ＣＡＤ技術(shù)在建筑工程教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：本文根據(jù)作者多年的CAD建筑工程制圖教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了傳統(tǒng)的建筑工程制圖教學(xué)法存在的不足。論述了解決這些關(guān)鍵問(wèn)題的方法，為CAD教學(xué)和建筑類專業(yè)的工程技術(shù)人員更好地進(jìn)行工程繪圖提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；CAD教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；分層目標(biāo)教學(xué)法

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2008)24-1349-02

CAD Technology in the Teaching of Building Works

SHENG Wei

(Shanghai School Construction，Shanghai 200431，China)

Abstract: According to the author of the CAD construction for many years practical experience in teaching drawing， the construction of traditional teaching methods mapping the deficiencies. Discusses key to solving these problems， for CAD teaching and building a professional engineering and technical personnel to better carry out the works graphics provide a useful reference.

Key words: construction; CAD teaching， practice teaching; tiered approach goal

在新時(shí)期，AutoCAD廣泛應(yīng)用于工程圖樣的繪制當(dāng)中。其是實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用軟件，學(xué)生能否熟練地運(yùn)用它來(lái)繪制各種工程圖樣是評(píng)價(jià)該課程教學(xué)效果的依據(jù)。通過(guò)目前我國(guó)大多數(shù)建筑類企業(yè)都在不同程度上采用了CAD技術(shù)(雖然僅僅是采用了其中的計(jì)算機(jī)輔助繪圖功能)。利用CAD可以繪制建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣、道橋等土木建筑專業(yè)的施工圖，也可以利用CAD完成對(duì)專業(yè)軟件繪制的上述各專業(yè)的施工圖的編輯、修改，而第二個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)基于第一個(gè)功能，也就是要學(xué)會(huì)利用CAD進(jìn)行圖形的編輯、修改，必須首先學(xué)會(huì)熟練使用CAD進(jìn)行工程圖的繪制。針對(duì)市場(chǎng)的需求，絕大多數(shù)建筑類學(xué)校都開設(shè)了相關(guān)課程，但僅僅是在建筑制圖課程中插入了二維計(jì)算機(jī)繪圖部分，或者是將計(jì)算機(jī)繪圖作為一門獨(dú)立的課程開設(shè)，作為代替手工繪圖的工具，僅有少部分院校采用了三維教學(xué)，并且在目前的教學(xué)中專業(yè)課程缺乏對(duì)CAD的后續(xù)應(yīng)用，不能將CAD技術(shù)貫穿于整個(gè)教學(xué)體系。因此，探討CAD技術(shù)在建筑工程教學(xué)中的應(yīng)用是十分有必要的。

1 傳統(tǒng)的建筑工程制圖教學(xué)法存在的不足

建筑工程制圖需要學(xué)習(xí)的人有很好的空間想象能力，不斷地由物畫圖，由圖想物，反復(fù)聯(lián)系空間形體與平面圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，逐步提高空間想象能力和空間分析能力。在傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)中，為便于學(xué)生理解，教師往往使用木模或者掛圖進(jìn)行輔助教學(xué)，以提高教學(xué)的直觀性，以期取得較好的教學(xué)效果。這種傳統(tǒng)的方法雖然有它的優(yōu)點(diǎn)，即直觀，也就是說(shuō)教師可以運(yùn)用木模和投影理論，畫出其投影圖形。然而，其不足也是顯而易見的，那就是缺乏變化，木模只是從空間物體的形態(tài)到平面圖，可以解決由物畫圖，反過(guò)來(lái)呢，可能就沒(méi)有合適的木模了。另外當(dāng)教材變化時(shí)，有的木模和掛圖可能不適用了，新制作相當(dāng)?shù)穆闊碣?gòu)一套又可能出現(xiàn)較多的重復(fù)，帶來(lái)浪費(fèi)。如果不用木模，有的內(nèi)容學(xué)生又極難理解，如講截交線、相貫線以及組合體；在講零件圖時(shí)，由于圖形復(fù)雜，作圖耗時(shí)長(zhǎng)，老師不可能臨時(shí)在黑板上作圖來(lái)講。這時(shí)就只有借助掛圖，然而和前述一樣，掛圖也可能因?yàn)檫^(guò)期而沒(méi)有合適的。同時(shí)雖然一些院校嘗試用了AutoCAD技術(shù)教學(xué)，其一般都采用多媒體教室授課和演示的方式，這種方法極大地豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，加大了傳遞信息的容量，可以使講解的內(nèi)容更加直觀形象，更易于學(xué)生理解。但這種方式仍有以下缺點(diǎn)：(1)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程仍然以老師為中心，自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的積極性仍然沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)起來(lái)； (2)授課過(guò)程中教師整堂課放課件，信息量大、速度快，學(xué)生在2個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)看畫面、文字，無(wú)法把整個(gè)知識(shí)連貫起來(lái)，而且不能做到邊聽課邊做筆記，重點(diǎn)難點(diǎn)容易遺忘，且易造成學(xué)生疲勞。同時(shí)目前AutoCAD教材內(nèi)容編排系統(tǒng)性強(qiáng)，理論性強(qiáng)，面面俱到，以軟件的運(yùn)行環(huán)境、操作方法和命令為線索，以這樣的體系進(jìn)行教學(xué)。盡管可以學(xué)習(xí)各個(gè)命令，但學(xué)生很難綜合使用，靈活運(yùn)用，而且這樣的教學(xué)體系也無(wú)法適應(yīng)短學(xué)時(shí)的教學(xué)。如果教材選用不當(dāng)，將直接影響教學(xué)效果而學(xué)生在面對(duì)厚厚的教材，短學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)方方面面的內(nèi)容，更容易產(chǎn)生無(wú)從下手的情況，甚至對(duì)學(xué)習(xí)軟件產(chǎn)生厭倦的情緒。

