制藥類制藥工程制圖改革與實踐

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[摘要]新工科背景下，針對《制藥工程制圖》教學過程中存在的一系列問題，本文將從教學方法改革，教學內容優化，工程實踐能力培養，課程評價體系完善等多方面對教學改革進行探索與實踐，取得了一些成果。實踐結果表明：這些教學改革措施有利于提高學生的學習積極性，提升工程實踐能力和創新能力，符合新工科建設對人才培養的要求。

[關鍵詞]新工科建設；教學改革；制藥工程；工程制圖；人才培養

隨著工業技術的快速發展，為了應對新一輪科技革命所帶來的挑戰，我國于6年加入國際工程聯盟《華盛頓協議》，并于7年積極推動“新工科建設”，旨在全力探索具有中國特色的工程教育模式，培養高端創新的新型技術人才[1-3]。在“新工科”的推動下，中國藥科大學制藥工程專業以此為契機，圍繞“藥學”特色，積極多方面探索實踐，努力培養適應醫藥企業發展需要的高水平的“藥學”技術人才。《制藥工程制圖》是中國藥科大學制藥類(制藥工程、藥物制劑及生物制藥等專業)開設的一門重要專業基礎課程，是一門理論聯系實際的機械類技術基礎課。該課程內容主要包括制圖的基本知識及相關國家技術規范標準，制藥工程圖樣的繪制以及AutoCAD基礎操作技能和技能。它要求學生具備一定的識讀及繪制制藥工程圖樣的能力，也為后續開設的《化工原理課程設計》、《制藥工程學》、《藥廠實習》等課程夯實基礎。目前，該課程教學計劃分別是58、及34個學時，作為專業基礎課在大二開設。在實踐教學過程中，筆者發現藥學類學生的幾何基礎知識比較薄弱，空間想象能力不足，課程的教學內容及知識點繁雜且多而課時數有限，這些困難給制圖的教學工作帶來了一些挑戰。如何優化《制藥工程制圖》的教學內容，改革教學方法，使其滿足新工科的建設要求，培養適應新一輪科技革命和產業變革的卓越科學技術人才，成為了圖學工作者的研究重點。

1《制藥工程制圖》教學過程中存在的問題

1.1學時少與教學內容多的矛盾

《制藥工程制圖》涉及的內容廣，包含畫法幾何、制圖基礎、三視圖的繪制、機械的常用表達方法、制藥工程圖樣的繪制及AutoCAD基礎操作等內容。作為工程類的專業基礎課，大部分學生第一次接觸機械設備，空間想象力不足，對立體模型理解不深，學生往往想象不出已知視圖所要表達的立體結構，更不要說補畫其他視圖，這就需要圖學工作者多花時間通過引導學生“多讀圖”“多看圖”來培養其空間想象力，有限的課時量給學生空間想象力的提高造成了一定的困擾。此外，受課時量的限制，過去對制藥工程圖樣的繪制及AutoCAD軟件的使用這部分內容的講解過于籠統，不透徹，而這些內容在為后續專業課程《化工原理》、《制藥工程學》及課程設計類課程夯實基礎，重要性不言而喻。為了培養適應“新工科”建設需要的工程師人才，提升學生的識讀及繪制工程圖樣的能力，如何在有限的時間內解決教學內容多而課時少的矛盾，成為了每一位圖學工作者需要解決的重要問題。

1.2內容枯燥、乏味，學生興趣不濃

《制藥工程制圖》這門課所涉及的知識點零散，繁雜，大多是國標里記憶性內容，知識點之間關聯性較弱，不利于學生理解、記憶。繁多的課程內容需要老師在有限的時間內將知識點講解清楚，從而限制了老師與學生的互動教學，上課的講課方式變為填鴨式教學，影響了學生的學習熱情和興趣。此外，在教學過程中，老師處于絕對的權威中心，學生處于被動接受的位置，教學內容及目標都是教師人為設定好的，學生缺乏探索、求知的過程，這就導致學生在學習的過程中，對課程內容感到枯燥乏味，缺乏興趣。同時，該課程要求學生具有較好的空間想象力，部分學生想象力的不足導致學習難度較大，從而打擊了學習的自信心和積極性。

