嚴(yán)晉清

摘要： 本文按章節(jié)對(duì)工程制圖與AutoCAD并行教學(xué)提出切實(shí)可行的方案，并提出了考試模式及合理的分值比例分配。

關(guān)鍵詞： 工程制圖AutoCAD并行教學(xué)

一、引言

《工程制圖》是工科類專業(yè)技術(shù)平臺(tái)課程中的一門基礎(chǔ)課程，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的能力，而空間想象力的建立是學(xué)好工程制圖的關(guān)鍵。近年隨著多媒體教學(xué)方法的引入，CAI教學(xué)模式取得了很好的效果，但這只是對(duì)教學(xué)過程予以了改進(jìn)，對(duì)學(xué)生的空間想象力的培養(yǎng)仍存在難以逾越的障礙。

AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種微機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖軟件包，現(xiàn)已成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD可以繪制任意二維和三維圖形，同傳統(tǒng)的尺規(guī)繪圖相比，其繪圖速度更快、精度更高。隨著計(jì)算機(jī)的普及，目前CAD在設(shè)計(jì)類的各行業(yè)已廣泛而全面地代替了尺規(guī)繪圖，新形勢(shì)要求高等學(xué)校工科類各專業(yè)的學(xué)生必須熟練掌握計(jì)算機(jī)繪圖。

二、并行教學(xué)模式的提出

由于AutoCAD是在《工程制圖》的理論及標(biāo)準(zhǔn)下開發(fā)出來的繪圖軟件，因此多年來二者在教學(xué)中不是處于從屬地位就是各自獨(dú)立，事實(shí)表明這兩種教學(xué)模式均存在無法滿足教學(xué)目標(biāo)的弊病。如何讓有限的課時(shí)最大限度地滿足教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)AutoCAD繪圖的過程中提高工程形體的構(gòu)形能力，多面投影視圖的分析能力，組合體圖形的二、三維空間轉(zhuǎn)換能力，同時(shí)讓AutoCAD的繪制過程在工程制圖的理論指導(dǎo)下得以快速準(zhǔn)確清晰的表達(dá)，已經(jīng)成為許多院校在《工程制圖》和《AutoCAD》教學(xué)實(shí)踐中重點(diǎn)研究和探討的課題。并行教學(xué)是指同一學(xué)期由同一教師，根據(jù)兩門課的教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整，教學(xué)所需課時(shí)合理分配，達(dá)到二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的一種教學(xué)方法。

三、并行教學(xué)方案的設(shè)定及實(shí)施

筆者以多年《工程制圖》理論教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)及多年AutoCAD軟件繪圖及教學(xué)的實(shí)踐，利用學(xué)校強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)室軟硬件設(shè)備嘗試了在同一學(xué)期獨(dú)自完成一個(gè)教學(xué)班的兩門課的教學(xué)，并初步形成切實(shí)可行的教學(xué)方案及考試模式?，F(xiàn)以所授兩門課程教材為例，將并行教學(xué)方案的設(shè)定及實(shí)施介紹如下。

（一）工程制圖的教學(xué)內(nèi)容

工科類專業(yè)工程制圖培養(yǎng)學(xué)生的四個(gè)能力：構(gòu)形、表達(dá)、讀圖、繪圖；三種技能：徒手繪圖、尺規(guī)繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖（此為近年新增加的技能）。筆者授課的教材是同濟(jì)大學(xué)建筑制圖教研室編著的《土建工程制圖》，教學(xué)內(nèi)容有：制圖的基本知識(shí)和基本技能、正投影原理、投影制圖、房屋建筑圖、房屋結(jié)構(gòu)圖、室內(nèi)給排水工程圖等。

（二）AutoCAD的教學(xué)內(nèi)容

AutoCAD的教材很多，基于我校實(shí)驗(yàn)室的硬件配置選擇了AutoCAD2007版本作為教學(xué)內(nèi)容，輔助教材選用的是北京大學(xué)出版社的《土木工程計(jì)算機(jī)繪圖》，內(nèi)容有：AutoCAD概述、二維圖形的繪制、二維圖形的修改、工程圖形的環(huán)境設(shè)置、圖案填充與文本注寫、圖塊及屬性，尺寸標(biāo)注、正投影圖和軸測(cè)圖的繪制、建筑施工圖的繪制、三維建?；A(chǔ)等。

