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摘要：卓越计划人才培养模式下的电气专业与普通电气专业相比，因人才培养目标不同，在教学大纲方面也有很大的区别。基于此，在阐述电气CAD讲授内容的基础上提出授课技巧的应用，探讨了新形势下电气CAD课程在电气专业人才培养中所起的作用——对学生而言是实践教学的重要支撑，对教师而言是专业课教学的辅助工具，并结合“电机学”课程中电磁场分析教学部分，举实例阐述了其具体作用。
关键词：电气；卓越；CAD；实践；教学
作者简介：张志艳（1975-），女，河南卫辉人，郑州轻工业学院电气信息工程学院，讲师；赵剑锷（1979-），女，河南郑州人，郑州科技学院电气工程学院，讲师。（河南 郑州 450064）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第九批重点教改项目“‘电气工程及其自动化卓越工程师’人才培养体系的研究及实践”的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0112-02
AutoCAD是一个专业绘图软件，有着较为丰富的绘图和编辑功能，尤其是图层工具的应用，使得该绘图软件呈现出较强的灵活性和广泛的应用性，应用于各种工程设计领域，如土木建筑设计、机械设计、电气设计、航空航天、服装设计等。[1-3]教学策略和教学艺术的应用是提高教学质量的重要手段，辅以图画是其教学中的常用手段，也是关键策略，这将有利于学生的学和老师的教。电气类专业引入AutoCAD绘图工具，将对其相关课程的讲授起到很好的辅助作用，因此，AutoCAD是电气类相关专业学生必须掌握的一种绘图工具。AutoCAD软件在自动控制专业中的应用形成了控制CAD课程，而AutoCAD与电气类专业的结合便形成了电气CAD课程，电气CAD课程的开设是电气专业培养工程背景的一个平台。电气专业学生的就业方向是与电相关的所有行业，其中读图、识图、作图、按图进行布线、施工、依图进行检修等基本涵盖了毕业生今后所要从事工作的所有内容。因此，电气CAD课程在电气专业人才培养中起着尤为重要的作用。
教育部“卓越工程师教育培养计划”的提出旨在促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。2009年教育部在部分高校实施了第一批“卓越工程师教育培养计划”。2011年底，郑州轻工业学院电气工程及其自动化专业经教育部批准成为第二批“卓越计划”试点专业。卓越工程师教育培养计划下的电气专业与普通电气专业相比，重在培养一批立志从事技术创新和工程实践的优秀学生，在培养目标、培养方案、培养计划以及课程的开设等方面都有很大的不同，与之相对应，相同的课程在卓越教育培养计划下的电气专业与普通电气专业中所发挥的作用也有很大的区别。基于此，本文探讨了新形式下电气CAD课程的开设应注意的问题及其在卓越教育培养计划电气专业中所起的作用。
一、注重讲授技巧，提高授课效果
电气CAD课程在很多高校被设定为选修，但由于其讲授内容在实践教学和今后工作中的重要作用，使得电气CAD课程的选修人数常常爆满。电气CAD课程以AutoCAD为软件平台，在掌握其基本设置、绘图方法、编辑方法的基础上把电气符号的绘制、典型电气图形的绘制方法和绘制技巧作为其主要的授课内容，[4-5]同时延伸到电气制图的理论、方法和规范。电气CAD在卓越工程师班的开设主要是为校内的实践教学奠定基础。由于“3+1”模式的引入，课程的开设学时数严重受限，要在有限的时间内达到更好的教学效果必须采用好的教学方法。根据笔者多年的教学经验，在授课过程中应注意以下讲授技巧的使用：
1.讲、演、练一体化模式
借助于多媒体教室，教师教的同时，学生实时操作，实现讲、演、练相结合的一体化教学模式，提高学生学习能动性，使学生快速掌握讲授内容，增强其实际操作能力。
