“土木工程CAD”教學(xué)改革與實(shí)踐

劉家友　王以功

摘 要： 在分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀及課程教學(xué)中存在的問題基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容體系、探索教材建設(shè)、改善教學(xué)方式、采用案例教學(xué)方法和任務(wù)引導(dǎo)型教學(xué)方法、改革課程考核方式、將課程教學(xué)與認(rèn)證考試結(jié)合等一系列措施，對“土木工程CAD”進(jìn)行教學(xué)改革。教學(xué)實(shí)踐表明，這些改革措施調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、改善了課程的教學(xué)效果，促進(jìn)了教學(xué)相長。

關(guān)鍵詞： 土木工程CAD； 教學(xué)改革； 教學(xué)方法； 認(rèn)證考試

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）05-61-03

Abstract： Based on the analysis of teaching situation and teaching problems of "Civil Engineering CAD" course， "Civil Engineering CAD" teaching is reformed by optimizing teaching content system， constructing textbook， improving teaching methods， using the case teaching methods and the task guide teaching method， reforming course assessment methods， and combining the course teaching with the certification exam， etc. Teaching practice shows the reform measures mobilize the enthusiasm of students， improve the teaching effectiveness and promote the teaching and learning.

Key words： civil engineering CAD； teaching reform； teaching method； certification exam

0 引言

目前，土木工程專業(yè)各領(lǐng)域的工程圖紙已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助繪圖，對相關(guān)從業(yè)人員計(jì)算機(jī)繪圖能力的要求也日益提高，“土木工程CAD”在土木工程專業(yè)課程體系中的地位也愈顯重要。設(shè)置土木工程專業(yè)的高校基本都開設(shè)了“土木工程CAD”或“建筑CAD”等CAD課程，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力。大多數(shù)高校一般將該課程設(shè)置在大三上學(xué)期或下學(xué)期，課程的授課方式通常包括課堂講授和上機(jī)實(shí)訓(xùn)兩部分，學(xué)時(shí)為30-70不等，學(xué)時(shí)分配比例一般為1：1或1：1.5，部分高校還專門增加了CAD實(shí)踐周[1]。課程教學(xué)內(nèi)容以講授AutoCAD軟件二維操作基本命令和建筑工程圖紙繪制為主，軟件版本一般采用AutoCAD軟件系列版本，有些高校根據(jù)其專業(yè)特色對某些教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重，如講授道路CAD、橋梁CAD等。為了提高繪圖效率，部分高校還將天正CAD、PKPM等專業(yè)軟件應(yīng)用列入教學(xué)內(nèi)容，也有一些高校將基本CAD制圖和結(jié)構(gòu)CAD制圖相結(jié)合，將其作為一門課程講授。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的繪圖能力，有些高校將CAD認(rèn)證考試與課程教學(xué)相結(jié)合[2-3]，使學(xué)生既能將計(jì)算機(jī)制圖運(yùn)用到自己專業(yè)領(lǐng)域，又能使自己的應(yīng)用水平得到一個(gè)權(quán)威的社會認(rèn)證。

1 “土木工程CAD”教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

目前，我校“土木工程CAD”課程的授課分為課堂講授和上機(jī)實(shí)訓(xùn)兩部分，學(xué)時(shí)分配比例為1：1。課程以AutoCAD2004軟件二維基本操作作為教學(xué)內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)介紹土木工程圖的繪制方法。多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，“土木工程CAD”教學(xué)還存在一些問題或一些做法有待于解決和優(yōu)化。

第一，隨著AutoCAD版本的不斷升級，軟件的界面發(fā)生了較大變化，軟件的功能也有很大的擴(kuò)充和增強(qiáng)，而目前授課所用的低版本AutoCAD軟件已經(jīng)不能很好地適合教學(xué)需要和工程要求。同時(shí)，為了適應(yīng)土木工程專業(yè)新的制圖標(biāo)準(zhǔn)和課程要求，以低版本CAD軟件介紹為基本內(nèi)容的教材也需要同步更新，教材的教學(xué)內(nèi)容體系也需要優(yōu)化和完善[4]。