2 加強(qiáng)CAD技術(shù)在建筑工程教學(xué)應(yīng)用的措施

CAD技術(shù)的應(yīng)用性很強(qiáng)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)水平和建筑科技水平的提高起著重要作用，對(duì)未來(lái)綠色建筑創(chuàng)作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了能夠真正實(shí)現(xiàn)建筑技術(shù)與功能、藝術(shù)完美結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生真正把所學(xué)的建筑知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，我們建議應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手。

2.1 增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

CAD工程制圖是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐教學(xué)不僅能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，提高學(xué)生的讀圖和繪圖能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生的工程素質(zhì)與綜合素養(yǎng)。教學(xué)中增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，具體的思路是：增加實(shí)地參觀教學(xué)環(huán)節(jié)，保留徒手繪制草圖，適當(dāng)增加與加強(qiáng)計(jì)算機(jī)繪圖。實(shí)地參觀可以讓學(xué)生了解現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)狀況，體驗(yàn)本課程在實(shí)際工作應(yīng)用中的作用與地位，讓學(xué)生更早地接觸社會(huì)，擴(kuò)大學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。徒手繪制草圖是理工科學(xué)生的一項(xiàng)基本功，是計(jì)算機(jī)輔助繪圖與尺規(guī)無(wú)法取代的，手繪圖不受時(shí)間、地點(diǎn)和條件的限制，通過(guò)它可以隨心所欲地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，方便溝通和討論。計(jì)算機(jī)輔助繪圖是相對(duì)設(shè)計(jì)必備的知識(shí)，在以二維工程圖為主的基礎(chǔ)上，增加基本的三維草圖、特征造型與參數(shù)化的部分內(nèi)容，讓學(xué)生接觸3D設(shè)計(jì)，增加對(duì)零件與裝配體的感性認(rèn)識(shí)與概念，增強(qiáng)空間想象能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

2.2 設(shè)計(jì)課堂師生互動(dòng)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師把學(xué)生當(dāng)作接受知識(shí)的容器，采用直接灌輸?shù)哪Ｊ剑瑢W(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)。這種教學(xué)方式主要缺點(diǎn)是學(xué)生課堂思維不活躍，接受新知識(shí)效率低，教學(xué)缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)。要改變這種狀態(tài)，教師要將課堂建構(gòu)成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的情境。設(shè)計(jì)課堂師生互動(dòng)環(huán)節(jié)是最有效的方法。比如在CAD的組合體教學(xué)中，不管是畫圖，還是看圖或者標(biāo)注尺寸，都離不開形體分析或線面分析，以前的方法中，由于圖形相對(duì)復(fù)雜，學(xué)生往往對(duì)投影圖中的投影關(guān)系不清楚，即一條線或一個(gè)線框在另一個(gè)視圖中是什么不知，對(duì)空間能力稍差的學(xué)生更是如此，因而要讓他分析出組合體的形狀，就感到非常困難。運(yùn)用AUTOCAD在組合體的分析時(shí)，可以對(duì)某一線或線框在另兩個(gè)視圖中是什么用不同的顏色標(biāo)示出來(lái)，也可以對(duì)組合體的某一部分在三個(gè)視圖中用不同的顏色標(biāo)示出來(lái)，這樣就將問(wèn)題簡(jiǎn)化，從而分析出物體這一部分的形狀。運(yùn)用同樣的手段，分析組合體其它各部，再組合起來(lái)就可以想象出復(fù)雜組合體的形狀。

