推廣先進教育模式 建筑工程設計教學改革研究

摘 要：在CDIO這一先進的工程教育培養模式下，通過對《建筑CAD》這門建筑各專業必修的專業技術技能基礎課程幾年的教學改革探索與研究，形成了以工程設計規律為主線、突出實用以培養工程應用能力為目標的較為完整的創新教學模式。在實際教學中應用，取得了優良的教學效果。

關鍵詞：CDIO模式 建筑CAD課程 教學模式 教改研究

一、概述

《建筑CAD》課程覆蓋了土木、建筑、造價、裝飾、工程管理多個專業，其實踐性強且與國家行業規范及標準緊密聯系，它不僅是后續課程及其他專業課程的基礎，更是畢業生終身受用的一門重要的專業技術基礎課，因此其教學效果直接影響學生的技能形成。而在傳統的教學模式下，課程結構、教學方法、教材編排甚至考核方式上脫離工程設計規律，是一種典型的知識呈現式的教學模式，這種模式與現代先進的工科教育培養理念相比，其弊端已越發明顯。近幾年來，CDIO （Conceive–Design–Implement–Operate，構思–設計–實施–運行）作為一種具有國際共識的先進的工程教育培養模式，被國內幾所大學作為創新教學改革的主題進行研究和實踐。而建筑CAD課程的所承載的實用性及技能性目標與CDIO模式的內涵是一致的，我們在CDIO模式培養理念指導下，對建筑CAD課程進行了改革研究及實踐，經過在實際教學中應用，取得了優良的教學效果，形成了該課程創新的教學模式，具有一定的實踐指導意義。

二、《建筑CAD》課程與CDIO模式

1.建筑CAD課程傳統教學模式存在的弊端

建筑CAD是土木工程、工程造價和管理、建筑裝飾等多個專業培養應用型工程師的一門主干技術基礎課，是傳統建筑制圖與現代繪圖軟件AutoCAD 相結合的融合性課程，對學生的覆蓋面很廣。通過本課程的學習，掌握AutoCAD繪制建筑圖的基本原理、方法及步驟，掌握AutoCAD的基本操作及用AutoCAD繪制、標注、打印建筑圖形的方法與技巧；結合建筑工程設計有關的基礎知識、國家和行業的設計與制圖規范，準確熟練繪制建筑總圖、平面圖、立面圖、剖面圖及詳圖；了解簡單三維建模的理論知識和建模過程。為后續的其他專業課程《天正CAD》《結構PKPM》《建裝3DSMAS》《建裝Photoshop》《神機妙算》奠定扎實的基礎知識與技能，以便在其他專業課程設計及畢業設計時能夠代替傳統的圖板、圖紙等工具，提高設計效率。

這么重要的一門技能基礎課，多年的教學實踐發現，在傳統的教學模式下形成的判斷標準、培養計劃、課程結構、內容呈現、教學方法、效果評估及考核方式所存在的問題，使我們的教學在重理論輕實踐的泥潭中難以走出，學生缺乏自主學習、自主實踐的體會和引導，從而不能形成工程運行所需的能力，即便有實踐教學也大多脫離工程實際，為實驗而實驗，上機只是為了完成某些單一操作，教師隊伍工程背景欠缺，教學呈現也脫離工程實際，結果是大量畢業生不能滿足社會和工程技術界的需要。

2.CDIO模式為建筑CAD課程的教學改革指明了前進方向

CDIO模式由麻省理工學院等四所大學通過幾年的研究、探索和實踐而建立，通過近幾年的實踐，已成為國際公認的先進的工科培養模式。CDIO模式的教學理念以培養學生的工程實用能力為目標，強調這種能力不僅包括專業學科知識，還包括終身學習能力、團隊交流能力和工程系統掌控能力，可以說現代工程師終其一生都在領導或從事著產品（項目）生產經營過程或系統的構思、設計、實現及運行中的某個環節或全部，從而終身都在運用著這些能力。對比我們傳統的人才培養模式，按點線面體的順序呈現，完成任務式的繪圖命令學習方法，已不能滿足CDIO教育理念以培養學生工程能力為目標的教學要求。

