應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)AutoCAD課程設(shè)計探討
應(yīng)用型本科應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力,AutoCAD不僅是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,還是一門實踐性很強的課程。因此,應(yīng)結(jié)合AutoCAD在土木工程行業(yè)中的使用特點,從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)模式設(shè)計、教學(xué)方法設(shè)計等方面進行AutoCAD課程設(shè)計,使其適合于應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)的CAD的教學(xué)。
土木工程是一門古老的學(xué)科,已經(jīng)取得了巨大的成就。隨著人類對更加舒適的生存環(huán)境的追求,土木工程必將取得更大的發(fā)展。“十五”規(guī)劃明確要求在2020年前要努力完成公路主骨架包括總長約3.5萬公里、縱貫東西和橫跨南北的“五縱七橫”12條主要由高等級公路組成的國道主干線。由此可見,土木工程的發(fā)展逐步向大規(guī)模、短時間、高技術(shù)的方向發(fā)展,傳統(tǒng)的手工制圖模式已經(jīng)不能適應(yīng)目前土木工程發(fā)展的需要了。
一、土木工程專業(yè)AutoCAD課程介紹
CAD即計算機輔助設(shè)計,是指運用計算機系統(tǒng)輔助一項設(shè)計的建立、繪制、修改、分析和優(yōu)化的過程。AutoCAD軟件是應(yīng)用最為廣泛的CAD軟件之一,不僅功能強大、易學(xué)易用、界面人性化,而且具有開放型結(jié)構(gòu)。因此在AutoCAD的基礎(chǔ)上,二次開發(fā)了許多適應(yīng)于中國技術(shù)人員使用的專業(yè)軟件,比如天正CAD、中望CAD、理正CAD、湘源控規(guī)CAD等。這些二次開發(fā)的制圖軟件廣泛應(yīng)用在中國建筑行業(yè),由于它們都是在AutoCAD基礎(chǔ)上二次開發(fā)得到的,所以只要掌握了AutoCAD的使用方法,這些專業(yè)性更強的軟件就很好掌握。土木工程專業(yè)的應(yīng)用型本科生必須能夠熟練使用本專業(yè)的制圖軟件。土木工程本科專業(yè)的學(xué)制一般為四年,這四年中不可能把所有和專業(yè)相關(guān)的制圖軟件都講授一遍,因此掌握最基本的AutoCAD制圖軟件非常重要。根據(jù)應(yīng)用型本科的特點,應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)AutoCAD課程教學(xué)目標為:通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握基本的AutoCAD技術(shù)及其在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用,能夠熟練使用AutoCAD繪制符合房屋建筑制圖規(guī)范的建筑、結(jié)構(gòu)施工圖,了解在AutoCAD基礎(chǔ)上二次開發(fā)得到的天正CAD、中望CAD等。
二、土木工程專業(yè)AutoCAD課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
現(xiàn)代工程涉及的專業(yè)面廣、綜合性強、知識更新快,不但需要工程科技人員充分發(fā)揮個體的探索精神和拼搏精神,更需要發(fā)揮團隊的協(xié)作精神。AutoCAD系統(tǒng)龐大,命令繁多,通過課程學(xué)習(xí)要使學(xué)生在有限的學(xué)時里掌握AutoCAD繪制建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖的方法,同時要注意培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力和應(yīng)用創(chuàng)造能力。AutoCAD課程教學(xué)內(nèi)容一般包括AutoCAD基本操作、二維圖形繪制命令、修改命令、文字和尺寸標注、環(huán)境設(shè)置等內(nèi)容。要求教師根據(jù)教學(xué)中存在的一些問題,對教學(xué)內(nèi)容進行改革。