（三）并行教學(xué)方案的設(shè)定及實(shí)施

工程制圖教學(xué)中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣，已形成不容打亂的經(jīng)典體系，所以在并行教學(xué)的方案設(shè)定中是以工程制圖課程的教學(xué)體系為主線，穿插融入AutoCAD的教學(xué)內(nèi)容，以確保在有限的課時(shí)內(nèi)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

1.制圖的基本知識(shí)和基本技能

該章的重點(diǎn)內(nèi)容是制圖基本規(guī)格，難點(diǎn)是平面圖形的作圖及尺寸注法。

（1）制圖基本規(guī)格的內(nèi)容是國家標(biāo)準(zhǔn)《技術(shù)制圖》及《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50001-2001）中的規(guī)定，有著語言語法的稱謂。在傳統(tǒng)教學(xué)中需要同學(xué)們強(qiáng)化記憶，由于這部分內(nèi)容重要、量大卻又枯燥難記憶，往往在學(xué)期結(jié)束學(xué)生也不能完全掌握。引入AutoCAD工程圖形的環(huán)境設(shè)置即可有效解決這一難題。方案是工程制圖的這部分內(nèi)容以CAI課件予以教授，然后講授AutoCAD內(nèi)容，包括AutoCAD概述、工程圖形的繪圖環(huán)境設(shè)置、二維圖形的直線類對(duì)象繪制、相應(yīng)的二維修改，并留有2課時(shí)的上機(jī)操作，操作內(nèi)容是圖形界限的設(shè)置、單位設(shè)置、圖層設(shè)置及各層的圖元特性選擇，同時(shí)指定一種圖紙幅面按尺寸繪制圖框及標(biāo)題欄，并將圖形中常見的線型在相應(yīng)的圖層中繪制。

（2）平面圖形的作圖及尺寸注法，這部分內(nèi)容是尺規(guī)繪圖的基礎(chǔ)，幾何作圖部分可直接插入AutoCAD圓弧類對(duì)象的繪制內(nèi)容及相應(yīng)的修改進(jìn)行講授，并安排2個(gè)課時(shí)的上機(jī)操作。平面圖形畫法及平面圖形的尺寸注法則先將尺寸基準(zhǔn)及選取，兩類尺寸——定形和定位尺寸，以及由此生成的三種線段——已知線段、中間線段、連接線段和畫圖步驟以CAI課件講授，然后插入AutoCAD的教學(xué)，內(nèi)容是以實(shí)例介紹二維圖形的繪制、修改、標(biāo)注樣式設(shè)置及尺寸標(biāo)注，并安排5個(gè)課時(shí)的上機(jī)操作，內(nèi)容是習(xí)題集上需用尺規(guī)繪制的大作業(yè)用AutoCAD軟件繪制，并作為第一次課程作業(yè)進(jìn)行量化考核。

2.正投影原理

正投影原理是工程制圖的投影理論基礎(chǔ)，它是運(yùn)用正投影原理在平面上正確地圖示空間幾何形體的手段，目的是培養(yǎng)并建立空間概念。該部分難點(diǎn)是特殊位置平面的投影特性應(yīng)用，由于在實(shí)際的工程形體中，一般位置的平面幾乎見不到，而具有投影面垂直面的形體較多，投影面垂直面在另兩個(gè)投影圖上的縮小相似形的判斷顯得尤為重要。為給讀圖打下基礎(chǔ)，插入AutoCAD的三維建模教學(xué)，利用拉伸、剖切繪制含有投影面垂直面的實(shí)例進(jìn)行演示，以給予同學(xué)們直觀的印象。

