應用型本科土木工程專業AutoCAD課程設計探討
應用型本科應著重培養學生的實踐能力,AutoCAD不僅是土木工程專業的專業基礎課,還是一門實踐性很強的課程。因此,應結合AutoCAD在土木工程行業中的使用特點,從教學內容設計、教學模式設計、教學方法設計等方面進行AutoCAD課程設計,使其適合于應用型本科土木工程專業的CAD的教學。
土木工程是一門古老的學科,已經取得了巨大的成就。隨著人類對更加舒適的生存環境的追求,土木工程必將取得更大的發展。“十五”規劃明確要求在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,土木工程的發展逐步向大規模、短時間、高技術的方向發展,傳統的手工制圖模式已經不能適應目前土木工程發展的需要了。
一、土木工程專業AutoCAD課程介紹
CAD即計算機輔助設計,是指運用計算機系統輔助一項設計的建立、繪制、修改、分析和優化的過程。AutoCAD軟件是應用最為廣泛的CAD軟件之一,不僅功能強大、易學易用、界面人性化,而且具有開放型結構。因此在AutoCAD的基礎上,二次開發了許多適應于中國技術人員使用的專業軟件,比如天正CAD、中望CAD、理正CAD、湘源控規CAD等。這些二次開發的制圖軟件廣泛應用在中國建筑行業,由于它們都是在AutoCAD基礎上二次開發得到的,所以只要掌握了AutoCAD的使用方法,這些專業性更強的軟件就很好掌握。土木工程專業的應用型本科生必須能夠熟練使用本專業的制圖軟件。土木工程本科專業的學制一般為四年,這四年中不可能把所有和專業相關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。根據應用型本科的特點,應用型本科土木工程專業AutoCAD課程教學目標為:通過本課程的學習,使學生掌握基本的AutoCAD技術及其在土木工程領域中的應用,能夠熟練使用AutoCAD繪制符合房屋建筑制圖規范的建筑、結構施工圖,了解在AutoCAD基礎上二次開發得到的天正CAD、中望CAD等。
二、土木工程專業AutoCAD課程教學內容設計
現代工程涉及的專業面廣、綜合性強、知識更新快,不但需要工程科技人員充分發揮個體的探索精神和拼搏精神,更需要發揮團隊的協作精神。AutoCAD系統龐大,命令繁多,通過課程學習要使學生在有限的學時里掌握AutoCAD繪制建筑施工圖、結構施工圖的方法,同時要注意培養學生分析解決問題的能力和應用創造能力。AutoCAD課程教學內容一般包括AutoCAD基本操作、二維圖形繪制命令、修改命令、文字和尺寸標注、環境設置等內容。要求教師根據教學中存在的一些問題,對教學內容進行改革。
(一)以解決問題為出發點設計教學內容
根據土木工程的專業特點,在設計AutoCAD課程教學內容時,不僅要求學生掌握AutoCAD的基本知識,更重要的是能夠將其應用在土木工程專業上。通常AutoCAD在組織教學內容時都是按部就班地從繪圖命令、修改命令這些基礎學起,最后再將這些命令應用到相關專業中去,這不僅需要占用大量課時,而且學生學習起來也覺得繁雜無趣。因此,在設計教學內容時,充分考慮到土木工程專業的特點,以解決問題為出發點講授AutoCAD命令,這樣就大大減少了學時,同時也使學生真正掌握了AutoCAD在土木工程中的應用。在組織教學內容時,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,要求學生通過AutoCAD解決問題,可以使學生更快地將AutoCAD應用到專業領域中。
通過解決問題的方式,使學生很快學會運用AutoCAD繪制專業圖紙,同時也提高了學生閱讀工程圖紙的能力。
(二)結合制圖標準設計教學內容
土木工程專業第一學期就開設了建筑制圖課程,但專業課、課程設計還沒有開設,學生繪圖時對制圖標準不夠熟悉,常常會出現繪制出的圖紙線條粗細不分、字體樣式、字號大小隨意、尺寸標注不規范等問題。因此,在AutoCAD教學內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。在教學中反復強調繪圖的規范性,結合房屋建筑制圖統一標準(GB/T 50001-2001)和建筑制圖標準(GB/T 50104-2001)中的有關規定,增強學生AutoCAD與工程制圖知識及規范緊密結合的意識。表1、表2以尺寸標注、文字樣式為例,要求學生按照制圖標準設置尺寸標注樣式和文字樣式。
