給排水科學(xué)與工程專業(yè)軟件實訓(xùn)教學(xué)的探索與實踐

海濤 張華 魏彩春 李海翔 陸燕勤 周自堅

摘 要：針對給排水科學(xué)與工程專業(yè)《專業(yè)軟件實訓(xùn)》實踐課程的現(xiàn)狀和存在的問題，結(jié)合人才培養(yǎng)方案的要求和社會的需要，提出《專業(yè)軟件實訓(xùn)》實踐課程的教學(xué)改革方式，初步探討了與課程設(shè)計相結(jié)合，融入BIM技術(shù)，項目案例教學(xué)，壓縮基本操作課時，設(shè)計課后項目作業(yè)等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：給排水專業(yè)軟件 CAD 教學(xué)改革 BIM

《專業(yè)軟件實訓(xùn)》課程是給排水科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)計劃中非常重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生熟練掌握行業(yè)常用的繪圖軟件和專業(yè)設(shè)計軟件，通過練習(xí)，強化、鞏固和豐富已學(xué)過的AutoCAD課程和專業(yè)軟件課程的內(nèi)容，結(jié)合其他專業(yè)課程及設(shè)計規(guī)范，能夠應(yīng)用軟件獨立設(shè)計和繪制圖紙，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力，為后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及工程實踐打下良好的基礎(chǔ)，切實提高其在專業(yè)工作中應(yīng)用實際能力，以適應(yīng)今后的工作。

給排水科學(xué)與工程專業(yè)涉及的專業(yè)軟件為AutoCAD、天正給排水軟件和鴻業(yè)市政管線軟件，在進(jìn)行《專業(yè)軟件實訓(xùn)》實踐之前，分別需要進(jìn)行《計算機輔助制圖AutoCAD》和《給排水專業(yè)軟件應(yīng)用》的學(xué)習(xí)，其中根據(jù)教學(xué)大綱的要求，《給排水專業(yè)軟件應(yīng)用》課程的前置課程為工程制圖、計算機輔制圖AutoCAD、建筑給水排水工程、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)?！督o排水專業(yè)軟件應(yīng)用》課程主要對天正給排水和鴻業(yè)市政管線兩種軟件進(jìn)行教學(xué)，兩種軟件均以AutoCAD軟件為平臺。其中，鴻業(yè)市政管線軟件基本涵蓋了市政管線設(shè)計的全部內(nèi)容，從地形處理到道路繪制，從平面設(shè)計到縱斷面設(shè)計，從給水、污水、雨水設(shè)計到各類管線綜合調(diào)整，從管網(wǎng)平差計算到污水雨水計算，都可以得到有效解決。天正給排水軟件主要用于室內(nèi)建筑給排水管道系統(tǒng)的設(shè)計，從平面圖繪制到系統(tǒng)圖生成均能有效提高繪圖設(shè)計的速度，并能對各類管線進(jìn)行水力計算，大大減輕了設(shè)計人員的工作量。

《專業(yè)軟件實訓(xùn)》分為兩部分，為《專業(yè)軟件實訓(xùn)1》（AutoCAD）和《專業(yè)軟件實訓(xùn)2》（天正、鴻業(yè)），實訓(xùn)1和實訓(xùn)2與相應(yīng)課程一起，分別在本科教學(xué)第四學(xué)期和第五學(xué)期開設(shè)，實訓(xùn)時間均為1周。

一、現(xiàn)狀與存在的問題

第一，專業(yè)軟件實訓(xùn)前置課程《工程制圖》的教學(xué)，根據(jù)給排水科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，在第三學(xué)期，即大二上學(xué)期開設(shè)，主要針對制圖的基本原理等進(jìn)行教學(xué)，例如點線面、三視圖等基本知識，但對制圖的規(guī)范要求等內(nèi)容涉及較少，導(dǎo)致在后續(xù)的相關(guān)課程教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對制圖標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容知之甚少，甚至有部分同學(xué)對制圖規(guī)范的要求完全不清楚，提交的繪圖成果中繪制的線型、字體、標(biāo)注等內(nèi)容五花八門，不符合制圖規(guī)范的要求，與工程設(shè)計上要求的標(biāo)準(zhǔn)化制圖要求相差甚遠(yuǎn)，這與很多工科院校AutoCAD課程教學(xué)中碰到的問題基本一致^[1]。導(dǎo)致在后續(xù)計算機輔助制圖AutoCAD和給排水專業(yè)軟件教學(xué)的過程中，還必須穿插講解相關(guān)的制圖規(guī)范的內(nèi)容，影響了課程教學(xué)計劃的實施。

