基于工程应用的《电气CAD实践》教学改革探讨

吴 迪

(呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔 021008)

CAD技术是目前工科学生应熟练掌握的技术之一，它在工科领域的地位日益提高。《电气CAD实践》是电气工程及其自动化专业的实践课程，是一门应用性、实践性较强的综合学科，具有专业性、技术性、实践性极强的特点。在飞速发展科技时代，用人单位对于CAD技能的人才需求不断地提高，而原课程内容仍以绘制常规图形为主要内容，对于电气专业系统图几乎没有涉及，不太适应专业发展需求。同时，提高学生对CAD的学习兴趣，提升学生的实践操作技能也尤为重要。笔者通过近三年对电气CAD课程的教学经验，逐步探索出适合电气工程专业学生发展需求的优化《电气CAD实践》课程教学效果的方法。[1]

一、课程基本情况及存在问题

(一)课程基本情况

电气工程图的设计与绘制是电气工程及其自动化专业学生重要的技能，学生就业后接触到的实际工程项目、产品设计开发、实验结果论证等都要设计绘制出电气图作为技术资料。《电气CAD实践》是学生学习电气制图与CAD后开展的实践教学课程，即专为学生进一步熟练掌握CAD技能的训练课程，其目的是以CAD软件为依托，结合学生就业需求岗位能力，进行CAD图形绘制。这样学生在学习期间就能够了解就业岗位需求，熟练应用CAD软件进行图形的绘制、元器件设计，掌握工程图制作的基本方法；达到综合运用所学知识、方法提高设计与开发能力。因此，学生需要了解电气工程图的种类、特点和电气工程CAD的制图规范，掌握Auto CAD软件环境中制作电气相应图纸型号的样板图，并且能够按照国家规范，绘制出完整的电气工程图。

(二)目前CAD实训课程存在的问题

1.软件更新快，教材与实际教学联系不紧密。CAD的软件版本更新快，新的软件在界面与功能上日益完善，所以选择较新版本的软件更加有利于教学。但是，在与之配套的教材中，缺少与工程实际相配套的教材，现有教材更注重对软件本身的讲解，缺少与专业相关的工程实例；[2]2.课程内容涉及知识点多，课时较少。例如，电气工程及其自动化专业的课程安排为32学时，其中16学时为理论课时，16学时为上机课时。授课对象为低年级学生，专业知识涉及少，但是一套完整的工程图却涉及很多专业知识，如果平、立、剖面图的空间关系不对应，学生仅是达到了描图员水平，教学效果不理想；3.在师资队伍建设中，专业匹配程度较差。电气制图与CAD的理论教学与实践教学的任课教师是由机械设计制造及其自动化专业的教师来担任，教师在讲授时往往只注重软件的基本命令与操作，对CAD 软件在电气专业后续课程中的作用及其在工程实践中的具体应用不清楚。导致教学内容与后续课程和工程实践脱节，不能体现电气工程与CAD的专业性。学生完成CAD实训后，只能参照教材进行一些命令的单独操作或绘制简单的平面图形，不能绘制具有生产实用价值的工作图样。

二、课程改革的具体思路

(一)合理优化课程教学内容，引入工程实践项目作为教学案例

针对之前CAD教学过程中存在的问题，为改善电气CAD教学质量，通过对电气工程及其自动化专业对口就业单位的走访与调研，在了解企业对电气CAD需求的基础上，推进教学内容的变革，修订课程教学大纲，改变课程教学模式，优化课程结构。具体内容包括：

1.采用了案例教学法与项目教学法

《电气CAD实践》实践教学环节通常安排在期末。此时，学生已经掌握基本的操作命令和操作技巧。为保证学生高质量地完成后续课程设计及毕业设计，就业后能够迅速适应岗位需求，应正确引导学生上机实践。对于实际情况出现的弊端，根据课程特点，引入项目化教学，使CAD绘图方法与技巧融入到整个实训环节中。[3]

2.引入工程实践项目，注重培养学生工程实践能力

深入专业实习地点进行实地考察，广泛围绕学生就业相关内容，进行调研、收集资料，并邀请现场工程技术人员指导。在与企业技术人员共同努力及协助下，收获大量实践知识和资料，并初步拟定如下内容：(1)电气工程制图规则。按照国家标准，主要讲述电气工程的制图规则，包括图纸格式、比例、尺寸标注等；(2)常用电气元件的绘制。主要讲述电气图的分类、元件的表示方法、符号的布局、电气简图的图形符号、连接线、端子代号等；(3)电气控制系统图的绘制。主要讲述典型的电气控制原理图的绘制，三相交流异步电动机的控制，PLC控制系统等；(4)电气一次系统图的绘制。主要讲述电气主接线图形的绘制，不同电压等级及不同接线方式下的电气一次系统图的识图与绘图；(5)电气CAD实践。实践教学环节突出的是工程实践性，因此在教学过程中应根据工程实践项目展开教学，通过与企业的交流选定35kv变电站接线图、采掘场配电所、采掘3535kv变电站环坑线、地面系统移动变电站接线图等作为实训内容。

3.调整教学模式，提高学生学习兴趣

本课程授课对象为本科一年级学生。考虑到学生刚接触大学生活，是第一次体验该课程实践教学环节，在教学方法上采用了“理论+实验+实践”的教学模式。(1)在课堂教学过程中，以学生为中心，根据学生能力与层次的不同，因材施教，制定不同的指导方法；(2)以工程实践项目为载体，使学生通过这门课程的学习掌握一定理论知识和熟练的操作技能。在教学环节引入工程实践内容可以激发学生的学习兴趣。例如，以某发电厂的主接线图纸为目标，开展识图、读图和绘图等教学内容，并且可以将各类标准、电气图形符号等紧密融入到绘制过程中，使学生在学习知识的同时，全面了解行业标准及专业环境；(3)以教师为主导，把具体的知识点融合到具体的实践项目中，提升学生专业操作技能，从而提高学生的操作能力与创新能力。

