整合工程制圖的計算機輔助設(shè)計CAD課程教學(xué)改革與研究

邱巧玲 張玉竹

摘 要：工程制圖課和計算機輔助設(shè)計（CAD）課是所有大專院校大工程類專業(yè)的兩門基礎(chǔ)課程。傳統(tǒng)的教學(xué)中兩門課程相對獨立、分開授課，存在很多弊端。本研究以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林專業(yè)的工程制圖和CAD課程教學(xué)為切入點進行教學(xué)改革，將兩門課程從師資配備，教學(xué)內(nèi)容、方法與過程，課程作業(yè)內(nèi)容等方面進行整合梳理，有效提高了教學(xué)的效果。該研究對完善相關(guān)專業(yè)教學(xué)體系具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；計算機輔助設(shè)計；工程制圖；整合教學(xué)

1 我校工程制圖與計算機輔助設(shè)計（CAD）課程開設(shè)概況

工程制圖課和計算機輔助設(shè)計（CAD）課是所有大專院校大工程（包括工程、建筑、環(huán)境設(shè)計等）類專業(yè)的兩門基礎(chǔ)課程。該課程旨在進行專業(yè)相關(guān)制圖與識圖的基本訓(xùn)練，課程總的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)繪圖和閱讀工程圖樣的基本能力，使學(xué)生掌握手工繪圖技術(shù)。目前我校同時開設(shè)了這兩門專業(yè)課的有林學(xué)與風(fēng)景園林院、工程學(xué)院、水利土木工程學(xué)院和藝術(shù)學(xué)院等院系的相關(guān)專業(yè)，課程面對的專業(yè)涵蓋范圍和學(xué)生人數(shù)都非常大。期中林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院開設(shè)這兩門課程的有風(fēng)景園林、園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃三個專業(yè)，占專業(yè)總數(shù)的3/7[1]。

2 工程制圖與計算機輔助設(shè)計課程內(nèi)容和傳統(tǒng)教學(xué)特點

工程制圖課程內(nèi)容包括畫法幾何、工程制圖2個部分，主要教學(xué)內(nèi)容有：手工繪圖的基本技術(shù)與制圖標(biāo)準(zhǔn)的一般規(guī)定、正投影原理及簡單工程形體的一般圖示方法和尺寸注法、工程形體投影圖的閱讀、圖樣畫法。

目前的教學(xué)中所采用的手段較為傳統(tǒng)：即在教學(xué)過程中使用多媒體向?qū)W生進行圖形繪制原理的分析和講解，在黑板上輔以圓規(guī)、三角板等教具，使用粉筆繪制圖形的實際操作方法以向?qū)W生逐步講解繪圖原理和方法，學(xué)生需要購買必須的繪圖工具（如圖板、丁字尺、繪圖筆等）并熟悉使用方法，按照制圖規(guī)范描制手工圖紙進行練習(xí)鞏固知識。計算機輔助設(shè)計課程著重實際演示與上機操作，按照專業(yè)工程制圖的規(guī)范和順序，以“軟件功能+應(yīng)用案例”的方式帶領(lǐng)學(xué)生由淺入深，一步一步地掌握用CAD進行專業(yè)工程圖的繪制方法和技巧。隨著計算機軟件的不斷開發(fā)和多媒體技術(shù)的廣泛運用，利用計算機技術(shù)進行制圖已經(jīng)成為社會各相關(guān)行業(yè)的普遍手段。

這兩門課程各有重點，工程制圖注重的是教習(xí)制圖的原理和方法，而CAD則重點教授利用計算機軟件AutoCAD繪制圖形的具體方法和技巧，二者的目的都在于培養(yǎng)學(xué)生的繪圖、識圖和空間想象能力。由此可見，工程制圖和CAD這兩門課程在知識內(nèi)容和實際運用上存在相互交叉和促進的密切關(guān)系。在這方面對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是能識讀工程圖、能手工作圖以及能使用計算機軟件進行繪圖，以為后續(xù)專業(yè)課程練習(xí)及具體項目工作實踐奠定專業(yè)表達能力。

在一般的教學(xué)計劃安排中，園林工程制圖和CAD兩門課程相對獨立、分開授課。這導(dǎo)致兩門課程出現(xiàn)一部分內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象，無形中增加總課時，學(xué)生重復(fù)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果被打折扣。根據(jù)本人和相關(guān)任課教師在園林和城市規(guī)劃專業(yè)教學(xué)中的體會：由于園林工程制圖和CAD的課程各自獨立，有些學(xué)生只對計算機繪圖感興趣，而對工程制圖持排斥態(tài)度，或者不擅長課程知識的聯(lián)系貫通，導(dǎo)致相當(dāng)部分學(xué)生在計算機輔助設(shè)計課程中明顯表現(xiàn)出對制圖課程內(nèi)容的生疏與遺忘。使得該兩門課的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)難以達到。