課程教學是整個教學模式的主要內容。就建筑CAD課程而言，它教給該專業學生的是終身都要使用的專業技能，這種能力的形成與CDIO大綱對學生構思、設計、實現及運行四個層面的能力要求是吻合的，在這種模式下，使課程可根據專業人才培養的需要融入自己的教學體系和教學內容，使學生通過興趣激發學生的自發性思考，把自己融入設計環境，使自己的設計具有現實正確性，并且可以通過多門課程的協同支撐使設計能夠在實際生產中實現。

建筑CAD課程的教學改革探索，是看到在傳統教學模式下，我們的大部分學生到了畢業的時候甚至還不能畫出一張正確的有用的圖紙，不能對自己所畫的圖形精確地、漂亮地輸出在需要的紙質文件上成為自己欣慰的作品。于是自2006年開始我們致力于建筑CAD課程的教學改革探索，并申報了建筑CAD課程精品課程建設，在幾年的探索實踐中，我們引入了CDIO教育理念，對傳統的課程教學模式進行改革，把學生畢業后在該課程范疇內應該具有怎樣的知識、能力和態度作為改革的根本問題來考慮，把如何教學才能使學生獲得這些知識、能力和態度作為改革的難關。

我們通過幾年的研究和探索，終于逐漸形成了建筑CAD課程較為完整的課程教學模式，在新的教學方法中，學生不僅能完整地掌握理論知識和正確的繪圖能力，學習興趣濃厚，完成習題的自覺性提高了，自學能力增強了，而且注重培養學生應有的工程技術人員科學、縝密、嚴謹的工作作風和良好的職業道德，并激發了學生應用現代技術的興趣和開拓創新的職業精神。實踐證明教學效果明顯，學生反映很好，從畢業生工作以后不斷反饋的信息也證明我們的課程教學改革是成功的。

三、CDIO模式下的建筑CAD課程創新教學模式要點

1.按照“工程設計規律”設計課程結構更貼近工作更富操作性

傳統的課程結構在教材內容的編排及知識的呈現形式上脫離工程設計規律。教材是課程教學的依據，傳統的教材為了出書的方便，一般先是集中介紹AutoCAD的操作界面、操作基礎、繪圖環境，再介紹基本繪圖命令、基本修改命令即二維圖形的繪制，簡單地介紹圖形輸出，建筑專業圖的繪制，三維圖形的繪制。這是一種典型的知識呈現式的課程結構，而且多部教材內容雷同、大同小異。按照這樣的教材進行教學，學生在學習過程中往往覺得枯燥，看不懂，當學生按照書上的步驟去作圖，許多環節作不出來，浪費大量的時間、精力，自學效果差、效率低，對學習失去興趣。

針對這些問題，首先優選“教材”，而且只是讓學生把教材當成知識的線索或縮影，強調這是一門技能課。在實際教學中按照工程實踐規律，重新對課程結構進行設計，并在幾年的教學實踐中不斷完善，融入工程設計思想，添加新的精彩實用的內容。

首先，從設計出“作品”的角度規律出發，將課程教學劃分為多媒體教學和實踐教學兩部分。理論課時約為36學時，在實訓室使用多媒體課件和AutoCAD軟件直接演示和講解。基礎部分以趣味圖案，常見建筑典型圖形為案例進行教學，吸引學生對軟件操作技能的興趣，專業圖部分結合學生所學專業進行授課，讓學生感受專業，喜愛專業，進而強化學習AutoCAD課程的動力。每次理論課后都有相應的試題操練，實踐教學分兩個層次，第一個層次是在每次教師授課后，都安排與講授時數相同的學時，輔導學生進行針對講授內容的課堂練習及自編的上機實驗練習，及時掌握當天的學習內容。通過對學生的上機輔導，及時掌握學生的學習進度，了解學生的學習思路，掌握繪圖知識和繪圖技能的情況，有針對性地進行個別輔導，強化不同層次學生的學習積極性。第二個層次是在課程結束后，及時安排1周（30學時）的課程設計，對學生進行AutoCAD應用能力的系統訓練，在這期間，學生要結合所學習的專業繪制專業施工圖，在進行AutoCAD操作技能綜合訓練的同時，也學習到了AutoCAD軟件在工程上的系統應用，通過Internet，使學生掌握用AutoCAD傳遞、交流工程信息的方法。