2.基础知识与专业绘图内容的讲授交互进行
绘图基本知识的讲授与电气符号、典型电气图绘制内容的讲授非标准的先后顺序，即不能先把所有的绘图基础知识全部授完之后再讲授典型电气图形的绘制。两个主题的讲授内容相互交融，相互促进，贵在基础，重在应用。
3.充分发挥启发式教学在电气CAD课程中的作用，实现教师与学生之间以及学生与学生之间的互动
讲授典型电气图形和电气符号绘制时，先展现给学生所绘制图形的全貌，以提问为先导，采用启发式教学方法，让学生分析如何绘制所要求的图形，提出多种方案，通过讨论、比较和试绘制等方法，确定最佳绘图方案，锻炼和提高学生对绘图技巧的运用能力，达到用最少的步骤和最简单的方法绘制电气图形的目的。
4.充分利用目标驱动方法进行教学
对电气专业卓越工程师班而言，学习电气CAD的目标非常明确，主要是为大型的综合实验、课程设计以及毕业设计服务，因大型综合实验在前，故在教学中便以综合实验为核心进行目标驱动教学的设计。教学初期给出实验目标和实验预期结果，让学生在查阅资料的基础上进行初步实验方案的设计，学生在求知欲的强烈刺激下会主动探索电气CAD中设计图纸的标准画法，充分发挥其主观能动作用。
二、实践教学的支撑作用
“卓越工程师培养计划”强调学生实践创新能力的培养，将原四年大学培养过程转变为“3+1”的校企联合培养模式。鉴于此，在卓越班教学计划中开设了30个学时的4门大型综合实验课程。大型综合实验课程设置的目的重在以实际需求为目的，提高学生实践能力、创新能力以及团队协作精神，努力使学生成为卓越工程师。大型综合实验课程是一个综合性、设计性、创新性实践项目，是培养学生创新意识和工程实践能力的载体。大型综合实验课程无论是围绕PLC的电气实验项目还是以变电站设计为主题的设计项目，主要实现步骤如图1所示。专业设计在大型综合实验中固然重要，不过最终还是要依照设计图纸进行电路布线，观测实验结果，因此要想以最快的速度进行最准确的绘图依赖于电气CAD学习的效果。 课程设计及毕业设计是另外两个校内实践教学环节。电力系统分析是该专业的核心课程，起着承前启后的作用，是电力工程基础、电机学、电力电子技术等课程的后续课程，是电力系统继电保护、电网监控及调度自动化等相关课程开设的前提。在电力工程基础、电力系统的课程设计以及该专业毕业设计中，变电站设计、配电网设计和工厂供电设计等课题占有很大的比重。课程设计以及毕业设计的成果常以高低压主接线方案、剖面图和断面图的形式呈现，对学生而言实现绘图功能的软件并不是价格昂贵的专业特有软件，而是通用的绘图软件工具，最好的莫过于各种版本的AutoCAD软件。
根据电力系统分析、发电厂电气部分、电力工程基础等课程相关内容，首先，分析并确定主接线设计方案，进行短路电流的计算，继而对相关电气设备进行选择和校验，最后以图纸的形式将设计结果展现给大家。变电站设计课题中因有较多的相同设备，比如变压器、断路器、隔离开关、进出线单元等，因此在学习绘图时应注意复制、镜像、阵列等工具的正确使用，以使学生在实践教学中以最快的速度准确地绘制所设计的图形。
三、专业课教学的辅助作用
电机类课程是电气专业的专业基础课程，卓越工程师班的学生层次虽然高于普通班，但从第一届的教学实际情况来看并没有取得更好的教学效果，对卓越工程师班的学生而言仍是最不易掌握和理解的课程，尤其是电机内部电磁场的分析和计算等相关内容较为抽象，求助于图形工具使学生在感性认识的基础上向更深层次的理性认识过渡，将会使教学收到较好的效果，因此仿真软件的引入对电机类课程的教学有很大的促进作用。有限元仿真软件Ansoft在工程电磁领域得到了广泛的应用，包含静电场、交变电场、静磁场、涡流场、瞬态场等不同类型的分析模块，具有强大的后处理功能，并充分考虑到求解模型的非线性等，其不足之处在于绘制模型功能不够强大，软件的菜单和帮助均为英文书写，但它能够导入其他工具绘制的图形。用电气CAD绘制电机结构主体，将其导入仿真软件Ansoft，施加激励条件，对电机内部的电磁场进行仿真分析，是电机类课程开设的最好辅助授课手段。