3.投影制圖

該章重在使學(xué)生建立二維平面圖形與三維空間物體之間的聯(lián)系。重點(diǎn)內(nèi)容是三視圖的形成及三等規(guī)律、六面基本視圖與輔助視圖的內(nèi)容及應(yīng)用、讀圖的基本知識(shí)及基本要領(lǐng)；讀圖的基本方法；各種剖視圖的畫法及組合體尺寸標(biāo)注方法。難點(diǎn)則是畫圖與讀圖。本章教學(xué)方案是重點(diǎn)內(nèi)容以CAI課件予以講授，難點(diǎn)內(nèi)容并行插入AutoCAD教學(xué)，內(nèi)容有圖案填充與文本注寫、正投影圖和軸測(cè)圖的繪制及增加了二維平面圖形轉(zhuǎn)三維模型的作圖方法。例如三視圖的平面圖與左側(cè)立面圖寬相等在傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生作業(yè)中表現(xiàn)出錯(cuò)誤較多，插入AutoCAD軸測(cè)圖的教學(xué)可以使學(xué)生在繪制過程中清晰理解這一概念。又如讀圖的方法之一是補(bǔ)缺線，教學(xué)中筆者利用AutoCAD圖層的開啟和關(guān)閉功能，將實(shí)例預(yù)先利用AutoCAD繪好，將欲補(bǔ)的線條單獨(dú)繪制在一層上，先引導(dǎo)學(xué)生建立各視圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找疑點(diǎn)，最后打開關(guān)閉的圖層給出答案。而二維平面圖形轉(zhuǎn)三維模型教學(xué)內(nèi)容的增加，使同學(xué)們對(duì)讀圖的基本要領(lǐng)和基本方法有了更進(jìn)一步的理解，對(duì)建立二維與三維之間的聯(lián)系有極大的幫助。最后安排9個(gè)課時(shí)的上機(jī)操作，并選擇習(xí)題集上三道有代表性的習(xí)題用AutoCAD軟件繪制作為第二次課程作業(yè)進(jìn)行量化考核（筆者選擇的分別是以軸測(cè)圖繪制六面基本視圖并標(biāo)注尺寸、將習(xí)題集上的三視圖準(zhǔn)確度量標(biāo)注尺寸后繪制三視圖及軸測(cè)圖、將該三視圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型并渲染）。

4.房屋建筑圖

從該章開始進(jìn)入專業(yè)圖的教學(xué)，本章重點(diǎn)是建筑圖的識(shí)讀及繪制，這就要求學(xué)生在掌握建筑施工圖的內(nèi)容、用途、房屋建筑圖的圖示特點(diǎn)、建筑施工圖的有關(guān)規(guī)定（《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50001-2010）后，對(duì)現(xiàn)實(shí)的工程圖樣具備識(shí)讀及繪制能力，由于識(shí)讀的內(nèi)容可以在繪制中加深理解，因此在教學(xué)中加大了AutoCAD繪制建筑圖的比重，內(nèi)容有多線設(shè)置及繪制、圖塊及屬性，土木工程圖形的尺寸標(biāo)注、建筑施工圖的繪制，并選擇某建筑的底層平面圖作為期末考核AutoCAD繪制的大作業(yè)。該章只設(shè)置了6課時(shí)的上機(jī)時(shí)間，大作業(yè)讓同學(xué)們利用業(yè)余時(shí)間繪制，事實(shí)證明同學(xué)們的潛能是巨大的。

5.房屋結(jié)構(gòu)圖

該章重點(diǎn)是識(shí)讀房屋中起承重和支撐作用的各構(gòu)件詳圖、結(jié)構(gòu)布置圖及工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)圖。該章方案是讀圖部分以CAI課件予以講授，對(duì)于難以讀懂的工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)插入AutoCAD三維建模邊繪制邊講解。例如圖一是某廠房的柱間支承：