其次，在課程的內容體系上，融入了教師工程設計的經驗、技巧，真正使學生學有所得，增強了學生的學習興趣。教學內容為工作過程取向，教學順序依照職業的工作過程展開，這樣更貼近實際。

如緒論第1章在AutoCAD簡介中，重點介紹了土木工程專業應用軟件系列、圖形圖像應用軟件系列及與AutoCAD軟件的關系，讓學生明白所學專業所需要的軟件基礎，矢量圖、光柵圖等的概念，讓學生對圖形圖像有個整體概念。第2章AutoCAD基礎知識，將集中介紹的AutoCAD繪圖環境中利用坐標工具和輔助繪圖工具準確繪圖安排為第3章基本繪圖命令、第4章定形和定位，目的是讓學生明白用AutoCAD繪圖的第1步必須是準確繪圖，否則沒有意義。AutoCAD圖形精確定形、定位的工具有兩個：坐標輸入法和輔助工具的使用，同時在上機實驗中有針對性地讓學生只能用坐標繪圖或只能用輔助工具繪圖，目的是讓學生有一個扎實的基本功。AutoCAD繪圖工具的使用是貫穿于AutoCAD設計的整個過程，需要熟練掌握。圖層設置放在第6章講解，讓學生不再感到抽象，有水到渠成的感覺，同時加深圖層管理對提高繪圖效率的重要作用。第3章基本繪圖命令和第4章的基本修改命令即二繪圖形的繪制，采用案例式的教學方法，首先分析典型建筑圖形的組成，可用哪些繪圖命令和修改命令來完成，以能畫出圖形為目的，一組一組地介紹相關命令的功能及繪圖技巧，而不是按書本的順序講解。第7章高級繪圖命令和第8章高級修改技巧中，特別重點突出多段線、多線的應用，讓學生對建筑圖形繪圖有更進一步的提高。第12章AutoCAD準確出圖更加突出“實用”性，讓學生的“作品”能夠用普通打印機按比例打印出來，變成實際的圖紙。同時針對學生在工地上要求的一張圖紙有不同比例的圖形進行講解，讓學生上崗就上手，上手就會用，以增強就業的自信心。

2.在“案例式教學”中重點突出“建筑標準和規范”的貫徹執行

《建筑CAD》是一門“技能”課，理論教學與實踐教學融合在一起，根據不同的章節，需要采用多種教學方法，如“案例式、啟發式、討論式”等，但傳統的案例式教學方法多停留在知識呈現上，學生難免有生疏感。我們通過案例精選，為案例式教學賦予新的目標，那就是在案例式教學中貫徹建筑標準和規范，提高繪圖的正確性。特別是能按照工程設計的規律，把學生無形中帶入設計者的角色。在完成案例圖形繪制的過程中，圖形的完成只是方法和技能，而標準和規范才是圖形的思想與靈魂，使學生在案例中學會繪圖，在案例中正確繪圖。課程案例以構建建筑平面圖、立面圖、剖面圖及節點詳圖的繪制為載體的真實職業活動情景，強調建筑制圖的主體性和AutoCAD軟件的工具性，體現了建筑制圖的方法和步驟與AutoCAD命令的融合性。通過討論、啟發，注意AutoCAD命令的取舍，根據不同案例建筑繪圖的需要選擇命令，使學生在復雜的軟件體系面前能“避虛就實”，直指目標，由于課程定位在讓學生做“熟練繪圖手”而不是AutoCAD專家的層面上，所以在案例選擇上注重教學的實踐性和學生的主體性，讓學生在自己動手的實踐中，學得繪圖知識，掌握繪圖技能，從而構建屬于自己的經驗和知識技能體系。教學過程的始終不斷根據建筑圖的特點把《房屋建筑制圖統一標準》《總圖制圖標準》《建筑制圖標準》《房屋建筑CAD制圖統一規則》等貫穿在工程圖案例講解中，讓學生養成良好的工程職業習慣及工程施工素質，形成嚴謹認真的工作作風。

