本文關鍵詞：《環(huán)境工程CAD技術》課程的案例教學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《環(huán)境工程CAD技術》課程的案例教學研究

朱華清 劉思敏

1（景德鎮(zhèn)陶瓷學院材料科學與工程學院，江西 景德鎮(zhèn)，333403）

2（景德鎮(zhèn)陶瓷學院信息工程學院，江西 景德鎮(zhèn)，333403）

摘 要：我國高校教學改革趨勢致使《環(huán)境工程CAD技術》課程的教學難度不斷提高，根據(jù)專業(yè)課知識樹遍歷的原理研究該課程知識樹的構建、教學案例的采編、教學案例與知識節(jié)點的關聯(lián)，提出適合該課程案例教學的實施模式和側(cè)重考核學習方法的課程考核辦法。 關鍵詞：案例教學；環(huán)境工程CAD；知識樹；遍歷

《環(huán)境工程CAD技術》課程是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)必修課，主要為環(huán)境工程設計人才提供重要的繪圖規(guī)范、設計方法和設計技巧，通過課程教學使學生進一步熟悉環(huán)境工程設計標準，掌握專業(yè)設計方法和技巧，熟練應用計算機輔助設計軟件進行專業(yè)設計和開發(fā)；課程知識是專業(yè)素質(zhì)的重要構成，在專業(yè)人才培養(yǎng)方案中起著重要的作用。課程簡單介紹環(huán)境工程制圖基本規(guī)格、基本視圖方法、環(huán)境工程專業(yè)設計基礎知識、AutoCAD繪圖基礎知識，著重介紹CAD二次開發(fā)技術及其在環(huán)境工程設計領域的應用。CAD二次開發(fā)的常用工具主要有VC++、VBA和Visual LISP，這三種IDE（Integrated Development Environment）分別采用C/C++、Basic和Auto LISP三種程序開發(fā)語言；鑒于C/C++和Basic語言對于非計算機專業(yè)師生學習掌握有較大的難度以及AutoCAD系統(tǒng)的兼容性問題，采用Auto LISP語言作為CAD二次開發(fā)語言。由于環(huán)境工程專業(yè)的大部分師生在計算機科學技術專業(yè)知識方面的欠缺，CAD二次開發(fā)技術及其在環(huán)境工程設計領域應用知識的教學不僅是課程教學的重點，更是難點。加上近年我國高校教學改革，專業(yè)課課時壓縮現(xiàn)象普遍非常嚴重，很多高校的環(huán)境工程專業(yè)教學計劃都把《環(huán)境工程CAD技術》課程的教學課時壓縮到40課時以下，這無疑又加重了課程的教學難度。 12

一、為什么采用案例教學

案例教學，是一種通過模擬或者重現(xiàn)生活、工作中的一些實際問題，讓學生把自己納入案例場境，通過研究或討論來進行學習的教學方法。案例教學通常要事先進行周密的策劃和準備，要在學生提前熟悉文獻資料的條件下，組織學生開展廣泛而深入的研討，形成反復的互動與交流，并結(jié)合一定理論，通過各種信息、知識、經(jīng)驗、觀點的碰撞來達到揭示理論和啟迪思維的教學目的。在案例教學中，所使用的案例既不是編出來講道理的故事，也不是寫出來闡明事實的事例，而是為了達成明確的教學目的、基于一定的事實而編寫的示例，在教師的隱示下，用于課堂分析和研討之后能使學生深刻了解課程知識，熟悉課程基本理論，掌握利用課程知識解決實際問題的方法，從而真正提高學生分析和解決問題的能力[1,2,3,4,5,6]。 隨著我國高等教育改革的深入，專業(yè)課教學的環(huán)境、任務和要求都發(fā)生了重大變化，這

