水利水電工程專業計算機繪圖課程授課探索與實踐

孫旭曙　李洋波　徐夢羆

摘 要： 計算機繪圖已成為一種重要的現代化繪圖工具，也是工科類學生必須掌握的一項重要的專業技能和必備素質。在教學活動中，選擇合適的學習方法、優化學習內容、改進教學與考核方法，可使學生較好地掌握計算機繪圖的基本知識和操作，并繪制滿足要求的工程圖樣，有助于學生更好地完成課程設計和畢業設計，為從事本專業工作打下堅實的基礎。

關鍵詞： 水利水電工程 計算機繪圖 授課內容 教學方法 考核方法

水利工程圖學主要包括三部分內容，即畫法幾何、工程制圖和計算機繪圖[1，2]。畫法幾何和工程制圖與工程專業緊密結合，對培養工程技術人員的識圖、繪圖、空間思維能力有重要作用。隨著計算機技術和計算機圖形學的發展，傳統手工制圖已被計算機繪圖取代，并且已成為一種現代化繪圖工具，也是工科類學生必須掌握的一項專業技能和必備素質[3]。如何使學生熟練應用計算機繪圖軟件，繪制符合制圖標準、表達正確、標注完整的工程圖樣，是圖學教師和工程類學生共同追求的目標，也是工程類單位對新進員工的要求。

美國Autodesk公司開發的AutoCAD軟件是出現最早、發展最快、市場占有率最高的繪圖軟件，被廣泛應用于電子、機械、建筑、水利、廣告等領域[4，5]，同時，AutoCAD軟件繪圖被高校納入到工科教學體系中。通過對往屆學生制圖作業、課程設計、畢業設計等的調查分析，發現均存在較多問題。通過系統地學習Autodesk繪圖軟件，學生掌握計算機繪圖的基本知識和操作，并繪制符合要求的工程圖樣，提高學生的自身專業技能。筆者主要探討了Autodesk繪圖軟件的學習方法、授課內容、教學方法和考核方法四方面內容。

1.AutoCAD繪圖軟件的學習方法

AutoCAD軟件是一種新的繪圖工具，要通過由易到難、由淺到深、循序漸進的方式學習，可采取以下學習方法和步驟：

（1）掌握基本繪圖命令和編輯命令。首先應熟練掌握基本繪圖命令和編輯命令的基本操作。其次應區分不同命令的差異，不同的繪圖環境選擇不同的命令。比如使用直線（Line）、多段線（Pline）、構造線（Xline）、射線（Ray）、多線（Mline）均可繪制直線，但繪制直線使用頻率最高的是直線和多段線命令，構造線和射線命令多用于繪制輔助線，多線命令用于繪制多條平行直線。

（2）掌握基本設置。在作圖之前進行設置，比如單位精度、圖層、線寬、線型、文字樣式、標注樣式等，可建立圖形樣板文件，即另存為*.dwt格式文件，新建圖形文件時可直接打開設定好的樣板文件；或者使用設計中心工具，可將原圖形中的任何設置拖動到當前圖形中，避免重復設置。

（3）掌握正交模式、對象捕捉、對象捕捉追蹤、極軸追蹤等功能，使繪圖尺寸準確，畫圖到位，提高作圖精度。

（4）掌握AutoCAD軟件的作圖原則。第一，作圖步驟：設置圖幅→設置單位及精度→建立圖層→設置文字樣式和標注樣式→繪圖。第二，按照設計建筑物實際長度繪圖，即繪圖比例為1：1，便于后期圖形編輯、修改，避免產生錯誤。第三，繪圖過程遵循“少畫多編”的原則，充分利用AutoCAD強大的修改和編輯功能，提高繪圖效率。

（5）與實際應用相結合，不孤立地學習單個命令，從全局的角度掌控整個繪圖過程，培養獨立繪圖的能力。

2.計算機繪圖課程授課內容

AutoCAD軟件功能強大[6，8]，授課以二維繪圖（見（1）～（6））為主、三維繪圖（見（7）～（9））為輔，三維繪圖不作為考核內容，具體授課內容如下：

（1）基本操作：新建、打開、保存、退出。

（2）基本繪圖命令：直線、多段線、射線、構造線、多線、圓弧、圓、圓環、橢圓、樣條曲線、矩形、正多邊形、點、多行文字、單行文字、圖案填充、漸變色填充、表格、圖形打印。

