劉克非，湯小紅，吳慶定

（中南林業(yè)科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

工程制圖創(chuàng)新型教學(xué)體系的改革與實(shí)踐
——以建筑制圖課程為例

劉克非，湯小紅，吳慶定

（中南林業(yè)科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

結(jié)合建筑制圖教學(xué)的定位和當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)，建立了以實(shí)踐創(chuàng)新為主線的建筑制圖新型教學(xué)體系，提出了引入三維幾何建模的理論教學(xué)模式和基于三維造型與構(gòu)型設(shè)計(jì)的《Auto CAD》教學(xué)模式，列舉了新體系的實(shí)踐應(yīng)用方法與效果，為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

工程制圖；實(shí)踐創(chuàng)新；教學(xué)改革；三維

從當(dāng)前教育發(fā)展的形式和國(guó)家的政策導(dǎo)向來(lái)看，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的理念已深入人心，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)也是當(dāng)前教育的根本宗旨，而創(chuàng)新能力培養(yǎng)的核心又是創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[1-2]。工程圖學(xué)課程的教學(xué)目的主要是培養(yǎng)工科學(xué)生的形象思維和設(shè)計(jì)表達(dá)能力，為工程設(shè)計(jì)實(shí)踐服務(wù)。圖學(xué)課程的教學(xué)與其它課程一樣，應(yīng)將學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)放在與知識(shí)傳授同等重要的地位；同時(shí)，圖學(xué)課程中對(duì)學(xué)生的空間思維能力培養(yǎng)是其獨(dú)有的特點(diǎn)，圖學(xué)教育對(duì)培養(yǎng)、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力具有不可推卸的責(zé)任。但是在有限的課時(shí)內(nèi)既要完成大量的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)又要加強(qiáng)學(xué)生的能力和素質(zhì)培養(yǎng)，若不進(jìn)行根本性的改革，難以完成圖學(xué)課程被賦予的全部任務(wù)。[3-4]

另一方面，隨著建筑、制造行業(yè)和圖形處理軟件的快速發(fā)展，AutoCAD作圖速度快、精度高、易于修改等優(yōu)勢(shì)已為大家所認(rèn)同，傳統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計(jì)方法已不能滿足要求，三維建模引入制圖課程已成為教學(xué)內(nèi)容改革的大趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)多所院校都在這一領(lǐng)域開展了卓有成效的探索，也取得了一系列研究和實(shí)踐成果。[5-6]

結(jié)合中南林業(yè)科技大學(xué)特點(diǎn)，工程制圖教研室以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力為主要目標(biāo)，嘗試對(duì)工程圖學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與方法、教學(xué)效果的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)行改革，提出以三維造型和構(gòu)型設(shè)計(jì)為主線的教學(xué)模式，加強(qiáng)空間思維能力、形體構(gòu)型能力、創(chuàng)新能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)，用以指導(dǎo)今后的教學(xué)實(shí)踐，從而達(dá)到培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才的目的。

一、建筑制圖創(chuàng)新型教學(xué)體系的探索

我校學(xué)習(xí)建筑制圖類課程的專業(yè)較多，除了傳統(tǒng)的土木工程、工程管理、工程力學(xué)、建筑學(xué)、城市規(guī)劃等專業(yè)外，工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、園林、交通運(yùn)輸?shù)葘I(yè)也需要學(xué)習(xí)大量的建筑制圖知識(shí)。從專業(yè)設(shè)置的情況來(lái)看，我校多個(gè)學(xué)科主要培養(yǎng)建筑、土木和景觀的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的人才，這就對(duì)學(xué)生在構(gòu)型設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力上有更深的要求，也對(duì)建筑制圖的教學(xué)體系、內(nèi)容與方法提出了新挑戰(zhàn)。一方面，圖學(xué)課程是建筑類相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后最先接觸的基礎(chǔ)課程，此時(shí)學(xué)生的形象思維、構(gòu)型能力都處于初步形成的關(guān)鍵時(shí)期，扎實(shí)的圖學(xué)基礎(chǔ)是學(xué)好后續(xù)課程的保障；另一方面，在結(jié)構(gòu)模擬、計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件飛速發(fā)展的今天，單純的二維繪圖和建模方法已難以滿足三維模擬和設(shè)計(jì)的需求，亟待將三維模型的構(gòu)造和建模方法引入圖學(xué)教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新能力。建筑制圖教學(xué)體系改革的具體實(shí)施方案包括：

（一）建立以實(shí)踐創(chuàng)新為主線的建筑制圖全程教學(xué)體系

建立建筑制圖課的統(tǒng)一基礎(chǔ)平臺(tái)，進(jìn)行工程素質(zhì)的啟蒙教育，著重培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、空間形體二維和三維構(gòu)型的正確表達(dá)能力、創(chuàng)新能力。在課題研究中選取土木類、建筑類和設(shè)計(jì)類專業(yè)的一個(gè)普通班作為教學(xué)試點(diǎn)，進(jìn)行一個(gè)學(xué)年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹專業(yè)圖樣的規(guī)定畫法、要求及相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)圖樣的讀圖、畫圖能力，并掌握專業(yè)圖樣的基本特點(diǎn)。根據(jù)不同的專業(yè)添加相應(yīng)計(jì)算機(jī)繪圖、手工繪圖和計(jì)算機(jī)三維實(shí)體造型等內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

