《环境工程CAD技术》课程的案例教学研究-朱华清

  本文关键词：《环境工程CAD技术》课程的案例教学研究，由笔耕文化传播整理发布。

《环境工程CAD技术》课程的案例教学研究

朱华清 刘思敏

1（景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，江西 景德镇，333403）

2（景德镇陶瓷学院信息工程学院，江西 景德镇，333403）

摘 要：我国高校教学改革趋势致使《环境工程CAD技术》课程的教学难度不断提高，根据专业课知识树遍历的原理研究该课程知识树的构建、教学案例的采编、教学案例与知识节点的关联，提出适合该课程案例教学的实施模式和侧重考核学习方法的课程考核办法。 关键词：案例教学；环境工程CAD；知识树；遍历

《环境工程CAD技术》课程是环境工程专业的专业必修课，主要为环境工程设计人才提供重要的绘图规范、设计方法和设计技巧，通过课程教学使学生进一步熟悉环境工程设计标准，掌握专业设计方法和技巧，熟练应用计算机辅助设计软件进行专业设计和开发；课程知识是专业素质的重要构成，在专业人才培养方案中起着重要的作用。课程简单介绍环境工程制图基本规格、基本视图方法、环境工程专业设计基础知识、AutoCAD绘图基础知识，着重介绍CAD二次开发技术及其在环境工程设计领域的应用。CAD二次开发的常用工具主要有VC++、VBA和Visual LISP，这三种IDE（Integrated Development Environment）分别采用C/C++、Basic和Auto LISP三种程序开发语言；鉴于C/C++和Basic语言对于非计算机专业师生学习掌握有较大的难度以及AutoCAD系统的兼容性问题，采用Auto LISP语言作为CAD二次开发语言。由于环境工程专业的大部分师生在计算机科学技术专业知识方面的欠缺，CAD二次开发技术及其在环境工程设计领域应用知识的教学不仅是课程教学的重点，更是难点。加上近年我国高校教学改革，专业课课时压缩现象普遍非常严重，很多高校的环境工程专业教学计划都把《环境工程CAD技术》课程的教学课时压缩到40课时以下，这无疑又加重了课程的教学难度。 12

一、为什么采用案例教学

案例教学，是一种通过模拟或者重现生活、工作中的一些实际问题，让学生把自己纳入案例场境，通过研究或讨论来进行学习的教学方法。案例教学通常要事先进行周密的策划和准备，要在学生提前熟悉文献资料的条件下，组织学生开展广泛而深入的研讨，形成反复的互动与交流，并结合一定理论，通过各种信息、知识、经验、观点的碰撞来达到揭示理论和启迪思维的教学目的。在案例教学中，所使用的案例既不是编出来讲道理的故事，也不是写出来阐明事实的事例，而是为了达成明确的教学目的、基于一定的事实而编写的示例，在教师的隐示下，用于课堂分析和研讨之后能使学生深刻了解课程知识，熟悉课程基本理论，掌握利用课程知识解决实际问题的方法，从而真正提高学生分析和解决问题的能力[1,2,3,4,5,6]。 随着我国高等教育改革的深入，专业课教学的环境、任务和要求都发生了重大变化，这

[7]也对新形势下专业课教学方法的改革提出了新的要求。由于受教学目的、教学内容、师生

[8]特点以及传统文化背景等因素的影响，我国大学教师大多习惯于填鸭式的教学方法，习惯

于系统知识的传授，在教学过程中非常注重课程知识体系的完整性，这样不仅会导致课时的严重浪费，还会在无形中助长学生的懒汉思想，在目前专业课课时呈大幅压缩的形势下，专业课的教学任务很难顺利完成，教学质量势必下降，教学目标将无法达到。针对《环境工程CAD技术》课程案例教学的前期研究，根据知识树遍历算法与课程教学过程上的相似性理1朱华清，1979.4－，江西进贤人。景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院副教授，研究水处理技术、计算机辅助设计技术。本研究由江西省特色专业建设项目（801301006）支持。

论，分别从知识树遍历方法的选择、知识树结点的删减、遍历过程的转移等方面[9]，研究并解决了案例教学知识结点的选取、课程知识删减、背景知识的课外教学等理论问题；在综合考察环境工程CAD技术组成的基础上，提炼出具有工程实际应用价值的教学案例，通过对案例的细致分析以确保涵盖课程教学大纲中的大部分知识点；通过反复的教学实践，制定出行之有效的案例教学实施模式和考核方法，保障案例教学的顺利进行。