（3）編輯和修改命令：刪除、復制、鏡像、偏移、陣列、移動、旋轉、縮放、修剪、延伸、打斷、分解、倒直角、倒圓角、合并。

（4）尺寸標注：線性、對齊、坐標、半徑、直徑、角度、圓心、基線、連續標注。

（5）高級編輯與技巧：正交模式、極軸追蹤、對象捕捉、對象捕捉跟蹤狀態、特性匹配、特性、夾點編輯、塊。

（6）定義繪圖環境：圖層、顏色設置、線性設置、線寬設置、圖形單位、文字樣式、標注樣式、表格樣式、點樣式、多線樣式、AutoCAD設計中心、樣板文件。

（7）三維繪圖設置：視圖、視口、視圖縮放、平移、三維空間坐標、三維動態觀察器、視覺樣式。

（8）三維基本繪圖命令：多段體、長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環體、棱柱面、螺旋、平面曲面、面域、拉伸、掃掠、旋轉、放樣。

（9）三維模型編輯命令：并集、差集、交集、三維移動、三維旋轉、三維對齊、三維鏡像、三維整列、渲染。

3.教學方法

（1）課堂講授與上機操作比例分配。課堂講授使學生掌握繪圖命令的功能、使用方法等基本理論知識，而上機操作使學生掌握該命令的操作方法，需要更多的時間進行練習，這個過程是對理論知識的再次學習和深入理解，有助于學生更好地掌握繪圖命令的操作。在筆者授課期間，課堂講授與上機操作課時比例為1：2，提高了學生學習的積極性和主動性。

（2）多媒體機房教學，小班授課。課堂講授與上機操作均在多媒體機房進行，將學生分配為30人的小班進行授課，這樣便于了解學生的學習情況和做好進一步的指導工作。授課期間可通過控制學生電腦，確保每位學生清楚地看到授課PPT內容和演示步驟，上機操作期間針對每位學生存在的問題進行單獨講解，深入與學生的交流，了解學生的知識掌握情況和學習的困難之處，便于教師調整授課內容和授課方法，確保教學質量。

（3）加強上機操作，提高學生的動手能力。上機操作以繪制練習題目為主，主要開展三個階段的練習。第一階段，設置單個繪圖命令可繪制的簡單題目，注明作圖過程中所需的繪圖命令，使學生逐步掌握繪圖命令及其選項的操作，尤其是坐標（相對坐標和極坐標）、長度、角度等數據的輸入，這將是后續繪圖的重要基礎。第二階段，設置多個繪圖命令或編輯命令可繪制的題目，使學生掌握采用多個命令繪制復雜圖形的方法、技巧和準確性，比如繪制任意位置直線與圓弧相切、繪制角平分線、圖形陣列等。第三階段，設置具有一定難度的圖形，通過此類題目的練習，使學生逐步培養好的作圖習慣，拿到圖形首先進行分析，其次選擇合理的作圖步驟，用最簡單的方法繪制圖形，盡量避免計算，降低作圖誤差。

（4）工程制圖與計算機繪圖相結合。此部分以繪制完整工程圖樣為目的，首先授課教師向學生講解水利工程制圖的基本知識，包括圖紙幅面、圖線及其畫法、字體、繪圖比例、尺寸標準、工程形體的表達方法、圖形打印等，其次選取難度適中的工程圖形，向學生繪圖示范，并講解繪圖所用命令及繪圖方法，使學生掌握工程圖樣的繪圖流程及表達方法。

4.考核方法

針對計算機繪圖以上機為主的授課特點，設置如下考核方法：第一，加大平時成績所占權重，設定為60%，對階段所學內容和操作進行分步考核；第二，結課后的大作業以抄繪水工建筑物圖形為考察形式，以考核繪圖知識綜合運用能力為目的。本次設定的課程考核內容和權重見下表，綜合考核成績按式（1）計算。

參考文獻：

[1]任德記.土木工程圖學[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.

[2]殷佩生，呂秋靈.畫法幾何及水利工程制圖[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]嚴勇，華紅芳.計算機繪圖實訓周的項目設置及實施[J].無錫職業技術學院學報，2009，（6）：61-63.

[4]楊海如，陳國治.《AutoCAD》課程的改革[J].無線互聯科技，2014，（10）：248.

[5]孔繁臣，黃娟.Auto CAD 2010基礎教程[M].北京：冶金工業出版社，2009.

[6]徐江華，王瑩瑩，俞大麗，等.AutoCAD 2014中文版基礎教程[M].北京：中國青年出版社，2013.

[7]莫金章，黃聲武，馬克忠.工程制圖與AutoCAD基礎[M].重慶：重慶大學出版社，2000.

[8]田明武，梁藝，曾琳.水利工程制圖與AutoCAD[M].北京：水利水電出版社，2012.