（二）引入三維幾何建模的建筑制圖教學(xué)模式

在教學(xué)內(nèi)容中增加畫法幾何三維CAD求解方法、三維造型的基本原理、三維模型向二維視圖轉(zhuǎn)換的方法、編輯手段和尺寸標(biāo)注等內(nèi)容。采用二維與三維相融合、手工繪圖與計(jì)算機(jī)繪圖相融合、工程設(shè)計(jì)與教學(xué)設(shè)計(jì)相融合的方法，獨(dú)立設(shè)置三維建模部分內(nèi)容并采用多媒體技術(shù)手段，將三維幾何建模融入到教學(xué)的全過(guò)程，建立現(xiàn)代建筑制圖新教學(xué)模式。

（三）基于三維造型和構(gòu)型設(shè)計(jì)的《Auto CAD》教學(xué)模式與方法

分別在土木類、建筑類專業(yè)中選定實(shí)驗(yàn)班，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和后續(xù)專業(yè)課程的設(shè)置，擬定《Auto CAD》課程教學(xué)計(jì)劃，將三維造型和構(gòu)型設(shè)計(jì)理念引入其中。首先初步擬訂基于構(gòu)型設(shè)計(jì)的《Auto CAD》課程教學(xué)大綱，選擇含有構(gòu)型設(shè)計(jì)和詳細(xì)的三維CAD軟件介紹與練習(xí)內(nèi)容的教材，在實(shí)驗(yàn)班《Auto CAD》教學(xué)中實(shí)施。經(jīng)過(guò)前期準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)實(shí)施后，對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)，調(diào)整、優(yōu)化教學(xué)方案。同時(shí)跟蹤了解實(shí)驗(yàn)班后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)情況，對(duì)比研究新、老兩種《Auto CAD》教學(xué)模式與方法。對(duì)新的教學(xué)模式進(jìn)行總結(jié)、改進(jìn)、優(yōu)化與完善，逐漸形成以構(gòu)型設(shè)計(jì)為主線的《Auto CAD》教學(xué)模式，借助三維CAD人機(jī)合作環(huán)境，重新修訂《Auto CAD》教學(xué)大綱、考試大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等。

二、創(chuàng)新型教學(xué)體系的實(shí)踐應(yīng)用

（一） 建筑制圖理論教學(xué)模式與方法

目前中南林業(yè)科技大學(xué)建筑制圖課程主要分為《畫法幾何》（40課時(shí)）、《工程制圖》（40課時(shí)）和《Auto CAD》(24課時(shí))三部分，其中前兩部分的理論教學(xué)著重介紹圖學(xué)基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和形體二（三）維構(gòu)型的正確表達(dá)能力。在本次教學(xué)改革中，教研組分別將土木類、建筑類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，重點(diǎn)介紹專業(yè)圖樣的規(guī)定畫法、要求及相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并增加畫法幾何三維求解、三維造型的基本原理、三維模型向二維視圖轉(zhuǎn)換、尺寸標(biāo)注等內(nèi)容，采用二維與三維相結(jié)合、教學(xué)過(guò)程與工程設(shè)計(jì)相融合的方法，將三維形體造型和工程圖樣表達(dá)部分做成精美而易懂的多媒體課件，一方面幫助學(xué)生理解、想象形體的空間形狀，另一方面有助于擴(kuò)展其空間思維能力，培養(yǎng)三維形體表達(dá)和工程意識(shí)。

（二）實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐類課程教學(xué)

建筑制圖創(chuàng)新型教學(xué)內(nèi)容與方法的研究重點(diǎn)即為實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐部分，其主要原因在于我國(guó)現(xiàn)在的高等教育已逐漸形成大眾化教育規(guī)模，但與精英化教育還相距甚遠(yuǎn)。傳統(tǒng)圖學(xué)教育中理論基礎(chǔ)扎實(shí)而動(dòng)手、創(chuàng)新能力差的局面仍未根本扭轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響工程圖學(xué)的整體教學(xué)質(zhì)量。從大土木類和建筑類專業(yè)相關(guān)知識(shí)和形勢(shì)發(fā)展來(lái)看，越來(lái)越多的建模軟件（ANSYS、ABAQUS等）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（PKPM、筑龍、天正、維地等）和其他景觀、造型設(shè)計(jì)軟件都與Auto CAD相融合，并已在三維造型和構(gòu)型設(shè)計(jì)方面獲得了廣泛應(yīng)用。這就決定了建筑制圖實(shí)踐教學(xué)不應(yīng)僅僅限定在20個(gè)課時(shí)的《Auto CAD》中，而應(yīng)與專業(yè)的后續(xù)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，切實(shí)把理論與實(shí)踐相結(jié)合、思維能力與動(dòng)手能力相結(jié)合、設(shè)計(jì)理念與創(chuàng)新能力相結(jié)合的思想體現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)中，以培養(yǎng)真正的應(yīng)用型人才。

