性都有了一定提高。

4.3 利于學生們專業(yè)能力和通用能力的提升

本教學法利于學生們專業(yè)能力和通用能力的提升，如在教學過程中引導學生對書本內(nèi)容進行拆分、梳理、再歸類，既能引導學生全面理解和深度消化知識點，又能鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。教學過程中把模塊化的教學內(nèi)容和化工設計競賽結合在一起，鍛煉了學生把理論知識運用到生產(chǎn)實踐的能力。上機的實踐練習中要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的工程圖紙繪制，既能提高學生對時間的把控能力，又能提高學生的動手能力和心里素質(zhì)。通過學習，真正讓每位學生成為社會所需要的高素質(zhì)人才。

基于該教學方法，近幾年來我院學生和本課程組的老師都取得了不錯的競賽成績和教研成果。從課堂教學的實際情況來看，課堂氣氛熱烈了，學生注意力集中了，勇于大膽提問了，學習主動性增強了，取得了良好的教學效果。我院學生多次在國家級、省級賽區(qū)競賽中獲得良好成績；畢業(yè)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力優(yōu)勢明顯，就業(yè)率和工作年薪在全校專業(yè)中名列前茅。課題組老師在全國高等學校本科化工類專業(yè)優(yōu)秀課程思政案例、河南省教育信息化優(yōu)秀成果評比、信息化大賽、校級和院級教學比賽中多次獲獎。