●李偉 代少軍 陳剛

卓越工程師培養(yǎng)中采礦CAD課程教學(xué)改革與實(shí)踐

●李偉 代少軍 陳剛

基于采礦卓越工程師的培養(yǎng)，針對《采礦CAD》的課程性質(zhì)，從教學(xué)中面臨的主要問題出發(fā)，提出了CAD與采礦專業(yè)密切結(jié)合、加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)、優(yōu)化教學(xué)方法和構(gòu)建“三位一體”的復(fù)合型教學(xué)體系等改革措施，在實(shí)踐中提高采礦卓越工程師培養(yǎng)質(zhì)量。

卓越工程師 案例雙向驅(qū)動(dòng) 復(fù)合型教學(xué)體系 專業(yè)綜合素質(zhì)

一、引言

卓越工程師的培養(yǎng)教育旨在造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，著力提高高校學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。采礦行業(yè)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是卓越工程師實(shí)施的重要領(lǐng)域之一。采礦卓越工程師的培養(yǎng)以現(xiàn)場工程師、設(shè)計(jì)工程師和研究型工程師為目標(biāo)。CAD作為當(dāng)代杰出的工程技術(shù)，已廣泛地應(yīng)用于礦山領(lǐng)域，是卓越工程師培養(yǎng)中必須掌握的重要環(huán)節(jié)，尤其是針對設(shè)計(jì)工程師培養(yǎng)，是必備的關(guān)鍵內(nèi)容。采礦行業(yè)對具有較高CAD應(yīng)用技能的復(fù)合型專業(yè)人才的需求量大增，要求具備綜合實(shí)踐技能和專業(yè)綜合素質(zhì)，教學(xué)模式需由“單一的繪圖教學(xué)”向“復(fù)合應(yīng)用型教學(xué)”轉(zhuǎn)變。

二、采礦CAD課程性質(zhì)

采礦CAD是采礦卓越工程師培養(yǎng)中的必修課程，涉及礦井采掘工程、礦圖、礦井設(shè)計(jì)等多門學(xué)科，與采礦專業(yè)結(jié)合較為緊密，具有較強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)踐性。因此，要求學(xué)生課前必須具備采礦學(xué)、采礦制圖、采礦設(shè)計(jì)等專業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)在學(xué)習(xí)CAD過程中培養(yǎng)運(yùn)用專業(yè)知識的能力。該課程直接服務(wù)于后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，其知識體系是現(xiàn)場工程師、設(shè)計(jì)工程師及工程技術(shù)人員的必備內(nèi)容，掌握該課程對提高卓越工程師專業(yè)綜合素質(zhì)，畢業(yè)后快速勝任工作崗位具有重要作用。

三、教學(xué)中面臨的傳統(tǒng)問題

1.不能密切與專業(yè)相結(jié)合。一些學(xué)生習(xí)慣性地認(rèn)為采礦CAD主要是“AutoCAD”，只要掌握足夠多的繪圖命令，提高上機(jī)操作速度，學(xué)習(xí)這門課就達(dá)到效果了，從中忽略了專業(yè)要求、制圖規(guī)范和采礦設(shè)計(jì)等方面的專業(yè)綜合知識。這是學(xué)生對課程性質(zhì)及其重要性認(rèn)識不足造成的。

2.應(yīng)用環(huán)節(jié)薄弱，專業(yè)知識運(yùn)用能未能力提高。對于CAD繪圖方面的理論與實(shí)踐掌握較好，但所繪圖形的技術(shù)參數(shù)、規(guī)范性等不能滿足采礦設(shè)計(jì)要求，出現(xiàn)專業(yè)性錯(cuò)誤，表現(xiàn)出對專業(yè)知識不能夠正確應(yīng)用等問題。

3.教學(xué)模式陳舊，方法單一。課堂理論授課與上機(jī)實(shí)踐分開進(jìn)行，學(xué)生對課堂知識掌握缺乏時(shí)效性；引入常規(guī)圖形案例較多，采礦案例圖形引入較少，缺少掌握專業(yè)綜合知識的支撐環(huán)節(jié)。