我們的做法是：根據(jù)大土木類、建筑類專業(yè)特點(diǎn)和后續(xù)專業(yè)課程的設(shè)置情況，將《Auto CAD》課程分為上、下兩部分，其中16課時(shí)的《Auto CAD（上）》仍然保留原課程教學(xué)內(nèi)容，這一部分重點(diǎn)講授Auto CAD2007通用軟件，繪制二維圖形并進(jìn)行文字、尺寸標(biāo)注；8課時(shí)的《Auto CAD（下）》則將三維造型和構(gòu)型設(shè)計(jì)的理念引入其中，將構(gòu)型設(shè)計(jì)和三維CAD練習(xí)內(nèi)容在教學(xué)中實(shí)施。另一方面，結(jié)合各專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在大二、大三的專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐訓(xùn)練中鞏固并加強(qiáng)形體構(gòu)型和三維CAD建模、繪圖能力的培養(yǎng)。以工程力學(xué)專業(yè)為例，該專業(yè)學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中要接觸大量的有限元分析軟件，其中ANSYS是必學(xué)軟件。我們?cè)贏NSYS上機(jī)操作中引導(dǎo)學(xué)生直接在AutoCAD軟件中構(gòu)筑三維模型再導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行分析和計(jì)算，這樣既有助于模型的快速建立和修改，又利于學(xué)生掌握命令流的使用，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。另外，建筑制圖教研組的老師也依據(jù)各自的學(xué)習(xí)專業(yè)和研究方向被劃分為不同的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)和組織學(xué)生參加不同種類的創(chuàng)新型實(shí)踐項(xiàng)目，如全國(guó)ITAT教育工程就業(yè)技能大賽（AutoCAD建筑設(shè)計(jì)類）、“高教杯”全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、湖南省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)高校園林景觀設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生概念性城市規(guī)劃設(shè)計(jì)大賽等。截至2012年底，中南林業(yè)科技大學(xué)已在各國(guó)家級(jí)學(xué)生競(jìng)賽中獲得獎(jiǎng)項(xiàng)36項(xiàng)，成果喜人。

三、結(jié)束語(yǔ)

建筑制圖創(chuàng)新型教學(xué)體系的改革與實(shí)踐，意在根據(jù)當(dāng)前大土木類、建筑類工程制圖課程存在的缺點(diǎn)、當(dāng)前工程設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展形勢(shì)以及工程繪圖軟件的更新情況，對(duì)相關(guān)課程的課程體系、內(nèi)容、方法和教學(xué)手段全面變革，以適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造、現(xiàn)代信息科技發(fā)展和具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。從已取得的教學(xué)成果和效果來(lái)看，這一教改體系思路正確、針對(duì)性強(qiáng)，且具有廣泛的推廣價(jià)值。但從切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量、綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力來(lái)看，繼續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容與方法將是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，有待于進(jìn)一步深入研究與實(shí)踐。

[1] 李立君,周 健. 創(chuàng)新教育在林農(nóng)院校機(jī)械類研究生培養(yǎng)過(guò)程的思考[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2012,6(3):141-145.

[2] 湯小紅,曹福祥,周靈芝,等. 林業(yè)院校本科專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系設(shè)置現(xiàn)狀與改革探究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012, 6(1):132-134.

[3] 李冬梅,張持重,張耀娟,等.以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的設(shè)計(jì)圖學(xué)課程改革的研究與實(shí)踐[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2010,(3):161-164.

[4] 童秉樞,高樹峰.談工程圖學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2008,(6):1-6.

[5] 童秉樞,易素君,徐曉慧.工程圖學(xué)中引入三維幾何建模的情況綜述與思考[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2005,(4):130-135.

[6] 張學(xué)忱,陳錦昌.三維工程圖學(xué)課程和教材的研究與實(shí)踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2009,(5):139-143.

Reform and Practice on Innovative Teaching System of Engineering Drawing——Take Architectural Drawing for Example

LIU Ke-fei, TANG Xiao-hong, WU Qing-ding
(Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

According to the location and development situation of architectural drawing teaching, the new teaching system has been established which takes practical innovation as mainline. The theoretical and Auto CAD teaching modes have been proposed which based on 3D geometric modeling and conf i guration design, the application methods and effects of new system have been expounded, which lay a foundation for improve students’ comprehensive quality, engineering consciousness and innovation ability.

engineering drawing; practical innovation; teaching reform; three-dimensional

G642.0

A

1673-9272(2013)05-0213-03

2013-05-24

湖南省教育廳教學(xué)改革“工程制圖類課程創(chuàng)新型教學(xué)體系、內(nèi)容與方法的研究與實(shí)踐”研究項(xiàng)目資助（湘教通[2012]401號(hào)）；湖南省教育廳教學(xué)改革“機(jī)械類本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革與優(yōu)化的研究”研究項(xiàng)目資助（湘教通[2011]93號(hào)）。

劉克非（1982-），女，遼寧昌圖人，中南林業(yè)科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院講師，博士，研究方向：工程圖學(xué)、土木工程設(shè)計(jì)及理論。

[本文編校：李浩慧]