二、案例教学规划

（一）构建课程知识树

因为专业课的知识体系的结构与知识树的结构具有很大的相似性，所以可以用知识树来描述它。根结点的选取如果是定位在具体的专业课上，形成的便是专业课知识树；对于专业课知识树，各个章构成它的孩子树，依此往下对专业课的整个有机体系结构再进行划分则会形成一棵倒置的树，专业课的教学过程也就变成了对这棵知识树的遍历过程。对环境工程专业的专业课《环境工程CAD技术》进行知识树划分，环境工程CAD技术的各个组成部分构成根结点的孩子树，再对各个组成部分进行细分直至叶子结点，形成《环境工程CAD技术》

[10]

知识树（见表1，仅第一、二、三层结点）。

事实上，即便是同一门课，不同学校的教学内容也会有很大的差异，因为每个学校都有自己的特色，并且基本上都会将学校特色、专业特色溶入到具体专业课程的教学实践之中。所以《环境工程CAD技术》知识树的构建只是对该课程知识框架进行大体的规范，允许并提倡特色知识节点的引入。

（二）采编教学案例

表1列出了《环境工程CAD技术》知识树的所有第一、二、三层结点，其中EECAD_1_0_06节点主要介绍CAD二次开发技术在环境工程设计领域的应用情况，教学案例主要是涉及水处理、废气处理、固体废弃物处理和噪声控制四个专业方向的工程设计实例，由于教学课时的限制和案例代码结构的相似性，最后仅选取水处理方向中的沉淀池绘制子系统作为“环境工程CAD技术案例”节点的主教学案例，事实上这个案例中的代码包含了节点EECAD_2_6_02～08的所有代码，为了降低教学难度，将其分解、简化成7个小案例（即节点EECAD_2_6_02～08），并向课程知识树第二层结点中前5个结点（即EECAD_1_0_01～05）映射，使之涵盖这5个结点的大部分孩子节点的内容。环境工程领域的绘图技术标准主要包括建筑制图和机械制图两个方面，除噪声控制工程专业方向对机械制图标准有较多要求外，其余的基本上采用建筑制图标准，因此将建筑制图标准作为节点EECAD_1_0_01的主要内容来采编案例。“视图方法”节点的教学内容虽然已经在《建筑工程制图》课程中教授，但在实际CAD绘图过程仍有着非常重要的应用价值，所以选取“台阶”这个非常重要的建筑构件进行案例采编。“环境工程设计基础”节点的内容较多，但已经有专门的课程进行教学研究，鉴于我校的无机非金属材料类专业在窑炉及窑厂设计方面具有的特色，，特选取“工厂选址”进行案例教学。“AutoCAD绘图基础”节点内容多而杂，大多已经在《计算机辅助设计》课程中讲授，鉴于其中的绘图环境设置、AutoCAD系统变量、基本二维对象绘制与编辑等内容在“CAD二次开发技术”节点的教学过程经常应用，所以将这个节点的EECAD_2_4_01～4四个子节点内容分散到EECAD_1_0_06节点下的八个子节点中进行案例采编。

（三）关联教学案例和知识节点

案例教学方法是适应我国高校当前教学改革形势的教学方法，但它的优点恰恰与我国莘莘学子在中小学阶段饱受传统教学而形成的被动式学习方法相矛盾，

直接导致专业课教学

图1. 五角星绘制案例代码

过程中知识体系完整性的破坏，而这必将导致我国高校专业课教学质量的下滑。因此，教学案例必须与课程知识节点形成明显的映射关系，以减轻课程的学习难度，促进知识树遍历过程的转移，而这就要求对教学案例与课程知识节点进行紧密的关联。以“五角星绘制—程序控制”案例说明教学案例和知识节点的关联方法（见图1和表2）。

表2. EECAD_2_6_05节点涉及的知识点

该案例涉及10个知识点和1个重要的绘图思想。五角星的绘制是学习AutoCAD过程中的一道常见习题，也同样常用于CAD二次开发技术的教学过程，但二者的绘制思想却截然不同；前者是通过编辑、修改正五边形实现，而后者是通过计算、绘制五角星的一个角的所有要素后再通过自动编辑实现的，绘图效率得以极大提高（后者的绘图时间不到前者的1%），这是AutoCAD手工绘图和参数化绘图的根本区别，同时也是该案例首要彰显的绘图思想。案例涉及的10个知识点与8个知识结点相映射，而这8个结点又可以和28个孩子结点相关联，其中6个孩子节点在相关课程中已经教授，标记为转移遍历（KTT-O），主要分配给学生课外学习或复习，4个孩子节点包含了部分可以进行转移遍历（KTT-I,O）的叶子节点，这种内容分配给学生课外研究，而标记为“KTT-I”的内容是课堂讲授或课堂研讨的内容。