3.自編上機指導書，具有極強的針對性

自編的有針對性的上機實驗指導書，提高了專業訓練效果。由于上機練習是以學生為主體，通過自主練習以提高學生的自學能力，培養他們相互協調配合、相互交流提高的團隊精神。在教學實踐中，自編了富有針對性的上機實驗指導書，共有15個上機實驗，讓學生自己動手完成建筑CAD繪圖，在實踐中掌握職業技能，學會專業知識，從而構建屬于自己的經驗和知識體系。全部上機實訓操作與多媒體課堂教學按1︰1安排。教師在學生上機實訓過程中提供咨詢，提出建議和幫助，并注意觀察學生的操作過程和檢驗操作目標的實現。如上機實驗四：準確的定形定位只能用“輔助工具”繪制幾何圖形，不能使用坐標輸入，也不能利用修改命令，即使是在其他場合學過的學生也不一定能夠畫得出來，一般一個班級最多有兩三個學生能做出來，這種上機實驗不偏、不怪、不難，但學生興趣很濃；再如上機實驗五:創建三維立體模型，采用四個視口的方法繪制立體圖形，而一般的教材上都只有一個視口的方法，便于學生在平面、立面、側面三個視圖中觀察模型，并在不同視口切換、繪圖的技巧。

4.突出“實用性”以培養工程應用能力

針對學生將在工程實際應用中，或正在進行的課程設計中，或者即將面臨的畢業設計及施工實習等實踐環節中將會碰到的具體問題，本著上崗就上手、上手就會用的“實用性”目標，制作出具體解決方案讓學生反復操練，培養學生工程制圖范疇的工程應用能力。當學生們拿出自己的“作品”獲得了老師關于正確性的認可后，他們頗為高興，有的學生工作后還帶著強烈的自信心向老師反饋信息，教學實踐證明，實用性訓練顯得尤為重要。比如給施工單位的一張圖紙上要布置不同比例的鋼筋結構圖，有1︰10、1︰20、1︰50等的比例，繪圖的時候按1:1的比例繪圖，最終的效果圖上有不同的比例，而尺寸標注、字號大小又要按國標規定出現在圖上，這種問題隨時會碰到，但教科書上沒有教學生如何處理；又如地形圖是光柵圖，通過掃描在計算機中，如何變成實際大小的矢量圖，再在該矢量圖上繪制新的房屋建筑圖；再如如何在普通打印機條件下準確在A4紙上布圖，這些實用方法教科書上也沒有，但卻會經常碰到要使用。

5.獨創“三維立體”習題答案庫，教學效果明顯

創新運用“立體思維”建立“三維立體習題答案庫”。可推廣應用到《畫法幾何及土木工程制圖》中，利用CAD三維建模思想，創新教學方法及手段，演示工程制圖中，由兩視圖補畫第三視圖，及根據二維圖繪出三維圖，自編三維立體習題答案庫，改革傳統的《工程制圖》課程習題形式，使學生從枯燥的不知對錯的練習，變成自主發揮空間想象，自主肯定練習的正確性，增強了練習的興趣，使學生從要我畫圖變成了我要畫圖。隨著該習題答案庫的完善，連續兩年在教學中應用，取得了非常好的教學效果。

四、結論

實踐證明，通過幾年的探索與實踐，特別是應用CDIO這一先進的工程教育培養模式理念進行教學改革后，形成了較為完整的建筑CAD課程教學模式并在實際教學中應用，繼承了傳統又改革了傳統，有較為突出的創新點，這些創新點豐富了CDIO模式的評價指標范疇。按照新的模式進行教學后，以前存在的問題得到了解決，使這門課變成了一門深受學生喜愛的課程，從學生的學習和考核情況看，特別是從畢業學生不斷反饋的信息及他們在實踐中的體會看，我們的建筑CAD課程知識結構合理、實用，達到了CDIO模式下預定的教改目標，并在研究及課程建設中形成了一支專業結構合理，具有一定的工程背景，曾在設計單位、施工單位工作，有一定的工程經驗，具有雙師型資格的教師團隊，該教師團隊為課程在CDIO模式下的進一步完善奠定了基礎。

參考文獻

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（作者單位：貴州師范大學)

責任編輯：劉啟明