4.教學(xué)內(nèi)容體系亟待完善。教學(xué)內(nèi)容體系在系統(tǒng)性、有機(jī)性、專業(yè)性等方面亟需完善，直接適合采礦專業(yè)的CAD教材版本較少，已有版本的教材通用CAD知識內(nèi)容比重較大，在采礦專業(yè)中的應(yīng)用體現(xiàn)較少，兩者缺少融合。雖然采礦CAD軟件二次開發(fā)較早，但通識內(nèi)容體系的建立卻較晚，且遠(yuǎn)不如機(jī)械CAD等完善。針對采礦卓越工程師培養(yǎng)，必須建立完善適用的教學(xué)內(nèi)容體系，出版優(yōu)秀教材。

四、教學(xué)改革措施實(shí)施

針對教學(xué)中存在的問題，為培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、專業(yè)綜合素質(zhì)高、快速適應(yīng)現(xiàn)場崗位需求的卓越工程師，以黑龍江科技大學(xué)采礦卓越工程師培養(yǎng)為例，課程改革采取了如下措施：

1.提高學(xué)生對課程認(rèn)識，密切與專業(yè)結(jié)合。采礦CAD是一門綜合性的專業(yè)課程，它立足于采礦專業(yè)，利用CAD技術(shù)提高繪圖效率、體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖和工程標(biāo)準(zhǔn)，最終服務(wù)于采礦專業(yè)。學(xué)習(xí)該課程對鞏固專業(yè)知識、提高運(yùn)用能力具有重要意義，有利于增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。教師在加強(qiáng)引導(dǎo)的同時(shí)，教學(xué)中更要注重采礦專業(yè)知識的深化和應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識到CAD技術(shù)不僅是采礦設(shè)計(jì)和繪圖的重要工具，更是采礦設(shè)計(jì)思想和專業(yè)知識應(yīng)用的表達(dá)。采礦CAD必須以專業(yè)為支撐并服務(wù)于專業(yè)，不僅要掌握CAD技術(shù)，重要的是要掌握采礦CAD所包涵的綜合性專業(yè)知識體系。

2.加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，提高應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)要求學(xué)生運(yùn)用各種知識，發(fā)揮多年來獲得的各種能力，在實(shí)踐中解決各種問題，具有實(shí)踐性、綜合性、探索性等諸多特征。它對于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與理論相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析解決問題的能力有著重要的作用，實(shí)踐教學(xué)的效果也直接影響著人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。對此，將教師操作演示教學(xué)與學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的任務(wù)量按1∶1配比，操作對象為典型采礦圖形或采礦設(shè)計(jì)，同時(shí)也包括教師操作演示內(nèi)容，做到學(xué)練結(jié)合，實(shí)時(shí)掌握。為達(dá)到更好的上機(jī)實(shí)踐效果，建立經(jīng)典的采礦圖形庫和設(shè)計(jì)素材庫，從中選取作為學(xué)生的實(shí)踐素材，達(dá)到繪圖、設(shè)計(jì)、專業(yè)知識應(yīng)用等多元化實(shí)踐要求，并對實(shí)踐效果加以檢驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)提高。

在實(shí)踐中展開探索性問題分析，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，提高應(yīng)用能力。例如學(xué)習(xí)圓弧和圓的繪制時(shí)，示范底板三心拱或頂板三心拱巷道斷面，與同學(xué)互動(dòng)完成任意三心拱的精確繪制，按照三心拱的繪制規(guī)則，確定輔助三角形內(nèi)角平分線的交點(diǎn)是繪制三心拱的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常規(guī)做法是采用構(gòu)造線繪制角平分線求得交點(diǎn)，但學(xué)了該節(jié)內(nèi)容知識，可用繪圓命令直接繪制出三角形的內(nèi)切圓，圓心即為三角形內(nèi)角平分線的交點(diǎn)，該方法較為簡捷，是對繪圓命令的引申和創(chuàng)新應(yīng)用。在操作演示過程中讓學(xué)生透徹理解繪圓命令所起的關(guān)鍵作用，同時(shí)探究其他繪圖方法，并評判其優(yōu)劣，由此啟發(fā)學(xué)生思維，靈活應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)解決問題能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3.優(yōu)化教學(xué)場景和教學(xué)方法。采用多媒體機(jī)房教室授課。教師利用多媒體操作演示教學(xué)，學(xué)生跟隨教師的講授和演示，實(shí)踐操作，繪圖方法、繪圖技巧課上實(shí)時(shí)掌握。