[7]也對新形勢下專業(yè)課教學方法的改革提出了新的要求。由于受教學目的、教學內(nèi)容、師生

[8]特點以及傳統(tǒng)文化背景等因素的影響，我國大學教師大多習慣于填鴨式的教學方法，習慣

于系統(tǒng)知識的傳授，在教學過程中非常注重課程知識體系的完整性，這樣不僅會導致課時的嚴重浪費，還會在無形中助長學生的懶漢思想，在目前專業(yè)課課時呈大幅壓縮的形勢下，專業(yè)課的教學任務很難順利完成，教學質(zhì)量勢必下降，教學目標將無法達到。針對《環(huán)境工程CAD技術》課程案例教學的前期研究，根據(jù)知識樹遍歷算法與課程教學過程上的相似性理1朱華清，1979.4－，江西進賢人。景德鎮(zhèn)陶瓷學院材料科學與工程學院副教授，研究水處理技術、計算機輔助設計技術。本研究由江西省特色專業(yè)建設項目（801301006）支持。

論，分別從知識樹遍歷方法的選擇、知識樹結(jié)點的刪減、遍歷過程的轉(zhuǎn)移等方面[9]，研究并解決了案例教學知識結(jié)點的選取、課程知識刪減、背景知識的課外教學等理論問題；在綜合考察環(huán)境工程CAD技術組成的基礎上，提煉出具有工程實際應用價值的教學案例，通過對案例的細致分析以確保涵蓋課程教學大綱中的大部分知識點；通過反復的教學實踐，制定出行之有效的案例教學實施模式和考核方法，保障案例教學的順利進行。

二、案例教學規(guī)劃

（一）構建課程知識樹

因為專業(yè)課的知識體系的結(jié)構與知識樹的結(jié)構具有很大的相似性，所以可以用知識樹來描述它。根結(jié)點的選取如果是定位在具體的專業(yè)課上，形成的便是專業(yè)課知識樹；對于專業(yè)課知識樹，各個章構成它的孩子樹，依此往下對專業(yè)課的整個有機體系結(jié)構再進行劃分則會形成一棵倒置的樹，專業(yè)課的教學過程也就變成了對這棵知識樹的遍歷過程。對環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)課《環(huán)境工程CAD技術》進行知識樹劃分，環(huán)境工程CAD技術的各個組成部分構成根結(jié)點的孩子樹，再對各個組成部分進行細分直至葉子結(jié)點，形成《環(huán)境工程CAD技術》

[10]

知識樹（見表1，僅第一、二、三層結(jié)點）。

事實上，即便是同一門課，不同學校的教學內(nèi)容也會有很大的差異，因為每個學校都有自己的特色，并且基本上都會將學校特色、專業(yè)特色溶入到具體專業(yè)課程的教學實踐之中。所以《環(huán)境工程CAD技術》知識樹的構建只是對該課程知識框架進行大體的規(guī)范，允許并提倡特色知識節(jié)點的引入。