第二，課程講授過程中，過多強(qiáng)調(diào)CAD基本命令和操作，沒有很好地把一些專業(yè)圖紙的制圖標(biāo)準(zhǔn)和繪制方法融入其中，致使學(xué)生能夠較熟練地繪制一些基本圖形，而不能熟練、快速地繪制出符合制圖標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)圖紙[5]。

第三，教師沒有充分認(rèn)識CAD課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，認(rèn)為通過采用多媒體教學(xué)方式，學(xué)生僅靠“聽”課就能像其他課程一樣掌握大部分內(nèi)容，實(shí)際情況卻是學(xué)生上課時(shí)感覺聽懂了，上機(jī)實(shí)訓(xùn)時(shí)卻又有很多問題無法克服[6]。同時(shí)，在課堂授課過程中，教師長時(shí)間對命令操作講授而學(xué)生沒有機(jī)會動(dòng)手操作，容易使學(xué)生產(chǎn)生疲倦感，也造成課堂教學(xué)和學(xué)生上機(jī)操作間隔時(shí)間較長，到上機(jī)操作時(shí)課堂講授的大部分內(nèi)容已被遺忘，不利于學(xué)生對知識的掌握[7-8]。

第四，學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程中缺少有效的任務(wù)引導(dǎo)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識差，往往剛開始上機(jī)時(shí)按規(guī)定做作業(yè)，而幾十分鐘后就做其他無關(guān)事情了，致使上機(jī)實(shí)訓(xùn)達(dá)不到預(yù)期效果。

第五，考試方式采取上機(jī)繪圖方式，雖然在一定程度上能考查學(xué)生對所學(xué)知識和操作技能的掌握狀況，但由于考試過程中出現(xiàn)計(jì)算機(jī)死機(jī)、學(xué)生違反考試紀(jì)律互相拷貝等問題[9]，致使這種單一的考試方式不能全面反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程主動(dòng)性及對所學(xué)知識的總體掌握情況，也缺乏考試的公正性[10]。

以上這些問題導(dǎo)致“土木工程CAD”教學(xué)效果不甚理想，有些學(xué)生在學(xué)完課程之后雖然能夠繪制專業(yè)圖紙，但圖紙內(nèi)容表達(dá)不完善、不符合規(guī)范要求，部分學(xué)生甚至在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中及以后工作中還要重新學(xué)習(xí)CAD相關(guān)知識。

2 “土木工程CAD”教學(xué)改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系，積極進(jìn)行教材建設(shè)

針對“土木工程CAD”教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、授課用軟件版本低等問題，我們組織“土木工程CAD”和“建筑制圖”的任課教師對課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討。將基本教學(xué)內(nèi)容分為CAD軟件的基本知識、繪圖準(zhǔn)備、二維圖形繪制、二維圖形編輯、圖形注釋、圖塊與外部參照、尺寸標(biāo)注、設(shè)計(jì)中心及查詢功能、圖紙空間及打印輸出等九部分，并通過實(shí)例深化對每部分內(nèi)容學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，我們編寫了《土木工程CAD》教材[11]，該教材以AutoCAD2013軟件的基礎(chǔ)命令為基本教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合土木工程圖紙的基本元素和制圖標(biāo)準(zhǔn)闡述二維圖形的繪制和編輯方法，將CAD基本制圖方法與土木工程制圖規(guī)范地結(jié)合起來，形成了從繪圖準(zhǔn)備到打印出圖完整的內(nèi)容體系。為了保證內(nèi)容的全面性，教材中設(shè)置了三維圖形繪制和編輯、著色與渲染等內(nèi)容，同時(shí)，結(jié)合土木工程制圖相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，介紹了利用CAD軟件進(jìn)行土木工程施工圖的制圖步驟和制圖方法。教材的每一章都有針對性地設(shè)置了思考題和上機(jī)題，方便學(xué)生對所學(xué)知識的掌握和鞏固。