圖一柱間支承

圖二西南等軸測(cè)圖和東南等軸測(cè)圖

結(jié)構(gòu)雖不算復(fù)雜但由于同學(xué)們沒有型鋼的概念，難以完整的想象出具體結(jié)構(gòu)。為此筆者利用AutoCAD三維建模繪制出該支撐的三維立體圖，并利用AutoCAD的圖形顯示控制及三維觀察詳細(xì)的展現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。圖二是AutoCAD繪制的柱間支承的西南等軸測(cè)圖和東南等軸測(cè)圖。該章最后設(shè)置了4課時(shí)的上機(jī)操作，練習(xí)繪制三維實(shí)體造型。

6.室內(nèi)給排水工程圖

該章教學(xué)內(nèi)容主要是給排水平面圖、系統(tǒng)圖的識(shí)讀。教學(xué)方案主要是以CAI課件予以講授，但由于各管路的管道系統(tǒng)在空間轉(zhuǎn)折較多，上下交叉重疊，因此管道系統(tǒng)圖一般用軸測(cè)圖進(jìn)行表達(dá)，而軸測(cè)圖在第三章已經(jīng)實(shí)戰(zhàn)練習(xí)過，因此本章只設(shè)置了2課時(shí)的上機(jī)操作，內(nèi)容是將習(xí)題集上的水箱管道的管道系統(tǒng)圖利用AutoCAD繪制。

四、并行教學(xué)模式的考試方案

將尺規(guī)作圖筆試與計(jì)算機(jī)繪圖技能考核相結(jié)合，作為并行教學(xué)后的考核方法，原則上那些現(xiàn)實(shí)工作中即時(shí)用到的內(nèi)容，如尺寸標(biāo)注的四要素、投影的三等規(guī)律，看二視補(bǔ)三視，鋼筋的標(biāo)注及鋼筋的等級(jí)、標(biāo)高及建筑圖和結(jié)構(gòu)圖的內(nèi)容表達(dá)等可作為筆試內(nèi)容，而將實(shí)際的工程圖形作為上機(jī)考核內(nèi)容，分值比例是期末考核80%+課程作業(yè)20%；而期末考核中尺規(guī)筆試占60%，AutoCAD繪制大作業(yè)占40%。這一考核方式將同學(xué)們從學(xué)以致考轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)以致用，一方面使得學(xué)生明白，學(xué)習(xí)的目的是為了學(xué)會(huì)和掌握適應(yīng)新環(huán)境下社會(huì)需求的知識(shí)和技能。另一方面，也能綜合測(cè)驗(yàn)學(xué)生的手工繪圖和計(jì)算機(jī)作圖兩項(xiàng)基本技能。

五、教師在教學(xué)中應(yīng)注意的問題

并行教學(xué)的主旨是利用兩門課的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)而把AutoCAD作為繪圖工具及輔助讀圖工具貫穿于整個(gè)工程制圖教學(xué)中，由于AutoCAD功能強(qiáng)大，命令繁多，版本每年都更新，因此教師在教學(xué)中應(yīng)注意。

（一）AutoCAD版本的選擇

AutoCAD版本不宜用最新的，應(yīng)選擇社會(huì)上用得最廣泛的即最流行的版本，并且是與學(xué)校硬件設(shè)備相匹配的版本。

（二）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

理論教學(xué)是基礎(chǔ)，實(shí)踐環(huán)節(jié)是知識(shí)再現(xiàn)的途徑，也是加深理解理論知識(shí)的手段，所以除了課堂安排的上機(jī)操作外，課后的練習(xí)同樣重要。

（三）加強(qiáng)徒手繪圖能力

這就需要教師做個(gè)有心人，多收集實(shí)際中的工程形體，教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生讀懂圖后，要求學(xué)生徒手繪出，而后作為課后練習(xí)題利用AutoCAD予以繪制。

（四）尺規(guī)繪圖需掌握要領(lǐng)

尺規(guī)繪圖不做重點(diǎn)要求，但需熟練掌握?qǐng)A規(guī)、三角尺的配合作圖，可以選擇一定量的習(xí)題讓學(xué)生鍛煉，因?yàn)檫@一過程有利于訓(xùn)練學(xué)生一絲不茍的工作作風(fēng)。

參考文獻(xiàn)：

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