三、案例教学实施

由于案例教学所具有的特点，案例教学方法在教学过程中的实施非常容易给人以耳目一新的感觉，具有很强的吸引力，但是目前我国高校教学改革还没有产生本质性的变化，课程的考核基本上是以考试为主，所以这种教学方法产生的教学效果很难在这种考核模式下体现出来，案例教学的实施必须辅以特定的模式才能达到现阶段的教学要求。《环境工程CAD技术》课程案例教学试行了3年，取得了良好的教学效果，其实施过程如下：首先进行“环境工程CAD系统”展示，通过对比参数化绘图和手工制图（前阶段课程的实践环节）的效率，使学生产生强烈的好奇心理，极大地激发其学习兴趣，然后进行后续的教学；其次通过针对教学案例进行的研讨，鼓励学生带着求知的欲望开展自主学习和互相讨论，完成学习任

务（这个阶段可以辅以较多、连续课时的课堂教学，可以选择一个完整的案例，或者一个完整的章节，目的是教授学生科学的学习方法），提升其完成任务的成就感；最后，在成就感的激励下，学生强化课外学习，同时，教师辅以一定的相关专题任务引导学生深入研究，进一步提升其成就感，极大地增强其学习和应用课程知识的自信心。该实施过程可以总结成一个简单的模式（如图2）。

图2. 案例教学实施模式

四、案例教学的考核

考核采用案例教学的课程是个比较麻烦的问题，因为这种教学方法无法兼顾到课程知识体系的完整性，无法在课程的教学周期内达到传统教学方法所能达成的目标。因此案例教学课程的考核应该更多地侧重于课程的学习方法上，而不单纯是更改一下理论考核和实践考核的成绩比例[11]，也不仅仅是把考核结构与课时结构相对应统一，之后就能实现案例教学课程的科学考核的[12]。比如对案例“五角星绘制—程序控制”所关联的知识节点的考核，应该首先体现在解决“五角星绘制”这个问题的方法上（比如绘图方法、程序的编制思想以及完成代码编写和调试的方法），之后才是该案例所关联的具体知识节点。其次才是考核方式及其所占比例的问题，考核方式其实是一个无法回避的问题，不管是理论考核还是实践考核，卷面考试无疑是应用得最广泛、最省事的方式，因为相比之下，这种考核方式的考核内容更多，对素质要求也更全面，当然评定考核成绩的过程也相对简单、高效，这是教师最喜欢的考核方式，但却是学生的灾难，不仅仅是因为这强化了学生的课后复习过程，更是因为十多年的考试生涯已经让学生非常厌倦；解决这个问题除了可以强化“兴趣学习”这个过程（见图2中）外，还可以采取弱化卷面考试成绩比例的方法，按“卷面考试占50%+实践考核占50%”的模式考核是比较科学的，但这会大大增加教师的教学工作量。

五、小结

针对《环境工程CAD技术》课程在当前形势下教学难度不断提高的情况，采用专业课知识树遍历的原理研究该课程的案例教学的规划，根据该课程案例教学的实施情况研究案例教学的实施模式，提出了新的针对案例教学的考核方法，即侧重于课程学习方法的考核，同时建议采用较为科学的考核方式进行案例教学课程的考核。

六、参考文献

[1]朱涛,马恒,刘强.专业技术课程案例教学方法研究[J].高等教育研究学报,2010,33(1):91-93.

[2]洪小艳.案例教学方法研究[J].山西科技,2008,3:56-59.

[3]尹子民,张彩虹.案例教学方法的探讨与应用[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2008,10(5):93-96.

[4]王旭,郑连成,于达.高校课堂案例教学方法研究[J].黑龙江教育(高教研究与评

估) ,2007,22:122-123.

[5]张虎.主成分聚类分析法的案例教学方法[J].统计与决策,2007,20:163-164.

[6]朱文.案例教学方法研究[J].西南民族大学学报(人文社科版),2003,24(10):39-41.

[7]毛广卿等.适应形势发展,改进专业课教学方法[J]. 河南教育学院学报(自然科学版),2007(12): 62-63,69.

[8]金屏.论教学方法的文化制约性[J].上海师范大学学报:哲学社会科学版，1990,(04):91-93.

[9]朱华清,成岳,洪燕.知识树遍历在专业课教学控制中的应用[J].中国轻工教育.2010.5:53-55.

[10]朱华清,陈云霞,叶君耀.环境工程CAD技术[M].上海:华东理工大学出版社, 2011.3.

[11]夏慧玲,江月英,赵学荣.案例式考核法在护理学基础实验教学中的应用[J].中华护理教育,2011,8(1):13-14.

[12]王建立,程乐森,李星明.医学伦理学案例主导式教学的考核与评价[J].中国医学伦理学,2007,4(2):113-114.

作者简介

朱华清，1979.4－，江西进贤人。景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院 副教授，东南大学博士研究生，研究水处理技术、计算机辅助设计技术。江西省景德镇陶瓷学院，333403，e-mail：ZHQXL20@126.com，联系电话：18795898657。

  本文关键词：《环境工程CAD技术》课程的案例教学研究，由笔耕文化传播整理发布。