2.2 改善教學(xué)方式，探索有效的教學(xué)方法

為了改變“土木工程CAD”課堂教學(xué)效果差、課堂教學(xué)與實(shí)訓(xùn)間隔時(shí)間長的現(xiàn)狀，在教學(xué)實(shí)踐中，第一，將課堂教學(xué)轉(zhuǎn)移到機(jī)房中，教師利用多媒體設(shè)備對CAD軟件的基本操作進(jìn)行演示，學(xué)生“一人一機(jī)”進(jìn)行學(xué)習(xí)；第二，在教學(xué)過程中，給學(xué)生必要的動(dòng)手操作時(shí)間，并在每節(jié)課中保留十分鐘的時(shí)間為學(xué)生答疑，及時(shí)解決學(xué)生在聽課過程中遇到的問題，課堂上不能解決的問題放到課下或上機(jī)實(shí)訓(xùn)中解決；第三，通過與教學(xué)管理部門協(xié)調(diào)，縮短課堂教學(xué)與上機(jī)實(shí)訓(xùn)之間的周期，做到即學(xué)即練，使學(xué)生更有效地消化吸收所學(xué)知識。

在課堂教學(xué)實(shí)踐中，為了更好地將CAD繪圖與土木工程專業(yè)制圖知識結(jié)合，采用案例教學(xué)方法。具體做法為，在第一節(jié)課將某建筑平面圖大作業(yè)發(fā)給學(xué)生，該大作業(yè)既包含應(yīng)用CAD基本命令繪制建筑平面圖紙基本元素的內(nèi)容，又包括制圖標(biāo)準(zhǔn)的一些基本要求；在后續(xù)的授課過程中，將該大作業(yè)進(jìn)行分解，并將分解內(nèi)容融入到各章節(jié)內(nèi)容的講授中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)CAD基本命令的同時(shí)，掌握這些命令在土木工程制圖中的具體用法；在講授完最后一章內(nèi)容后，指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容融會貫通，完整地完成大作業(yè)的繪制。在案例講解過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生分析圖形，尋找圖形繪制的快捷方法和步驟，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，為了改進(jìn)上機(jī)實(shí)訓(xùn)效果，采用任務(wù)引導(dǎo)型教學(xué)方法。首先，制定詳細(xì)的上機(jī)實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，明確每一次實(shí)訓(xùn)的具體任務(wù)，并要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)；其次，編制針對性的習(xí)題集作為實(shí)訓(xùn)任務(wù)的補(bǔ)充，使學(xué)生實(shí)訓(xùn)的任務(wù)充足，同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中的指導(dǎo)、監(jiān)督和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中遇到的問題并及時(shí)總結(jié)，為以后的教學(xué)積累經(jīng)驗(yàn)；最后，要求學(xué)生將實(shí)訓(xùn)成果上交，在批閱時(shí)對學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行對比甄別，防止出現(xiàn)抄襲或雷同現(xiàn)象，并將實(shí)訓(xùn)成果作為期末考核的重要依據(jù)。

2.3 改革考核方式，注重動(dòng)手能力培養(yǎng)

為了改變傳統(tǒng)的純粹上機(jī)考核方式不能真實(shí)反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果問題，采用綜合評估的考核方式，即將學(xué)生的考核內(nèi)容分為上機(jī)考核、上機(jī)實(shí)訓(xùn)和平時(shí)成績?nèi)糠?，分?jǐn)?shù)分配比例為5：3：2。其中，上機(jī)考核采取在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成某圖紙繪制的方式，上機(jī)實(shí)訓(xùn)成績以學(xué)生上機(jī)實(shí)訓(xùn)提交的成果為依據(jù)，該成果能反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和對知識點(diǎn)的掌握情況，也可以在一定程度上驗(yàn)證其上機(jī)考核成績的真實(shí)性；平時(shí)成績主要根據(jù)學(xué)生的平時(shí)出勤情況和回答問題情況來確定。