1.3教學手段單一

《制藥工程制圖》需要培養學生的空間想象能力，具有在大腦中將二維平面圖形轉化為三維立體結構的能力。過去傳統教法是將木模和畫好的平面圖形進行對比，老師在黑板上演示并解析畫圖過程。這種講法過于單一，學生的感受不直觀，空間想象能力難以得到提高。此外，在實際學習的過程中，往往會碰到沒有木模的復雜機件結構，學生反饋無法想象出機件的內外部結構，老師因此很難將其給學生講清楚，說明白，這也是制圖教學的困難所在。

1.4工程實踐經驗不足影響學習效果

《制藥工程制圖》作為先行專業基礎課程在大二開設，此時學生尚未修讀《化工原理》、《制藥工程學》和《制藥設備基礎》等專業課程，更未開始工廠實習，因而工程實踐經驗不足，對圖樣涉及的工藝結構及相關功能認識不夠，增加了學習難度，影響了學習效果。實踐經驗的缺乏也影響了對零件的加工過程及工藝的理解，導致了學生隨意標注零件尺寸和填寫技術要求，繪制的工程圖樣中出現很多不滿足工程實踐要求的地方。

1.5理論與實踐結合不夠緊密影響學生解決工程實際問題的能力

《制藥工程制圖》的教學目標是為了培養學生掌握閱讀并繪制制藥領域相關圖紙的能力。而我們對即將畢業的學生調研發現：大部分學生缺乏看懂復雜工程圖樣的能力，所繪制的工程圖樣不規范，無法滿足國標要求，導致不能應用于工業生產。后續專業課程《化工原理課程設計》、《制藥工程學課程設計》的學習任務需要學生熟練掌握AutoCAD軟件繪制制藥設備圖、制藥工藝圖等工程圖樣，實踐教學中發現學生很難達到相應教學要求。究其原因是老師在課堂上教授的知識點與工程實踐的實際需求不能完全契合，存在差距，這就導致了學生在完成本門課程的專業學習后，無法將所學的各知識點組成完整的知識結構網并融會貫通地利用所學知識解決實際工程問題，難以看懂和繪制滿足國標要求的圖紙。

2《制藥工程制圖》課程教學改革實踐

2.1優化整合教學內容，突出重點

為解決教學內容多而課時少的矛盾，不能簡單地依靠壓縮教學內容精減課時，須在教學內容上進行優化整合。教學內容的優化不僅要考慮其實用價值及必要性，還要注意其與后續專業課程的相關聯系，仔細斟酌，重要的教學內容不能丟失，與工程實踐聯系緊密的章節內容需要得到加強。在處理《制藥工程制圖》各章節內容關系、整合教學內容的過程中，我們做了以下改革措施：(1)對于制圖基本知識這一章節，保留國家標準內容的介紹，幾何作圖及平面圖形的繪制變為線上微視頻教學，學生自學為主，教師教授為輔；(2)降低相貫線、截交線的教學要求，去掉軸測圖部分的內容；(3)由于制藥設備圖及制藥工藝圖與工程實踐聯系緊密，且也是后續專業課程《化工原理課程設計》、《制藥工程學課程設計》及《制藥工程學》的學習基礎，著重提高該章節教學課時，包括圖樣的概念、意義、作用、表達內容及標注，確保學生學完該章節后可以獨立識讀及繪制相關圖樣；(4)AuotoCAD計算機繪圖已成為現今工程圖樣繪制的主要方式，此次課程改革將強化計算機繪圖的學習，將其貫穿于整個教學過程，確保學生能熟練使用AutoCAD軟件繪圖各類圖樣，最終可獨立完成工程設計的繪圖任務。