电气CAD绘制的电机模型经面域命令进行封闭性检查后以一定的格式输出图形，然后将输出的图形导入到仿真软件Ansoft中，经仿真得到电机内部单独由永磁体作用产生的磁力线如图2所示。当学生看到图2的仿真结果时将会豁然开朗，原来电机内部的电磁场是如此走向的，各部分磁场的强弱也一目了然，激发了学生对内部电磁场神秘性渊源的探索，增强了学生对电机学理论知识的学习兴趣，适合卓越工程师人才培养模式下少学时的教学安排。
四、结束语
在信息化的今天，电气CAD课程的开设能够提高授课内容的新颖性，增加授课内容的信息量，开阔学生视野，拓展学生思维，提高学生的学习兴趣，增强学生的工程背景，因此，电气CAD课程是电气专业教学中必不可少的一门课程。该课程具有很强的灵活性、操作性和实践性，是该专业学生必须掌握的一项技能，是学生完成实践教学环节的工具；是该专业教师必须掌握的绘图软件，是教师讲授专业课的支柱，是教师修改学生实践教学环节所绘图纸的工具。卓越工程师的人才培养模式是一个新生事物，在新的形势下如何以较少的学时使电气CAD课程的教学达到更好的学习效果和实际运用效果，在实践教学中发挥更好的作用将是另一个值得深入研究的课题。
参与文献：
[1]马威.高职电力类CAD教学方法初探[J].湖南工业职业技术学院学报，2009，19（3）：145-150.
[2]阎光伟.电力公司职工CAD电气制图培训[J].中国电力教育，
2008，（14）：28-29.
[3]张晓峰，王宗刚.CAD 技术在电气工程及其自动化专业毕业设计中的应用[J].中国电力教育，2008，（11）：115-116.
[4]郭丹，朴在林，吴秀华，等.“电力工程CAD”课程教学实践的研究[J].河北农业大学学报（农林教育版），2012，12（1）：50-52.
[5]陈冠玲，张卫纲，王素娟.项目教学法在“电气CAD”课程教改中的应用[J].电气电子教学学报，2012，3（34）：101-102.
关键词：电气；卓越；CAD；实践；教学
作者简介：张志艳（1975-），女，河南卫辉人，郑州轻工业学院电气信息工程学院，讲师；赵剑锷（1979-），女，河南郑州人，郑州科技学院电气工程学院，讲师。（河南 郑州 450064）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第九批重点教改项目“‘电气工程及其自动化卓越工程师’人才培养体系的研究及实践”的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0112-02
AutoCAD是一个专业绘图软件，有着较为丰富的绘图和编辑功能，尤其是图层工具的应用，使得该绘图软件呈现出较强的灵活性和广泛的应用性，应用于各种工程设计领域，如土木建筑设计、机械设计、电气设计、航空航天、服装设计等。[1-3]教学策略和教学艺术的应用是提高教学质量的重要手段，辅以图画是其教学中的常用手段，也是关键策略，这将有利于学生的学和老师的教。电气类专业引入AutoCAD绘图工具，将对其相关课程的讲授起到很好的辅助作用，因此，AutoCAD是电气类相关专业学生必须掌握的一种绘图工具。AutoCAD软件在自动控制专业中的应用形成了控制CAD课程，而AutoCAD与电气类专业的结合便形成了电气CAD课程，电气CAD课程的开设是电气专业培养工程背景的一个平台。电气专业学生的就业方向是与电相关的所有行业，其中读图、识图、作图、按图进行布线、施工、依图进行检修等基本涵盖了毕业生今后所要从事工作的所有内容。因此，电气CAD课程在电气专业人才培养中起着尤为重要的作用。