2.3 實(shí)行分層目標(biāo)教學(xué)法

分層目標(biāo)教學(xué)法是在承認(rèn)學(xué)生之間差異的基礎(chǔ)上，達(dá)到因材施教的目的，使每位學(xué)生都能充分發(fā)揮自身潛力，并通過(guò)自身的努力達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。分層目標(biāo)教學(xué)在集體教學(xué)的框架里，以中上水平的學(xué)生為教學(xué)重點(diǎn)，帶動(dòng)差生，提高優(yōu)生，優(yōu)化整體教學(xué)效果。課堂教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)是提高學(xué)生智力，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。集中授課與分組學(xué)習(xí)，二者有機(jī)結(jié)合，是分層施教的主要操作手段。教學(xué)的起始階段，教師先進(jìn)行集體授課，通過(guò)講解教材中的一些章節(jié)和例題，為學(xué)生提供方法的示范或思路上的啟迪。重視基礎(chǔ)層學(xué)生，關(guān)注提高層學(xué)生，鼓勵(lì)發(fā)展層學(xué)生。由于理論教學(xué)采用分層教學(xué)法還有一定的困難，若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，部分學(xué)生在理論教學(xué)中不能完全理解教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致他們?cè)谕瓿蓪?shí)驗(yàn)習(xí)題時(shí)發(fā)生困難，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師要重視他們，更多地指導(dǎo)他們，使他們能順利完成基礎(chǔ)層的實(shí)驗(yàn)題。

2.4 構(gòu)建CAD三維設(shè)計(jì)平臺(tái)

CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，其已經(jīng)被廣大企業(yè)所接收，并成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心工具。在教學(xué)中，除了傳統(tǒng)的二維計(jì)算機(jī)輔助繪圖外，應(yīng)該構(gòu)建三維CAD教學(xué)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。三維CAD設(shè)計(jì)軟件具有形象、直觀、精確、快速方便、易于掌握、便于修改的特點(diǎn)，非常適合于老師作為教學(xué)手段，構(gòu)建以“體”為中心的教學(xué)方法，教學(xué)中直接創(chuàng)建物體的三維數(shù)字化模型。在介紹投影原理時(shí)，直接由三維立體的立體形狀，動(dòng)態(tài)地生成二維圖形，學(xué)生能更深刻地理解三維立體與二維圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。立體相貫、截?cái)嗟葍?nèi)容被認(rèn)為是學(xué)生較難掌握與理解的部分，可以利用三維CAD直接創(chuàng)建立體模型，動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)不同現(xiàn)狀與不同位置間的相貫線或截?cái)嗑€的形態(tài)以及其在二維圖中的形狀。這種利用CAD教學(xué)不僅調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與興趣，而且可以大大提高教學(xué)效率與效果。

總之，AutoCAD是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技能課程，其中具有相應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)的作用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，將成為建筑應(yīng)用軟件的主流。同時(shí)也是21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ氖箨P(guān)鍵技術(shù)之一。AutoCAD虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有完善的交互作用能力，能幫助和啟發(fā)進(jìn)入虛擬環(huán)境的參與者的構(gòu)思。甚至利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的人機(jī)對(duì)話工具，同虛擬環(huán)境中的物體交互操作，使人達(dá)到一種境界虛擬，但其感覺(jué)卻具有真實(shí)的效果。只要教師不斷追隨先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的腳步，用心鉆研教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生專心投入，就一定可以取得非常顯著的教學(xué)效果，充分發(fā)揮AutoCAD虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑教育領(lǐng)域的強(qiáng)大潛在功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董海榮．談建筑物理教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)，綠色建筑與建筑物理[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004：10.

[2] 彭小云．建筑專業(yè)“建筑物理”課程體系改革[J]．理工高教研究．2005，4：63-64．

[3] 許國(guó)玉，薛開．工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖課程立體化建設(shè)[J]．教書育人，2007，5：84-85．

[4] 陳深榕，李克東．基于三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)[J]．計(jì)算機(jī)與信息，2006，7：116-118．

[5] 劉兆凱．AutoCAD建筑制圖課程教學(xué)優(yōu)化的若干思考[J]．成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，3：51-52．