授課中采用案例雙向驅(qū)動(dòng)教學(xué)法提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。案例正向驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是選擇經(jīng)典的采礦專業(yè)圖形，實(shí)踐操作教學(xué)，在演示繪圖方法、繪圖命令、繪圖技巧的同時(shí)，解析圖形中內(nèi)含的專業(yè)知識、設(shè)計(jì)思路。該教學(xué)方法給學(xué)生創(chuàng)造了感性認(rèn)識條件，使學(xué)生容易理解和掌握繪圖知識以及所滲透的專業(yè)知識，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的有力途徑。案例逆向驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是以往屆課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場工程實(shí)際中出現(xiàn)的不規(guī)范設(shè)計(jì)為例，或?qū)⑷菀装l(fā)生的錯(cuò)誤預(yù)設(shè)于案例之中，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，找出錯(cuò)誤，直接領(lǐng)會(huì)專業(yè)知識在具體實(shí)際中的正確應(yīng)用，同時(shí)在以后的相關(guān)應(yīng)用中起到對問題和錯(cuò)誤的防范作用。教學(xué)中以某一存在問題的工程圖作為逆向驅(qū)動(dòng)案例，讓學(xué)生找出錯(cuò)誤和不規(guī)范之處。其中包括如哪些地方是專業(yè)性錯(cuò)誤，哪些地方不符合采礦設(shè)計(jì)規(guī)范，哪些地方是設(shè)計(jì)與施工沖突，哪些地方是繪制錯(cuò)誤等。在此案例的互動(dòng)過程中，學(xué)生注意力集中，進(jìn)入積極思考和全面分析狀態(tài)，對圖形繪制、設(shè)計(jì)表達(dá)、專業(yè)知識應(yīng)用等進(jìn)行多角度思考，由此促進(jìn)學(xué)生多元化學(xué)習(xí)，提高專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力。

案例雙向驅(qū)動(dòng)教學(xué)法具有較好的引導(dǎo)和啟發(fā)作用，便于發(fā)揮學(xué)生的想象力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在案例教學(xué)中以正向驅(qū)動(dòng)為主，適當(dāng)結(jié)合必要的逆向驅(qū)動(dòng)教學(xué)能達(dá)到更好的效果。

4.立足于復(fù)合層面的教學(xué)，構(gòu)建完善的教學(xué)內(nèi)容體系。教學(xué)內(nèi)容體系的建立是改革的基石，是教學(xué)改革中所要完成的重要環(huán)節(jié)，對提高卓越工程師培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。新的教學(xué)內(nèi)容體系采用了“三位一體”的復(fù)合型模式，即CAD繪圖方法與技巧、采礦設(shè)計(jì)、專業(yè)知識滲透三者相結(jié)合。其直接宗旨是提高卓越工程師的專業(yè)綜合素質(zhì)，結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 復(fù)合層面教學(xué)結(jié)構(gòu)模型

立足于“三位一體”的內(nèi)涵思想，教學(xué)內(nèi)容體系在新版教材《采礦CAD繪圖實(shí)用教程》中作了重要體現(xiàn)，為完善教學(xué)內(nèi)容體系，繼續(xù)優(yōu)化、修訂教材。

五、結(jié)語

采礦CAD教學(xué)改革實(shí)施效果在卓越工程師班級后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)質(zhì)量與歷年相比明顯提高；跟蹤畢業(yè)生，現(xiàn)場反饋效果較好，縮短了新工作崗位的適應(yīng)期。采礦CAD教學(xué)改革與實(shí)踐在卓越工程師培養(yǎng)中起到了實(shí)效性作用，促進(jìn)了人才培養(yǎng)質(zhì)量提高，特別是在提高專業(yè)知識應(yīng)用能力和專業(yè)綜合素質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用，同時(shí)對學(xué)生走向工作崗位具有引領(lǐng)和橋梁作用。采礦CAD教學(xué)改革措施不僅適合于采礦卓越工程師的培養(yǎng)，也適合于廣義范疇的高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)，同時(shí)為相關(guān)專業(yè)的課程改革提供了借鑒和參考。

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（作者單位：黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150022）（

責(zé)編：賈偉）

F240

A

1004-4914(2014)07-240-02

黑龍江科技大學(xué)教研項(xiàng)目(JY2013-04)]