2.2改革教學方式，豐富教學手段

為了充分調動學生的積極性，提高學習效率，教師應嘗試通過多元化的教學手段和方式來引導和鼓勵學生探索和鉆研制圖知識。(1)首先，通過引入“翻轉課堂”的教學方式，以學生為中心，將學生容易自學掌握的內容，以觀看視頻講座、flash動畫、以及閱讀功能增強的電子書的形式安排學生課前自主學習，課上分組討論并PPT演示，老師最后簡要講授點評，這樣既節省了課時，又能起到鼓勵學生自主探索、鉆研的作用。例如，在第一章制圖基本知識關于國標內容的教學中，安排學生課前自行查詢國標的相關內容，課上分組討論，討論后安排各組成果展示，這樣既提高學生自主學習的能力，也調動學生學習的積極性，避免出現課堂老師“滿堂灌”的現象。(2)其次，微視頻是一種互聯網時代涌現出來的新的教學方式，它以主題突出、制作簡單實用、交互性好等特征在各大高校的教學改革中得到廣泛的應用。與傳統的教學方法比相比，微視頻從圖、文、聲、像等多方面著手，通過聽覺、視覺和觸覺等手段將信息迅速傳輸給大腦，大腦中心綜合處理信息，獲取知識，營造出一種良好的學習環境，從而提高學生的學習效率，增強學習興趣[4]。《制藥工程制圖》的知識點大都相對獨立(比如，點、線、面的投影，AutoCAD軟件的使用)，每個知識點可以單獨制作成視頻，學生利用課后時間觀看微視頻提前預習課堂內容，這樣可以提高課堂的教學效果。對于各章節的重難點，也可做成針對性強的微視頻，方便學生課后復習鞏固，如遇課上沒有聽懂的知識點，也可以方便學生再次學習，幫助解疑答惑。在“”疫情爆發的時候，微視頻也作為一種線上教學的方式被各大高校廣泛使用，解決了老師與學生的“距離”問題，讓學生在家“停課不停學”。筆者從1年開始嘗試將微視頻引入教學中來，已順利完成在線課程建設，學生可以根據自己的需求隨時隨地地利用網絡微課教學資源合理地安排學習進程，最終的教學效果得到了學生的認可。(3)案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法。與傳統的教學方法相比，它鼓勵學生通過積極討論案例，老師講評，幫助學生理解相關知識、原理，有利于提高學生的分析和解決問題的能力，激發學生的學習積極性，充分發揮學生的主觀能動性和創造力，從“要我學”變成“我要學”。《制藥工程制圖》主要培養學生繪圖、識圖的能力，要求初步具備利用圖樣這門工程語言來表達自己的設計思想以解決工程實際問題的能力。通過案例教學，使學生參與到圖案的設計、分析及總結中來，對課程內容的學習更有針對性和目的性，培養學生獨立思考和發現、解決實際問題的能力。例如，在講解制藥設備圖的時候，選擇以習題集上的25m3多組分反應釜作為案例，老師簡要介紹制藥設備圖的表達方法之后，將學生分組，結合習題集上提出的問題，組織學生分組討論，最后各組推舉代表來介紹反應釜的結構，并回答習題集上提出的問題。在整個案例教學過程中，學生一直帶著問題在思考學習，可以加深對該案例所涉及知識點的理解，還可以回顧過去已學知識，在腦海中構建一個完整的知識結構體系。對于學生在討論中理解不正確或不夠深入的地方，老師加以點撥、重點講解，對教學目標的達成起到事半功倍的效果。(4)傳統的工圖教學向學生展示機件的內外部結構及機件的工作原理時，往往使用課件中的立體圖或者定制的實木模型，這些都屬于枯燥的靜態畫面，學生理解、掌握起來比較困難，也不易于師生間的溝通和激發學生的學習興趣。近年來，三維軟件如Solidwork、Inventor等軟件已廣泛應用于機械產品設計領域，通過它們快速構建計算機立體模型庫和機械的模擬仿真動畫[5]。雖然課時的限制導致學生無法去學習掌握這些三維軟件的使用，但工圖教育者可以以此為一種新型教學手段，將枯燥、復雜的制藥設備結構、工作原理等課程內容以生動、活潑的三維動畫形式展現在學生面前，彌補其空間想象力和認知力不足的缺陷。這些引人入勝的動畫元素，既豐富了教學內容，增加了教學的趣味性，同時加深了學生對課程內容的理解，培養了學生的空間想象能力。筆者所在教研室已將課程中碰到的復雜制藥設備及機件通過逼真的三維動畫的形式展示在學生面前，收到了較好的效果。