教育部“卓越工程师教育培养计划”的提出旨在促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。2009年教育部在部分高校实施了第一批“卓越工程师教育培养计划”。2011年底，郑州轻工业学院电气工程及其自动化专业经教育部批准成为第二批“卓越计划”试点专业。卓越工程师教育培养计划下的电气专业与普通电气专业相比，重在培养一批立志从事技术创新和工程实践的优秀学生，在培养目标、培养方案、培养计划以及课程的开设等方面都有很大的不同，与之相对应，相同的课程在卓越教育培养计划下的电气专业与普通电气专业中所发挥的作用也有很大的区别。基于此，本文探讨了新形式下电气CAD课程的开设应注意的问题及其在卓越教育培养计划电气专业中所起的作用。
一、注重讲授技巧，提高授课效果
电气CAD课程在很多高校被设定为选修，但由于其讲授内容在实践教学和今后工作中的重要作用，使得电气CAD课程的选修人数常常爆满。电气CAD课程以AutoCAD为软件平台，在掌握其基本设置、绘图方法、编辑方法的基础上把电气符号的绘制、典型电气图形的绘制方法和绘制技巧作为其主要的授课内容，[4-5]同时延伸到电气制图的理论、方法和规范。电气CAD在卓越工程师班的开设主要是为校内的实践教学奠定基础。由于“3+1”模式的引入，课程的开设学时数严重受限，要在有限的时间内达到更好的教学效果必须采用好的教学方法。根据笔者多年的教学经验，在授课过程中应注意以下讲授技巧的使用：
1.讲、演、练一体化模式
借助于多媒体教室，教师教的同时，学生实时操作，实现讲、演、练相结合的一体化教学模式，提高学生学习能动性，使学生快速掌握讲授内容，增强其实际操作能力。
2.基础知识与专业绘图内容的讲授交互进行
绘图基本知识的讲授与电气符号、典型电气图绘制内容的讲授非标准的先后顺序，即不能先把所有的绘图基础知识全部授完之后再讲授典型电气图形的绘制。两个主题的讲授内容相互交融，相互促进，贵在基础，重在应用。
3.充分发挥启发式教学在电气CAD课程中的作用，实现教师与学生之间以及学生与学生之间的互动
讲授典型电气图形和电气符号绘制时，先展现给学生所绘制图形的全貌，以提问为先导，采用启发式教学方法，让学生分析如何绘制所要求的图形，提出多种方案，通过讨论、比较和试绘制等方法，确定最佳绘图方案，锻炼和提高学生对绘图技巧的运用能力，达到用最少的步骤和最简单的方法绘制电气图形的目的。
4.充分利用目标驱动方法进行教学
对电气专业卓越工程师班而言，学习电气CAD的目标非常明确，主要是为大型的综合实验、课程设计以及毕业设计服务，因大型综合实验在前，故在教学中便以综合实验为核心进行目标驱动教学的设计。教学初期给出实验目标和实验预期结果，让学生在查阅资料的基础上进行初步实验方案的设计，学生在求知欲的强烈刺激下会主动探索电气CAD中设计图纸的标准画法，充分发挥其主观能动作用。
二、实践教学的支撑作用
“卓越工程师培养计划”强调学生实践创新能力的培养，将原四年大学培养过程转变为“3+1”的校企联合培养模式。鉴于此，在卓越班教学计划中开设了30个学时的4门大型综合实验课程。大型综合实验课程设置的目的重在以实际需求为目的，提高学生实践能力、创新能力以及团队协作精神，努力使学生成为卓越工程师。大型综合实验课程是一个综合性、设计性、创新性实践项目，是培养学生创新意识和工程实践能力的载体。大型综合实验课程无论是围绕PLC的电气实验项目还是以变电站设计为主题的设计项目，主要实现步骤如图1所示。专业设计在大型综合实验中固然重要，不过最终还是要依照设计图纸进行电路布线，观测实验结果，因此要想以最快的速度进行最准确的绘图依赖于电气CAD学习的效果。 课程设计及毕业设计是另外两个校内实践教学环节。电力系统分析是该专业的核心课程，起着承前启后的作用，是电力工程基础、电机学、电力电子技术等课程的后续课程，是电力系统继电保护、电网监控及调度自动化等相关课程开设的前提。在电力工程基础、电力系统的课程设计以及该专业毕业设计中，变电站设计、配电网设计和工厂供电设计等课题占有很大的比重。课程设计以及毕业设计的成果常以高低压主接线方案、剖面图和断面图的形式呈现，对学生而言实现绘图功能的软件并不是价格昂贵的专业特有软件，而是通用的绘图软件工具，最好的莫过于各种版本的AutoCAD软件。