3 整合工程制圖的計算機輔助設(shè)計課程教學(xué)改革

研究發(fā)現(xiàn)， 采取CAD課程和制圖課程相整合方法，可以從理論體系上完善CAD課程的教學(xué)， 取得較好的效果[2]。針對傳統(tǒng)教學(xué)表現(xiàn)出來的問題與矛盾，本研究以園林專業(yè)的工程制圖和CAD教學(xué)為切入點，改革教學(xué)方法，將工程制圖與計算機輔助設(shè)計（CAD）課程內(nèi)容與教學(xué)過程進行整合，構(gòu)建工程制圖與CAD課程新體系，以提高教學(xué)的效果。具體實行了以下3個“整合”：

3.1 任課教師的整合

在教師配備上，盡可能保證同一任課教師對這兩門課程進行授課。在不同任課教師進行授課的情況下，兩門課程任課教師組成大課程組，定時進行溝通，協(xié)調(diào)教學(xué)內(nèi)容，使彼此對各門課程所需講授、實踐、補充和完善的內(nèi)容有清晰的認(rèn)識和了解，合理安排各門課程的內(nèi)容和順序，以使學(xué)生在課程內(nèi)容和練習(xí)等方面不重復(fù)、無缺漏，提高專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的效率和鞏固程度。

3.2 教學(xué)內(nèi)容、過程和方法的整合

以專業(yè)實際應(yīng)用為目的，重新選用與專業(yè)對口的教材，并對教學(xué)計劃進行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化。在此之前所選用的教材主要針對建筑專業(yè)學(xué)生，內(nèi)容也多為建筑圖紙的繪制，2013年開始，采用本教研室教師主編的《計算機輔助園林設(shè)計》作為CAD課程教材，該教材作為普通高等教育風(fēng)景園林專業(yè)“十二五”規(guī)劃系列教材，編制內(nèi)容及層次均按風(fēng)景園林專業(yè)特點設(shè)置，極大增強了專業(yè)針對性，與課程教學(xué)要求相匹配，從教學(xué)內(nèi)容方面解決了與專業(yè)結(jié)合的矛盾。在教學(xué)過程和方法上，采用理論與實踐并重， 課堂精講， 穿插上機實踐與輔導(dǎo)， 課后布置與課程進度相匹配的圖形繪制作業(yè)，進行反復(fù)的專業(yè)工程訓(xùn)練的教學(xué)方法。

一方面，在CAD課程中講授內(nèi)容全程貫穿專業(yè)實踐應(yīng)用場景介紹，即結(jié)合園林工程實例教學(xué)。由教師在課堂上應(yīng)用CAD 軟件對工程實例（如園林建筑、鋪裝廣場、地形、水體和植物等）進行平、立、剖面等圖紙繪制，將手工制圖方法與計算機輔助設(shè)計方法作對比，將CAD 的強大功能和優(yōu)點表現(xiàn)出來，可以提高學(xué)生對CAD 課程學(xué)習(xí)的興趣。

另一方面，在CAD課程中利用AutoCAD軟件授課，把工程制圖（尤其是制圖規(guī)范）的內(nèi)容穿插講授，使教學(xué)更加靈活。最終使學(xué)生在工程識圖、徒手工程制圖與計算機制圖三個方面均能較為熟練掌握。在工程制圖授課時，教師把課程中需要講解的圖形先在AutoCAD軟件中建立模型，利用實驗室新購置的3D打印機將模型及對模型的旋轉(zhuǎn)、剖切等操作后的模型樣例打印出來，課堂進行展示及觀察，以加深學(xué)生對圖形的理解，直接而有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。而在CAD課程教學(xué)中則延續(xù)工程制圖課程講授的規(guī)范要求和演示案例，作為AutoCAD軟件的工程實例分別進行軟件演示和課堂操作，加深學(xué)生的直觀理解，使學(xué)生的三方面能力同步得到快速提高。

3.3 教學(xué)案例和課程作業(yè)的整合

結(jié)合工程實例的教學(xué)法，將專業(yè)工程案例涉及到的圖紙內(nèi)容作為教學(xué)的實例，選取一套完整的園林項目工程圖紙作為兩門課程的綜合作業(yè)，內(nèi)容包括：總平面圖、豎向設(shè)計圖、植物配置圖、園路和鋪裝廣場施工圖、園林建筑平、立、剖面圖等。在工程制圖課程中練習(xí)識圖和手繪，學(xué)習(xí)園林工程圖紙的繪制標(biāo)準(zhǔn)和手繪方法；而在CAD課程作業(yè)布置時，要求學(xué)生將自己在工程制圖課程中手繪的這套圖紙運用AutoCAD軟件繪制并布局打印，同時提交電子版和紙質(zhì)版成果，使教師便于通過作業(yè)檢查學(xué)生對各知識點的掌握情況，以此反饋教學(xué)的難點，找出改進的方法。

