采矿工程专业CAD教学改革的几点思考

屠洪盛 王沉 袁永 张磊 王方田

摘 要：随着计算机技术的飞速发展，CAD制图软件有着绘图精度高、速度快、存储方便等优势，已经得到了大部分工科专业的普遍认可，相关工程设计和生产实践单位对毕业生也提出了制图相关水平的要求。为了更好的培养采矿工程技术人才，文章针对现阶段采矿CAD课程讲授内容和讲授过程中存在的问题，从改善教学方法、教学模式和授课环节等方面提出了改善CAD教学效果的相关措施。

关键词：采矿CAD；计算机绘图；采矿工程；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）03-0133-03

Abstract： With the rapid development of computer technology， the software CAD has been widely recognized by most professional engineering because of its high precision， fast speed， convenient storage and so on. Relevant engineering design and production employers also propose a higher requirement for graduates' cartographic ability. In order to better cultivate mining engineering majors， this paper proposes some strategies to improve CAD teaching effect from teaching methods， teaching mode and teaching process in view of the problems existing in Mining CAD teaching.

Keywords： Mining CAD； computer drawing； mining engineering； teaching reform

一、概述

AUTO CAD是一种计算机辅助绘图软件[1]，上个世纪70年代开始涉足辅助人们的绘图设计，随着计算机硬件集成化程度的增加和CAD软件的不断更新，绘图方式已经从最初的纯命令调用驱动到现在便捷的窗口化命令调用方式[2-4]，对绘图人员的受教育水平也有了更低的要求。与传统的手工绘图相比，CAD绘图有着精度高、速度快、存储方便、效率高的数据处理功能和图形绘制功能等优点[5-7]，近年来在机械工程、土木工程、建筑工程、平面设计和采矿等行业得到了推广应用[8-9]，随着CAD软件应用的普及，许多用人单位对毕业生的绘图能力也提出了不同程度的要求，相应的针对不同行业要求的CAD教学书籍也得以陆续出版。CAD制图虽然有着较多手工制度不可替代的优点，但其绘图的基础还是工程制图的思想，没有工程制图中空间思维能力和相应的识图能力的培养，对于复杂图形的绘制很难完成[10]。

采矿工程作为最为古老的工科专业之一，同样需要培养具有相关绘图和识图的专业人才，因此国内具有采矿工程本科专业和专科专业的院校都相继开设了CAD绘图课程，但CAD课程有着自身的特殊性，与普通的授课课程并不相同，采用传统的教学方法和教学内容，教学效果并不理想，因此有必要对其相关的教学方法、教学模式和教学内容进行相关的改革。

二、采矿CAD的课程性质

采矿CAD是采矿工程专业培养过程中的必修课，图纸的绘制与矿井的掘进、井下运输、通风、供电、排水系统等息息相关，是采矿工程师设计思维的体现，具有较强的专业性和实践性，因此采矿CAD课程设置在大三阶段，且需要学生先具备采矿学、井巷工程、矿井通风、矿井运输与提升、工程制图等知识基础，同时在CAD学习过程中要紧密联系专业基础知识。该课程与学生的后续学习课程紧密联系，如课程设计和毕业设计等，是采矿工程师、煤矿领导和工程技术人员不可或缺的一门课程，掌握CAD图纸的绘制和识图能力，有助于采矿工程专业的学生毕业之后较快地融入于采矿行业的采掘设计中。

三、教学过程中面临的主要问题

根据不同行业的各自要求，许多高校和专业已经针对各自专业的特点和课程讲授的重点编制了相应的CAD授课教材。中国矿业大学采矿工程专业也不例外，已经结合采矿工程专业的特色，从图形命令的针对性删减、讲授实例的选择、课后作业中图形文件的绘制等方面进行了精选，编制了适合采矿工程專业的CAD授课书本。针对现有的教学方法、教学模式和教学内容中存在的问题，以从事CAD课程三年授课的感受来看，认为还存在如下几点不足：

（一）教材内容不能紧密与专业课结合

现有教材的内容安排是在每一章先分别介绍几个简单的绘图和修改命令，然后结合专业内容设置一个简单的图形进行练习绘制，如小矿车、风机、双轨道大巷、经纬网等，并没有讲解具体的绘制图形在煤矿开采设计中应该怎么布置、与工作面位置的设计原则等。学生上课过程中认为只要掌握了绘图命令的操作步骤就行，最后的课程考核是绘制教材上的一个实例，并写出绘制的步骤作为最终的实验报告。