2.3注重理論與工程實踐相結合

(1)購買定制常見的機件模型，建立模型室。在學習常用件和標準件時，帶領學生參觀模型室，通過查看具體的實物來了解機件的工作原理，例如，觀摩螺紋連接，齒輪傳動等結構。在模型的幫助下，學生能快速掌握教學內容，理解也更透徹。在參觀之前，指導學生提前預習，初步了解機件的結構特征及應用領域；參觀時有針對性地指導學生實際操作模型，探索它的工作原理；參觀完，工圖教育者對機件的關鍵結構及功能進行重點講解，答疑解惑，加深映像。該章節內容學習結束后，布置大圖作業-螺紋緊固件的裝配圖，以便學生掌握并鞏固已學知識。通過增加這一環節，促使學生學習的內容不在停留在理論上，更多地與工程實踐相結合。(2)課程進程末端，增加繪制大圖這樣的實踐環節，選擇難度適宜的制藥工藝圖、制藥設備圖布置給學生繪制。其目的：一是大圖會涉及前面所學各章節內容，通過大圖的繪制回顧三視圖的畫法，強化對機件的常見表達方法的理解，鞏固零件圖、裝配圖的尺寸標注及技術要求填寫方法等知識點。二是通過大圖的繪制，培養學生嚴謹的工作作風和工程素質，提高閱讀和繪制機械圖樣的能力，學會綜合運用所學知識來解決工程實際問題，培養學生的團隊合作意識，滿足新工科教學改革的需要。

2.4完善課程評價體系，全面評價學生成績

《制藥工程制圖》的教學內容包含制圖理論知識和AutoCAD實踐兩大塊，具有很強的實踐性和操作性。它要求學生不僅要掌握國標規定的基礎理論知識，更要學會根據國標的規定來識讀及繪制工程圖樣，解決工程實際問題。因此，該課程的考核方式要由考試變革為考察，實行過程化的考核機制，改變過去“一考定成績”的模式。筆者將考核的成績主要分為三部分，考核方式為閉卷：首先，平時成績占20%。主要考察學生上課回答問題的情況及作業完成的情況，工程圖樣的識讀及繪制，空間想象力的培養是一個循序漸進的過程，不能一蹴而就，需要學生平時上課認真聽講，勤思考，多交流，課后及時完成作業，出現問題跟老師多請教溝通。其次，AutoCAD繪圖占20%。現如今，AutoCAD繪圖已經成為了制藥工程領域主流的繪圖方式，后續專業課程《化工原理課程設計》、《制藥工程學課程設計》都需要學生用AutoCAD軟件來完成，因此，掌握AutoCAD軟件繪圖顯得尤為重要。筆者將挑選一副難度適宜的制藥設備圖或制藥工藝圖讓學生來繪制，考察對AutoCAD軟件的熟悉及掌握情況。最后，期末考試占%。考試的范圍不再限定于三視圖的繪制、機件常用的表達方法及標準件、常用件等內容。為考察學生對工程圖樣的理解及掌握情況，增大制藥設備圖及制藥工藝圖部分所占分值，確保培養的學生滿足新工科對畢業生的要求，可以解決工程實際問題。

3課程改革實施效果

經過三年的教學改革，《制藥工程制圖》的教學質量有了明顯的提升，學生學習的熱情得到了較大的提高，學生不再出現“談圖色變”的情緒，課程設計及畢業設計圖紙的質量得到了專業老師的認可。在全國范圍內的制藥工程設計大賽上，多名本專業的學子取得了一等獎、二等獎等佳績。學生就業后，工程圖樣的識讀和繪圖能力得到了用人單位的認可。

4結束語

目前，國家正在實施“新工科”建設，對人才的培養提出了更高的要求[6-8]。作為傳統學科，需要融合更多更新的教學內容、教學理念、教學方式為新工科服務，提高人才培養的質量，以適應時代對工科人才的需求[]。此次《制藥工程制圖》的教學改革，為基礎課程的升級優化做了一次大膽的嘗試，已取得不錯的成果，培養的工程能力強、綜合素質高的人才必將緊跟時代步伐，為我國未來制藥產業的發展做出應有的貢獻。

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作者：季菲 黃德春 單位：中國藥科大學