（二）采編教學案例

表1列出了《環(huán)境工程CAD技術》知識樹的所有第一、二、三層結(jié)點，其中EECAD_1_0_06節(jié)點主要介紹CAD二次開發(fā)技術在環(huán)境工程設計領域的應用情況，教學案例主要是涉及水處理、廢氣處理、固體廢棄物處理和噪聲控制四個專業(yè)方向的工程設計實例，由于教學課時的限制和案例代碼結(jié)構的相似性，最后僅選取水處理方向中的沉淀池繪制子系統(tǒng)作為“環(huán)境工程CAD技術案例”節(jié)點的主教學案例，事實上這個案例中的代碼包含了節(jié)點EECAD_2_6_02～08的所有代碼，為了降低教學難度，將其分解、簡化成7個小案例（即節(jié)點EECAD_2_6_02～08），并向課程知識樹第二層結(jié)點中前5個結(jié)點（即EECAD_1_0_01～05）映射，使之涵蓋這5個結(jié)點的大部分孩子節(jié)點的內(nèi)容。環(huán)境工程領域的繪圖技術標準主要包括建筑制圖和機械制圖兩個方面，除噪聲控制工程專業(yè)方向?qū)C械制圖標準有較多要求外，其余的基本上采用建筑制圖標準，因此將建筑制圖標準作為節(jié)點EECAD_1_0_01的主要內(nèi)容來采編案例�！耙晥D方法”節(jié)點的教學內(nèi)容雖然已經(jīng)在《建筑工程制圖》課程中教授，但在實際CAD繪圖過程仍有著非常重要的應用價值，所以選取“臺階”這個非常重要的建筑構件進行案例采編�！碍h(huán)境工程設計基礎”節(jié)點的內(nèi)容較多，但已經(jīng)有專門的課程進行教學研究，鑒于我校的無機非金屬材料類專業(yè)在窯爐及窯廠設計方面具有的特色，，特選取“工廠選址”進行案例教學�！癆utoCAD繪圖基礎”節(jié)點內(nèi)容多而雜，大多已經(jīng)在《計算機輔助設計》課程中講授，鑒于其中的繪圖環(huán)境設置、AutoCAD系統(tǒng)變量、基本二維對象繪制與編輯等內(nèi)容在“CAD二次開發(fā)技術”節(jié)點的教學過程經(jīng)常應用，所以將這個節(jié)點的EECAD_2_4_01～4四個子節(jié)點內(nèi)容分散到EECAD_1_0_06節(jié)點下的八個子節(jié)點中進行案例采編。

（三）關聯(lián)教學案例和知識節(jié)點

案例教學方法是適應我國高校當前教學改革形勢的教學方法，但它的優(yōu)點恰恰與我國莘莘學子在中小學階段飽受傳統(tǒng)教學而形成的被動式學習方法相矛盾，

直接導致專業(yè)課教學

圖1. 五角星繪制案例代碼

過程中知識體系完整性的破壞，而這必將導致我國高校專業(yè)課教學質(zhì)量的下滑。因此，教學案例必須與課程知識節(jié)點形成明顯的映射關系，以減輕課程的學習難度，促進知識樹遍歷過程的轉(zhuǎn)移，而這就要求對教學案例與課程知識節(jié)點進行緊密的關聯(lián)。以“五角星繪制—程序控制”案例說明教學案例和知識節(jié)點的關聯(lián)方法（見圖1和表2）。

表2. EECAD_2_6_05節(jié)點涉及的知識點

該案例涉及10個知識點和1個重要的繪圖思想。五角星的繪制是學習AutoCAD過程中的一道常見習題，也同樣常用于CAD二次開發(fā)技術的教學過程，但二者的繪制思想?yún)s截然不同；前者是通過編輯、修改正五邊形實現(xiàn)，而后者是通過計算、繪制五角星的一個角的所有要素后再通過自動編輯實現(xiàn)的，繪圖效率得以極大提高（后者的繪圖時間不到前者的1%），這是AutoCAD手工繪圖和參數(shù)化繪圖的根本區(qū)別，同時也是該案例首要彰顯的繪圖思想。案例涉及的10個知識點與8個知識結(jié)點相映射，而這8個結(jié)點又可以和28個孩子結(jié)點相關聯(lián)，其中6個孩子節(jié)點在相關課程中已經(jīng)教授，標記為轉(zhuǎn)移遍歷（KTT-O），主要分配給學生課外學習或復習，4個孩子節(jié)點包含了部分可以進行轉(zhuǎn)移遍歷（KTT-I,O）的葉子節(jié)點，這種內(nèi)容分配給學生課外研究，而標記為“KTT-I”的內(nèi)容是課堂講授或課堂研討的內(nèi)容。