根据电力系统分析、发电厂电气部分、电力工程基础等课程相关内容，首先，分析并确定主接线设计方案，进行短路电流的计算，继而对相关电气设备进行选择和校验，最后以图纸的形式将设计结果展现给大家。变电站设计课题中因有较多的相同设备，比如变压器、断路器、隔离开关、进出线单元等，因此在学习绘图时应注意复制、镜像、阵列等工具的正确使用，以使学生在实践教学中以最快的速度准确地绘制所设计的图形。
三、专业课教学的辅助作用
电机类课程是电气专业的专业基础课程，卓越工程师班的学生层次虽然高于普通班，但从第一届的教学实际情况来看并没有取得更好的教学效果，对卓越工程师班的学生而言仍是最不易掌握和理解的课程，尤其是电机内部电磁场的分析和计算等相关内容较为抽象，求助于图形工具使学生在感性认识的基础上向更深层次的理性认识过渡，将会使教学收到较好的效果，因此仿真软件的引入对电机类课程的教学有很大的促进作用。有限元仿真软件Ansoft在工程电磁领域得到了广泛的应用，包含静电场、交变电场、静磁场、涡流场、瞬态场等不同类型的分析模块，具有强大的后处理功能，并充分考虑到求解模型的非线性等，其不足之处在于绘制模型功能不够强大，软件的菜单和帮助均为英文书写，但它能够导入其他工具绘制的图形。用电气CAD绘制电机结构主体，将其导入仿真软件Ansoft，施加激励条件，对电机内部的电磁场进行仿真分析，是电机类课程开设的最好辅助授课手段。
电气CAD绘制的电机模型经面域命令进行封闭性检查后以一定的格式输出图形，然后将输出的图形导入到仿真软件Ansoft中，经仿真得到电机内部单独由永磁体作用产生的磁力线如图2所示。当学生看到图2的仿真结果时将会豁然开朗，原来电机内部的电磁场是如此走向的，各部分磁场的强弱也一目了然，激发了学生对内部电磁场神秘性渊源的探索，增强了学生对电机学理论知识的学习兴趣，适合卓越工程师人才培养模式下少学时的教学安排。
四、结束语
在信息化的今天，电气CAD课程的开设能够提高授课内容的新颖性，增加授课内容的信息量，开阔学生视野，拓展学生思维，提高学生的学习兴趣，增强学生的工程背景，因此，电气CAD课程是电气专业教学中必不可少的一门课程。该课程具有很强的灵活性、操作性和实践性，是该专业学生必须掌握的一项技能，是学生完成实践教学环节的工具；是该专业教师必须掌握的绘图软件，是教师讲授专业课的支柱，是教师修改学生实践教学环节所绘图纸的工具。卓越工程师的人才培养模式是一个新生事物，在新的形势下如何以较少的学时使电气CAD课程的教学达到更好的学习效果和实际运用效果，在实践教学中发挥更好的作用将是另一个值得深入研究的课题。
参与文献：
[1]马威.高职电力类CAD教学方法初探[J].湖南工业职业技术学院学报，2009，19（3）：145-150.
[2]阎光伟.电力公司职工CAD电气制图培训[J].中国电力教育，
2008，（14）：28-29.
[3]张晓峰，王宗刚.CAD 技术在电气工程及其自动化专业毕业设计中的应用[J].中国电力教育，2008，（11）：115-116.
[4]郭丹，朴在林，吴秀华，等.“电力工程CAD”课程教学实践的研究[J].河北农业大学学报（农林教育版），2012，12（1）：50-52.
[5]陈冠玲，张卫纲，王素娟.项目教学法在“电气CAD”课程教改中的应用[J].电气电子教学学报，2012，3（34）：101-102.