(一)以解決問題為出發(fā)點設(shè)計教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)土木工程的專業(yè)特點,在設(shè)計AutoCAD課程教學(xué)內(nèi)容時,不僅要求學(xué)生掌握AutoCAD的基本知識,更重要的是能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在土木工程專業(yè)上。通常AutoCAD在組織教學(xué)內(nèi)容時都是按部就班地從繪圖命令、修改命令這些基礎(chǔ)學(xué)起,最后再將這些命令應(yīng)用到相關(guān)專業(yè)中去,這不僅需要占用大量課時,而且學(xué)生學(xué)習(xí)起來也覺得繁雜無趣。因此,在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時,充分考慮到土木工程專業(yè)的特點,以解決問題為出發(fā)點講授AutoCAD命令,這樣就大大減少了學(xué)時,同時也使學(xué)生真正掌握了AutoCAD在土木工程中的應(yīng)用。在組織教學(xué)內(nèi)容時,以圖框、樓梯口、窗立面圖、配筋圖、樓梯間詳圖、建筑平面圖、建筑立面圖等問題為單位,要求學(xué)生通過AutoCAD解決問題,可以使學(xué)生更快地將AutoCAD應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域中。
通過解決問題的方式,使學(xué)生很快學(xué)會運用AutoCAD繪制專業(yè)圖紙,同時也提高了學(xué)生閱讀工程圖紙的能力。
(二)結(jié)合制圖標準設(shè)計教學(xué)內(nèi)容
土木工程專業(yè)第一學(xué)期就開設(shè)了建筑制圖課程,但專業(yè)課、課程設(shè)計還沒有開設(shè),學(xué)生繪圖時對制圖標準不夠熟悉,常常會出現(xiàn)繪制出的圖紙線條粗細不分、字體樣式、字號大小隨意、尺寸標注不規(guī)范等問題。因此,在AutoCAD教學(xué)內(nèi)容中有必要加入制圖標準的知識,比如圖紙的圖框、圖簽、比例、線寬、常用字體等。在教學(xué)中反復(fù)強調(diào)繪圖的規(guī)范性,結(jié)合房屋建筑制圖統(tǒng)一標準(GB/T 50001-2001)和建筑制圖標準(GB/T 50104-2001)中的有關(guān)規(guī)定,增強學(xué)生AutoCAD與工程制圖知識及規(guī)范緊密結(jié)合的意識。表1、表2以尺寸標注、文字樣式為例,要求學(xué)生按照制圖標準設(shè)置尺寸標注樣式和文字樣式。
表1 設(shè)置標注樣式
表2 設(shè)置文字樣式
(三)簡單介紹CAD三維命令
目前,計算機三維建筑表現(xiàn)充斥著建筑行業(yè),無論從規(guī)劃、施工、管理都有著計算機三維建筑表現(xiàn)的身影。因此,在CAD課程中僅僅介紹二維命令已經(jīng)不能滿足需要,在有限課時的前提下應(yīng)簡單介紹一些三維命令,使學(xué)生對計算機三維建筑表現(xiàn)有初步了解。今后也可以通過選修課或者學(xué)生自學(xué)的方式,讓有興趣學(xué)習(xí)計算機三維建筑表現(xiàn)的學(xué)生打下基礎(chǔ)。計算機建筑表現(xiàn)主要包括建筑效果圖、建筑動畫、虛擬現(xiàn)實VR和建筑信息模型BIM。不管是哪種類型,建筑建模都是必須的,學(xué)生在CAD二維繪圖的基礎(chǔ)上,可以通過CHPROP命令使得二維圖形產(chǎn)生高度變?yōu)槿S模型。除了可以使用AutoCAD建模外,3dsMax、SketchUp等軟件都能夠建模,通過向?qū)W生介紹各個軟件的功能和相互之間的聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鼓勵學(xué)生課下努力自學(xué)。筆者通過對2010年、2011年畢業(yè)的本科學(xué)生就業(yè)情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn),會使用三維軟件是找到理想工作的敲門磚,有不少會使用三維軟件的土木工程專業(yè)學(xué)生在工作之初就是做建筑、橋梁三維表現(xiàn),后來再轉(zhuǎn)到施工圖設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計中去。
三、土木工程專業(yè)AutoCAD課程教學(xué)的模式與方法設(shè)計