(二)形成学科交叉、产学结合的教师队伍

《电气CAD实践》课程的根本目的是在 CAD 的软件环境下，让学生掌握电气工程图标准体系，是一门交叉性的综合实践课程。结合专业培养目标，由电气专业教师和机电类专业教师共建实践教学教师队伍。这样结合电气工程及其自动化专业背景，充分发挥机电类专业教师熟悉软件的优势，教学内容更加符合电气专业培养目标，教学方法更加突出电气专业设计特色。此外，授课教师经常与企业专家进行交流和学习，特别是多年来一直从事电气设计工作的专家，以校企合作为平台，以产学结合为原则，把电气 CAD 设计案例引入到实践教学，优化实训内容。[4]

(三)面向就业岗位需求的实践教学实施过程

1.准备工作。(1)制定专业集中实践大纲、实习考试方案；(2)实习前召开实习动员会。主要包括：实习目的和意义、实习内容和方法、实习要求和注意事项、实习安全并签订实习安全协议书；(3)指导教师解读并采取任务驱动法细化实习任务，使实习条理化，符合学生实际情况，避免盲目、无目标的实习与设计。

2.主要内容。根据专业培养目标及课程目标，结合学情及企业需求，初步确定实习内容分为两个部分。第一部分为CAD基础知识的巩固。具体内容包括设置图纸格式、注释、建块等；第二部分为电气系统图的分析与绘制。具体内容为绘制企业现场的电气系统图，例如，某电厂电气一次系统图、某换流站系统图、某露天矿35kv变电站系统图、采掘场配电所接线图、采掘场35kv环坑线接线图、露天矿地面系统移动变电站系统图等。

3.实习成果。实习成果是学生实践技能的综合考核。学生提交的成果需保证尺寸规范、图形美观、结构严谨，成果中能够体现工程设计理念。成果内容一般包含项目简介、目标系统分析、绘制步骤、草图、工程图等。成果应充分利用图表精炼说明问题。

(四)转变课程考核方式

本课程是电气工程及其自动化专业的必修课，具有较强的工程实践性，是现代电气系统中必备的知识环节，在人才培养过程中本课程起着重要的作用。基于高校应用型人才培养模式，除了对教学内容进行整合，在考核方式上也进行了调整，考核内容以调动学生学习主动性及创造性为主，注重考核学生学习过程中的学习态度、团队精神、创新意识、专业技能及成果质量。学生实践成绩分为三个部分，即平时考核(20%)、过程考核(40%)和成果考核(40%)。通过全方位的过程监控、采用实习报告和成果大作业对学生的表达能力、学习成果总结能力、综合分析能力等进行全面考核。

(五)课程建设特色

在《电气CAD实践》教学指导过程中，采用“教师为主导，学生为主体”的教育理念，通过任务驱动、工学结合、理论联系实际等教学方法，有效地培养了学生的创新思维和操作技能。

1.以学生为中心，工学结合，注重能力培养与素质提高。《电气CAD实践》教学特色之一是工学结合，所有设计内容均来源于现场实例，具有较强的工程实践性。任务布置都是模拟现场工程项目，真正地实现了理论与实际相结合，实现了专业知识与职业技能的充分结合，提升了学生的职业素养。

2.以教师为主导，学生为主体，注重就业面向与职业发展。在传统教学模式中，注重教师的讲解，忽视了学生的主体地位，学生参与度低，且缺少与教师的交流。但以工程实践项目为基础的教学模式却可以更加突出学生的主体地位。教师在教学过程中，根据学生专业情况，引导学生去完成项目，提供开放式的环境给学生，学生可以充分发挥自己的创新意识及主观能动性，更加注重培养学生的分析问题、解决问题能力。

3.过程考核，持续改进。《电气CAD实践》考核方式打破了传统的考核方式，注重考核学生实操过程，把学生的项目设计等内容作为考核依据，学生在实践中更加扎实地掌握了理论知识。根据学生提交的项目成果，分析学生对CAD软件的掌握情况，分析不足、查找原因，教师再不断改进教学方法及教学内容，教学相长。

4.挖掘彰显专业特色的课程思政案例。CAD软件作为工业设计广泛使用的软件，决定了本课程在专业及行业中的强大背景，学生的CAD技能直接关系着学生就业后能否迅速融入工作岗位、提升职业技能。由于本课程在实施过程中，学生能够通过工程实践项目深入了解职业需求，这对学生的成长和发展具有长远的导向作用，易于培养学生的职业伦理和工匠精神。[5]思政内容要紧密结合国家电网、发电厂等大型煤电企业，与企业共同探讨，将行业中的真实案例引入教学内容，与社会形成良性互动，实现对学生的全方位教育，全面提高课程教学效果。

结语

通过对《电气CAD实践》课程的教学内容和教学体系结构进行合理整合，使课程内容更加符合专业培养目标及就业岗位需求。引进工程实践项目、改革教学方式、优化实践教学环节，充分提高学生的学习兴趣，激发学生对专业知识的学习热情。“理论+实验+实践”的教学模式强化了理论与工程实际的结合，提高了学生的实操能力，能够满足当前形式的企业需求。要促进《电气CAD实践》教学改革，提升教学质量，满足专业和社会发展的需要，必须结合电气CAD教学的实际情况，认清教学改革的重要性及转型发展的重要性。在此基础上，采取科学合理的改革措施，对教学方法、教学内容、考核方式等方面进行改革，能够更好地实现应用型人才培养的教学目标。