為了切實(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，除了在課堂教學(xué)和上機(jī)實(shí)訓(xùn)過程中給學(xué)生提供更多的動(dòng)手操作機(jī)會外，加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)和指導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生在做好實(shí)訓(xùn)任務(wù)基礎(chǔ)上，多動(dòng)手練習(xí)，做到熟能生巧、舉一反三。通過對往屆學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作中常犯的錯(cuò)誤的總結(jié)，指導(dǎo)學(xué)生在上機(jī)操作中少走彎路，并且掌握一些必要的繪圖技巧。

2.4 重視認(rèn)證考試，構(gòu)建縱橫交叉學(xué)習(xí)模式

為了使學(xué)生對“土木工程CAD”的學(xué)習(xí)得到社會的認(rèn)可，將課程教學(xué)與認(rèn)證考試結(jié)合起來。在“土木工程CAD”的教學(xué)過程中，采用案例教學(xué)方法促進(jìn)學(xué)生循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)，掌握從繪圖準(zhǔn)備到打印出圖的全面知識，使學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)有一個(gè)縱向的提高，以認(rèn)證考試為契機(jī)，讓學(xué)生通過復(fù)習(xí)對所學(xué)的知識點(diǎn)進(jìn)行橫向的擴(kuò)充和鞏固，將課程教學(xué)與認(rèn)證考試相結(jié)合，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的縱向提高和橫向鞏固，形成縱橫交叉的網(wǎng)狀學(xué)習(xí)模式。在此基礎(chǔ)上，動(dòng)員學(xué)生參加人社部職業(yè)技能鑒定中心組織的全國計(jì)算機(jī)信息高新技術(shù)考試（建筑CAD模塊）和教育部教育管理信息中心組織的全國計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)認(rèn)證應(yīng)用工程師考試（建筑設(shè)計(jì)方向），通過考試檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生的通過率，增強(qiáng)其專業(yè)競爭力。

3 “土木工程CAD”教學(xué)改革效果

在“土木工程CAD”教學(xué)實(shí)踐中，將以上教學(xué)改革措施應(yīng)用到課堂教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，逐步形成了一套包含課程內(nèi)容體系優(yōu)化、教材建設(shè)、習(xí)題集建設(shè)、教學(xué)方式方法改革、考核方式改革和認(rèn)證考試與課程教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)改革體系。教學(xué)實(shí)踐表明，“一人一機(jī)”的教學(xué)方式使學(xué)生由被動(dòng)的接受變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)和操作，改善了課堂教學(xué)效果；案例教學(xué)方法改變了枯燥的CAD操作命令的講解，將CAD操作與土木工程專業(yè)制圖知識結(jié)合起來，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，教學(xué)效果明顯改善；任務(wù)引導(dǎo)型的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法使學(xué)生在上機(jī)過程中有了明確的目標(biāo)和方向，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力；綜合評估的考核方式調(diào)動(dòng)了學(xué)生動(dòng)手操作的積極性，一年來的教學(xué)考核成績表明，這種考核方式能客觀的反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也為任課教師提供了客觀的教學(xué)信息，有利于推進(jìn)教學(xué)改革與實(shí)踐。通過積極動(dòng)員和認(rèn)真輔導(dǎo)，大多數(shù)學(xué)生參加了相關(guān)認(rèn)證考試，通過率在90%以上。由于教學(xué)效果的改善，課程的教學(xué)氛圍更加融洽，教與學(xué)中的問題被提出來并及時(shí)得到解決，真正促進(jìn)了教學(xué)相長。

4 結(jié)束語

“土木工程CAD”課程在土木工程專業(yè)中占有重要地位，課程的教學(xué)改革對于提高學(xué)生利用CAD軟件繪制專業(yè)圖紙能力，提高學(xué)生的專業(yè)競爭力具有重要意義。隨著土木工程技術(shù)的發(fā)展，土木工程專業(yè)相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的更新，CAD軟件的不斷升級，“土木工程CAD”課程的教學(xué)改革需要不斷深入，以更好的改善課程的教學(xué)效果，使學(xué)生具備良好的工程制圖能力，為學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)后的工作奠定良好的土木工程CAD制圖技能基礎(chǔ)。

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