實踐證明，這是一套行之有效的方法，學(xué)生從眼、腦、手、勤四方面都得到了很好的鍛煉，學(xué)完這兩門專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)生，基本可以在假期和課余時間在一些社會實踐單位承擔(dān)繪圖員的工作，或開始擔(dān)當(dāng)教師科研項目實踐的助手。

4 工程制圖與計算機輔助設(shè)計整合教學(xué)改革效果

4.1 提高了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和效率

兩門課程的整合教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。兩門課程內(nèi)容相互貫通，前后銜接順暢，內(nèi)容循序漸進，并通過統(tǒng)一的綜合作業(yè)運用不同制圖方法進行反復(fù)操練，學(xué)生對基本理論和基礎(chǔ)知識的掌握牢固扎實，同時更好的培養(yǎng)了空間想象力、讀圖能力及專業(yè)繪圖能力。傳統(tǒng)、枯燥的工程制圖頓時變得生動、有趣，有效地提高了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和效率。

4.2 提高整體教學(xué)效率

計算機輔助制圖（CAD）可以加深理解工程制圖原理和方法，而對工程制圖的原理和方法的理解反過來又可以幫助學(xué)生進一步掌握和熟練CAD的繪圖方法和能力。兩門課程內(nèi)容上也避免了重復(fù)，在減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)同時也提高了教學(xué)的效率；學(xué)生的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用和實踐能力均得到較好地培養(yǎng)和鍛煉，達到良好的教學(xué)效果。教學(xué)上激發(fā)了工程制圖這門傳統(tǒng)課程的新活力，使其在整個專業(yè)課程體系中為培養(yǎng)實用型人才發(fā)揮更積極的作用。

5 工程制圖與計算機輔助設(shè)計整合教學(xué)改革的意義

5.1 工程制圖與CAD課程的教學(xué)改革是一個持續(xù)、動態(tài)、循環(huán)反復(fù)和逐步完善的過程

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，除了CAD技術(shù)已在工程圖中普遍應(yīng)用之外，其它一些更為先進和專業(yè)的軟件如Sketch up、Photoshop、3Dmax等也越來越普及加以應(yīng)用，今后對制圖課程的改革也應(yīng)隨著這種趨勢的發(fā)展而變化，對相關(guān)課程作進一步整合，融入不斷發(fā)展的軟件運用技術(shù)和表現(xiàn)方法，構(gòu)建連續(xù)、完整、與時俱進、能符合實際市場人才需求的課程體系，不斷提高教學(xué)效率和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5.2 有助于實用型人才培養(yǎng)效率的提高

將傳統(tǒng)的制圖內(nèi)容與計算機繪圖有機地結(jié)合，不僅可以讓學(xué)生真正掌握工程制圖的精髓，使專業(yè)圖紙表達規(guī)范，還能啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、快速獲得使用軟件和工具的方法；對于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、空間思維和想象、創(chuàng)新能力均起到重要的作用，對于提高學(xué)生專業(yè)技能、培養(yǎng)實用型人才具有重要的意義。

5.3 教學(xué)改革方法具有實踐可操作性及借鑒性

本次教學(xué)改革緊密結(jié)合實踐，從教學(xué)——統(tǒng)計——比較分析——反饋——教學(xué)的螺旋循環(huán)方法，具有很強的現(xiàn)實意義和可操作性。運用這種教學(xué)方法，提高了專業(yè)教學(xué)的效率，使相關(guān)專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)得到更好地銜接；從學(xué)生學(xué)習(xí)成果和比較中獲得反饋信息，進一步促進了教學(xué)方法的提高和完善；以園林專業(yè)的課程教學(xué)為切入點，由點入面，其研究成果可以對開設(shè)這兩門課程的其他相關(guān)專業(yè)的教學(xué)方法起參考借鑒作用。

參考文獻：

[1]林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院園林專業(yè)人才培養(yǎng)方案.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)2015人才培養(yǎng)方案[M].2015：232276.

[2]石達開.影響CAD教學(xué)效果的關(guān)鍵因素分析[J].大眾科技.2005（01）：9293.

作者簡介：邱巧玲（1977），女，講師，從事計算機輔助設(shè)計、風(fēng)景園林植物造景、城市綠地規(guī)劃等課程教學(xué)與研究工作；張玉竹（1975），女，講師，從事工程制圖、計算機輔助設(shè)計、園林建筑設(shè)計等課程教學(xué)與研究工作。