（二）讲授内容不能更好地服务于专业知识的理解

采矿工程专业是一门综合性比较强的专业，采矿的学生需要懂机电、信电控制、通风等课程相关设备和要求的绘制方法，另外采矿地下采掘活动中涉及巷道的层位关系、巷道坡度拐弯的形式是一个复杂的三维空间问题，但采矿工程专业涉及的图纸主要有平面图和剖面图，都是二维的图形，因此在专业课程的学习过程中同学会对平面图和剖面图中空间复杂的层位难于理解、概念模糊、不清楚等问题。这个时候我们可以借助于CAD的三维作图功能绘制三维图像，通过不同方位的视图功能全方位的加深理解空间搭接关系。但现有CAD课程主要集中讲授的都是二维平面图形的绘制，课程教学大纲中对于三维图形的绘制是自学内容，其实恰恰相反，对于二维空间图形的绘制，大部分同学接受得比较快，完全没有必要花几十课时的时间去学，重点应该放在三维图形绘制授课内容上，更好地服务于课程。

（三）教学模式过于陈旧

鉴于CAD课程的特殊性，授课分为课堂授课和学院计算机机房实训，现阶段课堂授课和上机实训是分开的，且两者之间有时候会相差好几天，有的甚至相隔一周以上，本来课堂讲授过程中学生就感觉枯燥无味，真正能学进去据为己有的东西就很少，再加上几天的遗忘周期，到真正上机实训的时候学生已经遗忘得差不多了，还得从头学起，一方面导致教师在上机实训辅导过程中的工作量，另一方面学生上机的效率也会大幅降低。

（四）学生上课玩手机，分心严重

随着电子技术的飞速发展，电子产品正在逐渐改变人们的生活方式，高校为了与时俱进，在学生的生活区和教学区都配备了无线局域网，一方面给学生获取各种网络信息资源带来了便利，另一方面也给教师上课时学生的听课率带来了影响。自制力比较强的学生在上课之后还是能够主动做到关闭手机，按时上课；对于一些自制力比较差的学生，除了课间在看手机，上课了还是趴在桌子上看手机，尤其是当有一些重要的体育比赛的时候，学生根本不能全身心的投入到课堂学习中来，严重地影响了教师上课的状态。

（五）学生的发散思维难于被培养

学生发散思维的培养，是实现创新的重要环节，学生创新能力的培养是检验高等教育培养目标的重要指标。由于CAD课程的内容和教学大纲要求的内容较多，上课过程中教师只是单一的按照教材上的步骤进行讲解，与实际应用结合较少，也没有时间让教师去介绍实际应用，学生的思路也只是跟着教师，很难培养学生的发散思维。

四、教学改革措施

随着CAD软件命令窗口化的便捷程度提高和提示功能的完善，几乎所有的绘图命令的操作步骤都是相通的：发出命令-根据提示选择参数-完成命令。因此实际教学的内容和重点有必要进一步优化，针对现有CAD教学内容及教学过程中存在的问题，为了培养专业实践性强、动手能力足、专业素养高的采矿工程师，从改善教学方式、改变教学内容、改革传统教学模式出发，提出如下几点建议。

（一）加强与专业知识结合，充分调动学生的积极性

结合采矿工程专业的交叉学科课程知识的授课特点，授课过程中立足于采矿工程专业知识基础，让学生认识到CAD不仅是一门计算机辅助绘图工具，更是利用采矿工程知识实现复杂设计的工具。为了尽量避免枯燥无味基本绘图命令的讲解，充分调动学生的听课积极性，教师可以先从一张矿井设计图纸入手，分解图形中的线型、块、图层、填充、文字样式、标注样式等，然后针对每一个部分的特点，结合常用绘图命令展开讲解，同时讲解过程中对于采矿工程专业具有特定要求特性的设置，教师要重点强调，如煤柱保护线用什么颜色和线型、井田边界线要用什么颜色和线型、岩石大巷要用什么颜色的线、煤层巷道用什么颜色的线、标注过程中需要注意哪些事项，让学生感觉就是在复习专业知识，只是中间夹杂了常用绘图命令的讲解，另外讲解过程中对于常见的块、组和样式提醒学生归类长久保存，以便直接应用于课程设计，这样学生听起来就不会感觉枯燥无味，教师教起来也会得心应手。