第二，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)性不強，對專業(yè)軟件學(xué)習(xí)的興趣不高，沒有興趣就沒有主動學(xué)習(xí)的動力。學(xué)生還是處于為了完成練習(xí)作業(yè)，為了通過考試的被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，沒有將專業(yè)軟件當(dāng)作是今后工作的必備技能來看待，沒有意識到專業(yè)軟件對今后課程設(shè)計和工作的作用和重要性，在實訓(xùn)過程中往往出現(xiàn)互相拷貝實訓(xùn)成果和沒有按照規(guī)范進(jìn)行繪圖和輸出圖紙的情況。我們對往屆畢業(yè)生的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，很多學(xué)生均對在校期間沒有很好的學(xué)習(xí)專業(yè)軟件而感到后悔，并且根據(jù)自己在工作中碰到的問題，對專業(yè)軟件及實訓(xùn)課程的教學(xué)提出針對性的建議。

第三，因為軟件的特點，老師在教學(xué)過程中，很多時間用于講解繪圖命令、繪圖技巧，演示命令操作過程，而且專業(yè)軟件的命令眾多，學(xué)生對軟件的掌握程度不一，這就導(dǎo)致在實訓(xùn)過程中，學(xué)生對實訓(xùn)要求繪制的圖紙所采用方法的理解程度產(chǎn)生差異。專業(yè)軟件實訓(xùn)的時間為一周，實訓(xùn)成果以設(shè)計圖紙形式提交，采用的實訓(xùn)方式為：先讀圖識圖，再根據(jù)圖紙的特點，選擇不同的專業(yè)軟件進(jìn)行繪圖，例如市政道路上的給排水管道就采用鴻業(yè)市政管線軟件進(jìn)行繪圖，建筑給水排水平面圖就采用天正給排水進(jìn)行繪制。然后讓學(xué)生根據(jù)實訓(xùn)指導(dǎo)書的要求，熟悉所使用的軟件命令，對照下發(fā)的圖紙任務(wù)進(jìn)行繪制，最后繪制完成的圖紙進(jìn)行打印輸出。指導(dǎo)教師采用集中指導(dǎo)，配合分散輔導(dǎo)方式開展教學(xué)活動。這與大多數(shù)院校所采用的方式方法是一樣的^[2]，學(xué)生雖然能夠根據(jù)實訓(xùn)指導(dǎo)書的提示和方法進(jìn)行繪制圖紙，完成實訓(xùn)繪圖任務(wù)，但是往往只是照貓畫虎，沒有真正做到自己動腦思考，沒有通過實訓(xùn)訓(xùn)練找到最簡單的繪圖方法^[3]。

第四，為了給排水專業(yè)軟件應(yīng)用的課程教學(xué)和專業(yè)軟件實訓(xùn)，學(xué)校采購了相關(guān)給排水專業(yè)軟件的正版軟件，例如天正給排水軟件TN20 V2.0網(wǎng)絡(luò)版（120節(jié)點）和鴻業(yè)管立得10.0網(wǎng)絡(luò)版（120節(jié)點）。但是由于專業(yè)性質(zhì)，專業(yè)設(shè)計規(guī)范一直在更新，但是軟件因為各種原因不能及時更新升級，這就造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對部分繪圖和計算的內(nèi)容不能與最新規(guī)范進(jìn)行對應(yīng)，對學(xué)生造成困惑。而軟件的試用版本又存在各種限制，不利于學(xué)生平時自行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

第五，隨著BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，由于其具有三維可視化、信息化、協(xié)同化等諸多優(yōu)點，加之政府的推廣及廠商全方位的宣傳，雖然剛起步不久，但其完全蓋過了CAD^[4]?；贏utoCAD平臺的天正給排水軟件和鴻業(yè)市政管線軟件則不具備BIM的相關(guān)優(yōu)勢，其還是以二維制圖為主的設(shè)計計算模式。當(dāng)前，為了符合政府部門相關(guān)要求，在進(jìn)行二維設(shè)計后再進(jìn)行反向建模設(shè)計，生成BIM的模型，但是由于使用習(xí)慣、硬件設(shè)備和軟件環(huán)境要求等條件的限制，還未到直接使用基于BIM 軟件正向設(shè)計的階段，BIM和CAD還將共存很長時間。目前，給排水專業(yè)軟件應(yīng)用課程及專業(yè)軟件實訓(xùn)還未進(jìn)行BIM相關(guān)軟件Revit的教學(xué)，這對今后學(xué)生而言是一個短板，我們應(yīng)該利用BIM和CAD的優(yōu)點進(jìn)行整合并運用于教學(xué)。如何與BIM整合，需要教師基于新時代社會的需求設(shè)計新的教學(xué)思路和方法，增加Revit軟件的內(nèi)容講解^[5]。