三、案例教學實施

由于案例教學所具有的特點，案例教學方法在教學過程中的實施非常容易給人以耳目一新的感覺，具有很強的吸引力，但是目前我國高校教學改革還沒有產(chǎn)生本質(zhì)性的變化，課程的考核基本上是以考試為主，所以這種教學方法產(chǎn)生的教學效果很難在這種考核模式下體現(xiàn)出來，案例教學的實施必須輔以特定的模式才能達到現(xiàn)階段的教學要求�！董h(huán)境工程CAD技術》課程案例教學試行了3年，取得了良好的教學效果，其實施過程如下：首先進行“環(huán)境工程CAD系統(tǒng)”展示，通過對比參數(shù)化繪圖和手工制圖（前階段課程的實踐環(huán)節(jié)）的效率，使學生產(chǎn)生強烈的好奇心理，極大地激發(fā)其學習興趣，然后進行后續(xù)的教學；其次通過針對教學案例進行的研討，鼓勵學生帶著求知的欲望開展自主學習和互相討論，完成學習任

務（這個階段可以輔以較多、連續(xù)課時的課堂教學，可以選擇一個完整的案例，或者一個完整的章節(jié)，目的是教授學生科學的學習方法），提升其完成任務的成就感；最后，在成就感的激勵下，學生強化課外學習，同時，教師輔以一定的相關專題任務引導學生深入研究，進一步提升其成就感，極大地增強其學習和應用課程知識的自信心。該實施過程可以總結(jié)成一個簡單的模式（如圖2）。

圖2. 案例教學實施模式

四、案例教學的考核

考核采用案例教學的課程是個比較麻煩的問題，因為這種教學方法無法兼顧到課程知識體系的完整性，無法在課程的教學周期內(nèi)達到傳統(tǒng)教學方法所能達成的目標。因此案例教學課程的考核應該更多地側(cè)重于課程的學習方法上，而不單純是更改一下理論考核和實踐考核的成績比例[11]，也不僅僅是把考核結(jié)構與課時結(jié)構相對應統(tǒng)一，之后就能實現(xiàn)案例教學課程的科學考核的[12]。比如對案例“五角星繪制—程序控制”所關聯(lián)的知識節(jié)點的考核，應該首先體現(xiàn)在解決“五角星繪制”這個問題的方法上（比如繪圖方法、程序的編制思想以及完成代碼編寫和調(diào)試的方法），之后才是該案例所關聯(lián)的具體知識節(jié)點。其次才是考核方式及其所占比例的問題，考核方式其實是一個無法回避的問題，不管是理論考核還是實踐考核，卷面考試無疑是應用得最廣泛、最省事的方式，因為相比之下，這種考核方式的考核內(nèi)容更多，對素質(zhì)要求也更全面，當然評定考核成績的過程也相對簡單、高效，這是教師最喜歡的考核方式，但卻是學生的災難，不僅僅是因為這強化了學生的課后復習過程，更是因為十多年的考試生涯已經(jīng)讓學生非常厭倦；解決這個問題除了可以強化“興趣學習”這個過程（見圖2中）外，還可以采取弱化卷面考試成績比例的方法，按“卷面考試占50%+實踐考核占50%”的模式考核是比較科學的，但這會大大增加教師的教學工作量。

五、小結(jié)

針對《環(huán)境工程CAD技術》課程在當前形勢下教學難度不斷提高的情況，采用專業(yè)課知識樹遍歷的原理研究該課程的案例教學的規(guī)劃，根據(jù)該課程案例教學的實施情況研究案例教學的實施模式，提出了新的針對案例教學的考核方法，即側(cè)重于課程學習方法的考核，同時建議采用較為科學的考核方式進行案例教學課程的考核。

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作者簡介

朱華清，1979.4－，江西進賢人。景德鎮(zhèn)陶瓷學院材料科學與工程學院 副教授，東南大學博士研究生，研究水處理技術、計算機輔助設計技術。江西省景德鎮(zhèn)陶瓷學院，333403，e-mail：ZHQXL20@126.com，聯(lián)系電話：18795898657。

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