由于AutoCAD是一門實踐性很強的課程,但又不同于計算機培訓(xùn),因此理論和實踐要統(tǒng)一,要緊密結(jié)合。在課程安排上,建議小班機房上課,每班人數(shù)控制在50人以內(nèi),結(jié)合教學(xué)軟件,教師演示與學(xué)生上機穿插進行,可以使學(xué)生在看過教師的演示后馬上實踐,更快更好地掌握命令。高校擴招后,硬件設(shè)施明顯跟不上學(xué)生增長速度,表現(xiàn)在AutoCAD課程方面,機房緊張、電腦不夠用、實驗教師少的問題比較突出。AutoCAD課程學(xué)時一般較少,在32個學(xué)時左右,8周左右課程就可以結(jié)束。因此,安排課程時可以將一學(xué)期再細分為上下兩個小學(xué)期,有的班級在上學(xué)期上課,有的班級在下學(xué)期上課,這樣就解決了機房緊張和教師人數(shù)不夠的問題。另外,筆者在AutoCAD教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生在學(xué)習(xí)AutoCAD時遇到的一個障礙就是計算機應(yīng)用的問題,雖然現(xiàn)在計算機普及率很高,但仍有部分學(xué)生很少甚至沒有接觸過計算機,教師不得不在講授AutoCAD時還要向?qū)W生介紹計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識。但是對于計算機使用比較熟練的學(xué)生來說又沒有意義。因此,在課程安排上,AutoCAD
課程可以根據(jù)學(xué)生的計算機程度分級教學(xué),而不是按班教學(xué)。在實施分級教學(xué)時,既根據(jù)學(xué)生的計算機基礎(chǔ)成績分成A、B兩個等級,也讓學(xué)生根據(jù)自己的計算機應(yīng)用水平選擇等級,計算機應(yīng)用熟練的學(xué)生一個等級,計算機應(yīng)用較差的學(xué)生一個等級。這樣在教學(xué)內(nèi)容安排時就可以有所不同,盡可能使大多數(shù)學(xué)生感到課程內(nèi)容易學(xué)不乏味。
在教學(xué)方法上,由于AutoCAD實踐性強的特殊性,無論是理論教學(xué)還是上機教學(xué),都不能離開實例,這也和以解決問題為出發(fā)點的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計相呼應(yīng),并且也適應(yīng)AutoCAD的課程特點。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同,選擇合適的案例并配套適量的習(xí)題,讓學(xué)生熟練掌握AutoCAD軟件。AutoCAD課程內(nèi)容大致可以分為繪圖命令、修改命令及專業(yè)應(yīng)用三大部分,在選擇案例的時候,一定要結(jié)合建筑專業(yè)的特點。比如在學(xué)習(xí)繪圖、修改命令時,可以讓學(xué)生繪制建筑圖框、指北針、風(fēng)玫瑰、門、窗戶等建筑構(gòu)件,而不要選擇一些和建筑無關(guān)的案例。在專業(yè)應(yīng)用部分,可以遵循由易到難的原則,先準備一些簡單的建筑平面圖、立面圖,讓學(xué)生描圖;之后再準備一些存在問題的建筑平面圖、立面圖,讓學(xué)生在繪圖的過程中發(fā)現(xiàn)問題并指正,不僅鍛煉了學(xué)生的繪圖能力,同時也避免了學(xué)生今后犯同樣的錯誤;最后可以讓學(xué)生自由結(jié)合分組繪圖,模仿設(shè)計院的工作模式,讓學(xué)生了解繪圖時的工作流程。另外,通過網(wǎng)絡(luò)課程將課程中學(xué)生出現(xiàn)的共同問題總結(jié)發(fā)布,教師也可以制作一些視頻軟件上傳到網(wǎng)絡(luò),方便學(xué)生課下學(xué)習(xí)。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,課程結(jié)束后還可以舉辦AutoCAD繪圖比賽,可以分為個人競賽和團體競賽,競賽優(yōu)勝者由院系給予表彰,并推薦參加省級、國家級競賽。應(yīng)用型本科就是要“學(xué)以致用”,表現(xiàn)在土木工程AutoCAD課程方面,就要求學(xué)生能夠熟練使用AutoCAD及其二次開發(fā)的軟件繪制專業(yè)圖紙,使學(xué)生四年本科學(xué)習(xí)結(jié)束就業(yè)后,在工作中能很快上手。在此培養(yǎng)目標下,合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,將教學(xué)內(nèi)容與工程實踐相結(jié)合,再加上靈活的教學(xué)方法,肯定能培養(yǎng)出現(xiàn)代社會需要的土木工程專業(yè)人才。