二、解決問題方案

第一，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，應(yīng)結(jié)合專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，根據(jù)人才培養(yǎng)計劃的安排，《計算機輔助制圖AutoCAD》及《專業(yè)軟件實訓(xùn)1》是安排在第四學(xué)期，同學(xué)期有專業(yè)基礎(chǔ)課《水泵與水泵站課程設(shè)計》，改設(shè)計需要學(xué)生手繪水處理構(gòu)筑物的圖紙。第五學(xué)期，《建筑給水排水工程課程設(shè)計》需要學(xué)生根據(jù)建筑底圖確定給排水設(shè)計方案，進(jìn)行建筑給排水工程設(shè)計和繪制圖紙。根據(jù)最近幾年學(xué)生的反饋，經(jīng)過課程設(shè)計后，學(xué)生對專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)主動性大幅提高，對專業(yè)軟件的熟練程度也是加深，比經(jīng)過專業(yè)軟件課程學(xué)習(xí)和實訓(xùn)后掌握的內(nèi)容都多。這說明，學(xué)生在對專業(yè)軟件有需求的時候，會很主動的進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，今后的軟件實訓(xùn)的教學(xué)可以與課程設(shè)計相結(jié)合起來，《水泵與水泵站課程設(shè)計》手繪的圖紙可要求學(xué)生利用AutoCAD軟件進(jìn)行對照繪制;《建筑給水排水工程設(shè)計》的圖紙，可利用專業(yè)的天正給排水軟件進(jìn)行繪制，可以節(jié)省繪圖時間以及提高繪圖的效率，減輕設(shè)計計算的工作量。同時可在課程設(shè)計期間強調(diào)專業(yè)制圖規(guī)范的要求，加深學(xué)生對制圖標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識。專業(yè)軟件實訓(xùn)課教師在課程設(shè)計期間可介入課程設(shè)計過程，指導(dǎo)學(xué)生的軟件使用，解決學(xué)生存在共性問題和個性問題，與課程設(shè)計指導(dǎo)老師一起，提高學(xué)生的繪圖質(zhì)量。

第二，明確考核方式，進(jìn)行教學(xué)和考核方式的改革。針對專業(yè)軟件及實訓(xùn)課程的特點，結(jié)合專業(yè)課的繪圖要求，在上課期間應(yīng)以項目案例教學(xué)的方式進(jìn)行教學(xué)，減少和壓縮基本操作命令課時，利用PPT、微課、慕課等教學(xué)手段，將需要重點掌握的繪圖命令和方法等，讓學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。設(shè)計相應(yīng)的課后練習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生在鞏固所課堂所學(xué)知識的同時，還能完成學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)和復(fù)習(xí)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的動力。對于專業(yè)軟件實訓(xùn)成績的評定，除根據(jù)最終成果質(zhì)量和考勤外，加入提問環(huán)節(jié)，針對學(xué)生的設(shè)計提出軟件操作的問題，觀察學(xué)生操作過程，給予相關(guān)比例分?jǐn)?shù)，最終得到實訓(xùn)成績。

第三，在今后的給排水專業(yè)軟件教學(xué)中，融入BIM技術(shù)。這不單單是對教師的要求，也是今后工程設(shè)計的趨勢。軟件實訓(xùn)課教師需要提高自身的知識儲備，主動緊跟時代的潮流，提高自身技能，這樣才能更好地服務(wù)于教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，用貼近實際的工程案例，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生實際動手繪圖的能力。

結(jié)語

綜上所述，給排水專業(yè)軟件實訓(xùn)課程應(yīng)該緊隨行業(yè)發(fā)展趨勢，通過教學(xué)和考核方式的改革，與專業(yè)課程設(shè)計相結(jié)合，融入BIM技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，設(shè)計合適的課后項目作業(yè)，讓學(xué)生在完成課程設(shè)計和課后項目作業(yè)的過程中，逐步掌握專業(yè)軟件的使用方法和技巧，同時加深專業(yè)制圖規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的理解，為今后走向社會工作崗位，打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉小雷，張文華，蔣維卿.基于“卓越計劃”的環(huán)境工程《專業(yè)AutoCAD實訓(xùn)》教改初探[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2016，17，（3）：125-126.

[2]王宏，張虎.淺談AUTOCAD綜合實訓(xùn)改革[J].價值工程，2017，10：169-170.

[3]郭曉云，巴文輝，崔淑艷.AutoCAD建筑制圖實踐教學(xué)方法探索[J].科技信息，2012，34：164.

[4]楊國平，黃平，高雪.BIM時代下的建筑CAD課程教學(xué)改革[J].山西建筑，2018，44，（34）：232-233.

[5]羅美蓮.BIM技術(shù)融入CAD課程的教學(xué)改革研究[J].四川水泥，2019，9：142.

作者簡介

黃海濤（1978—），男，壯族，廣西崇左人，職稱：副教授，學(xué)歷：博士，研究方向：水污染控制。