（二）适当讲授三维绘图，结合复杂空间问题讲解

现阶段CAD课程几乎和采矿相关的部分专业课程同时开设，这样安排其实是有利于学生对CAD课程的学习的，教师讲授课程期间应加强与专业课老师之间的交流，动态了解学生其他课程的进度，存在哪些理解困难的知识点，是否可以借助CAD的强大绘图功能，帮助学生理解空间关系复杂的知识点。如采区上、中、下部车场的形式以及甩车场是位于顶板层位还是底板层位，仅通过二维图纸空间不能达到更为直观的空间关系，理解起来比较困难，此时教授可以适当剖析其中的特点，借助三维图形的绘制讲解，这样既可以让CAD课程更好的服务于专业课程的学习，又可以激发学生主动去思考。为了做到满足上述要求，教师每节课的讲授实例不一定完全按照教材上的实例完全不变，可以适当的根据相关专业课的授课进程设置相关的图例绘制，当然这对教师的备课提出了更高的要求。

（三）课堂授课与上机实训统一

由于CAD课程的最终目的是为了培养学生的实际动手能力，实践环节是培养学生将理论知识与实际动手相结合、应用知识和实现自主创新能力、独立思考进而解决问题的能力的重要环节，实践教学的效果也会直接反应高校人才培养目标的完成情况。现阶段，随着国民经济的飞速发展，各院校对于教学的投入也逐年加大，基本上每个学院都有了自己的机房，这样就方便实现CAD课程授课与上机实训的统一，老师在授课的过程中，学生可以对着自己的计算机进行动手操作，加强记忆和印象。

（四）加强授课过程中与学生的互动

教师讲课过程中与学生之间的互动可以快速有效地活跃课堂气氛（我的做法是找个学生演示即将讲解的新命令的应用方法），即使上课过程中存在少部分的同学在开小差或者在玩手机，这时候的互动可以让分心的同学提起精神听课。另外一方面老师与同学互动可以促进学生在课前或者课上主动去学习新的内容，互动过程中的一次实践，可以加深学生对新的知识点理解和印象。但实际授课过程中经常会出现让学生上讲台操作的时候没有同学愿意上来的尴尬局面，为了使教师与学生之间的互动能够得到学生的积极响应，教师在讲授CAD课程之前可以制定好互动环节的具体实施步骤，可以通过适当给积极配合参加互动学生平时成绩加分的方式来活跃课堂气氛，改善教学效果。

（五）注重培养学生的发散思维

为了培养学生的发散思维，教师授课内容中不能局限于教材的内容，每学完一个绘图命令之后可以适当的让学生充分发挥想象做到举一反三。如讲解多线命令时，我们首先讲解多线编辑和新建多线相关的样式，然后讲解多线在采矿工程巷道的设计中用得比较多，多用于井下巷道的绘制，通过设置不同的颜色和线型样式满足不同类型巷道的绘制。学生很难展开自己想法去创新应用，如井田的边界保护煤柱和边界线之间留设煤柱宽度是相同的，传统的绘制是先绘制井田边界线，然后通过偏移命令，偏移距离设置成煤柱宽度，然后修改煤柱保护线和井田边界线的相关线型和比例，但是学完多线命令后可以通过新建多线的功能，设置成相应的特性之后，可以一次性完成矿井边界线和煤柱保护线的绘制。

（六）激励学生参加CAD等级认证考试

多数学生在学习过程中会认为，只要熟悉了简单的绘图和修改命令的应用步骤，且大部分简单图形文件也已经能够绘制了，这个时候学生就会产生一种学习松懈的心理，上课的态度也就会随之转变，愿意花在绘图课程上的时间就比较少，更难去创新。为了改善这种情况，可以鼓励学生去参加国家相关的等级考试，且相关的证件作为学生从事相关专业就业的前提条件，同时也可以适当的增加素质发展分，有利于奖学金的评定，这种情况下学生对CAD的学习态度肯定会发生较大变化。

参考文献：

[1]谢生荣，张守宝，薛黎明.AutoCAD教学改革的几点建议[J].教育教学论坛，2013（12）：54-55.

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[3]钮鹏，王晓初，周乐，等.地方高校转型发展背景下基于任务驱动模式的CAD教学改革——以沈阳大学“工程制图与CAD”课程为例[J].沈阳大学学报：社会科学版，2017，19（1）：5-8.

[4]陈容珍.实例教学法在中职CAD教学中的应用[J].电子世界， 2017（8）：31-31.

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