表1 設置標注樣式
表2 設置文字樣式
(三)簡單介紹CAD三維命令
目前,計算機三維建筑表現充斥著建筑行業,無論從規劃、施工、管理都有著計算機三維建筑表現的身影。因此,在CAD課程中僅僅介紹二維命令已經不能滿足需要,在有限課時的前提下應簡單介紹一些三維命令,使學生對計算機三維建筑表現有初步了解。今后也可以通過選修課或者學生自學的方式,讓有興趣學習計算機三維建筑表現的學生打下基礎。計算機建筑表現主要包括建筑效果圖、建筑動畫、虛擬現實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,學生在CAD二維繪圖的基礎上,可以通過CHPROP命令使得二維圖形產生高度變為三維模型。除了可以使用AutoCAD建模外,3dsMax、SketchUp等軟件都能夠建模,通過向學生介紹各個軟件的功能和相互之間的聯系,激發學生的學習興趣,鼓勵學生課下努力自學。筆者通過對2010年、2011年畢業的本科學生就業情況的調查發現,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學生在工作之初就是做建筑、橋梁三維表現,后來再轉到施工圖設計、結構設計中去。
三、土木工程專業AutoCAD課程教學的模式與方法設計
由于AutoCAD是一門實踐性很強的課程,但又不同于計算機培訓,因此理論和實踐要統一,要緊密結合。在課程安排上,建議小班機房上課,每班人數控制在50人以內,結合教學軟件,教師演示與學生上機穿插進行,可以使學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,硬件設施明顯跟不上學生增長速度,表現在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課程學時一般較少,在32個學時左右,8周左右課程就可以結束。因此,安排課程時可以將一學期再細分為上下兩個小學期,有的班級在上學期上課,有的班級在下學期上課,這樣就解決了機房緊張和教師人數不夠的問題。另外,筆者在AutoCAD教學中發現,學生在學習AutoCAD時遇到的一個障礙就是計算機應用的問題,雖然現在計算機普及率很高,但仍有部分學生很少甚至沒有接觸過計算機,教師不得不在講授AutoCAD時還要向學生介紹計算機應用基礎知識。但是對于計算機使用比較熟練的學生來說又沒有意義。因此,在課程安排上,AutoCAD
課程可以根據學生的計算機程度分級教學,而不是按班教學。在實施分級教學時,既根據學生的計算機基礎成績分成A、B兩個等級,也讓學生根據自己的計算機應用水平選擇等級,計算機應用熟練的學生一個等級,計算機應用較差的學生一個等級。這樣在教學內容安排時就可以有所不同,盡可能使大多數學生感到課程內容易學不乏味。
在教學方法上,由于AutoCAD實踐性強的特殊性,無論是理論教學還是上機教學,都不能離開實例,這也和以解決問題為出發點的教學內容設計相呼應,并且也適應AutoCAD的課程特點。根據教學內容的不同,選擇合適的案例并配套適量的習題,讓學生熟練掌握AutoCAD軟件。AutoCAD課程內容大致可以分為繪圖命令、修改命令及專業應用三大部分,在選擇案例的時候,一定要結合建筑專業的特點。比如在學習繪圖、修改命令時,可以讓學生繪制建筑圖框、指北針、風玫瑰、門、窗戶等建筑構件,而不要選擇一些和建筑無關的案例。在專業應用部分,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,讓學生在繪圖的過程中發現問題并指正,不僅鍛煉了學生的繪圖能力,同時也避免了學生今后犯同樣的錯誤;最后可以讓學生自由結合分組繪圖,模仿設計院的工作模式,讓學生了解繪圖時的工作流程。另外,通過網絡課程將課程中學生出現的共同問題總結發布,教師也可以制作一些視頻軟件上傳到網絡,方便學生課下學習。為了激發學生學習的積極性,課程結束后還可以舉辦AutoCAD繪圖比賽,可以分為個人競賽和團體競賽,競賽優勝者由院系給予表彰,并推薦參加省級、國家級競賽。應用型本科就是要“學以致用”,表現在土木工程AutoCAD課程方面,就要求學生能夠熟練使用AutoCAD及其二次開發的軟件繪制專業圖紙,使學生四年本科學習結束就業后,在工作中能很快上手。在此培養目標下,合理設置教學內容,將教學內容與工程實踐相結合,再加上靈活的教學方法,肯定能培養出現代社會需要的土木工程專業人才。