以競(jìng)賽促土建類學(xué)生繪圖能力提高

李富平 皇甫平

(北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院 北京 100124)

0 引言

圖學(xué)課程是土建類專業(yè)學(xué)生入學(xué)最先接觸到的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，該課重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生繪制、閱讀施工圖樣的能力[1]。為推動(dòng)北京市高校工程圖學(xué)課程教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力、創(chuàng)新能力、工程意識(shí)，北京市教委主辦“北京市大學(xué)生工程設(shè)計(jì)表達(dá)競(jìng)賽”。該競(jìng)賽反映了當(dāng)前社會(huì)對(duì)工科學(xué)生繪圖能力的需要，對(duì)課程的教學(xué)起到了很好的借鑒和引導(dǎo)作用。本文探討在工程圖學(xué)教學(xué)過程中，依托競(jìng)賽，將課上課下有機(jī)結(jié)合，從培養(yǎng)形象思維、設(shè)計(jì)表達(dá)能力出發(fā)，以賽促教，提升學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生繪圖能力[2-3]。

1 大賽考評(píng)分析

大賽涵蓋機(jī)械類、土建類，每類分別設(shè)置二維、三維，本文以土建類二維施工圖為例闡述題目設(shè)置。競(jìng)賽時(shí)間150min，題目為房屋的軸測(cè)圖，3個(gè)學(xué)生組建一團(tuán)隊(duì)，用計(jì)算機(jī)繪圖軟件共同完成建筑的施工圖，內(nèi)容包括至少2～3個(gè)平面圖、2～3個(gè)立面圖、2個(gè)剖面圖，以pdf格式輸出。從內(nèi)容上分析，重點(diǎn)考察以下4點(diǎn)。

1.1 掌握國家標(biāo)準(zhǔn)能力

所繪制的建筑施工圖，應(yīng)符合《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，圖樣的線型應(yīng)粗細(xì)分明，字體具有西文字體和工程字，尺寸標(biāo)注、漢字和數(shù)字高度應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軸網(wǎng)、標(biāo)高、樓梯等內(nèi)容的表達(dá)也應(yīng)嚴(yán)格遵守國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 具備空間思維能力

題目為房屋的一層、二層、三層、屋面軸測(cè)圖，如何看懂所給的房屋軸測(cè)圖，如何完成平立剖圖的繪制，需要學(xué)生從軸測(cè)圖中分析各部分結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，在頭腦中形成房屋內(nèi)外完整的結(jié)構(gòu)形狀，明確剖切位置，想象出房屋哪些結(jié)構(gòu)被剖切到，在剖面圖中需要表達(dá)哪些結(jié)構(gòu)，哪些結(jié)構(gòu)看不見，所有這些均需要學(xué)生具備一定的空間思維能力。

1.3 繪制施工圖的表達(dá)能力

平立剖圖需要表達(dá)的內(nèi)容很多，首先圖樣的表達(dá)應(yīng)符合投影關(guān)系。平面圖重點(diǎn)反映房屋的平面形狀和大小，以及房間、走廊、樓梯等布置，墻、柱、門窗位置等情況；立面圖主要反映房屋的外貌，其定位軸線、外墻門窗、標(biāo)高應(yīng)與平面圖一致；剖面圖是假想用平行于房屋墻面的豎直剖切平面剖開房屋，重點(diǎn)表達(dá)房屋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，其定位軸線、門窗、標(biāo)高也應(yīng)與平面圖一致。這三大圖樣應(yīng)完整表達(dá)出房屋的內(nèi)外結(jié)構(gòu)，因此需要學(xué)生具備正確的工程圖樣表達(dá)能力[4-5]。

1.4 團(tuán)隊(duì)合作能力

3人在150min內(nèi)完成平面圖、立面圖、剖面圖，3人任務(wù)不同，但各圖樣之間要符合投影關(guān)系，軸網(wǎng)一致，標(biāo)高一致，門窗的位置一致，需要3人合作，充分反映團(tuán)隊(duì)溝通能力、合作能力。

2 目前教學(xué)現(xiàn)狀

在以往教學(xué)中，施工圖這一部分教學(xué)大綱要求學(xué)生用AutoCAD軟件完成1個(gè)平面圖、1個(gè)立面圖、1個(gè)剖面圖、1個(gè)樓梯詳圖的繪制，學(xué)生作業(yè)是臨摹教材上圖樣。這種臨摹性練習(xí)，雖然在一定程度上讓學(xué)生理解國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于建筑圖樣的規(guī)定畫法，但無法發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，無法體現(xiàn)學(xué)生的空間思維能力；作業(yè)是各自完成，無法體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)的合作意識(shí)。成績以平時(shí)作業(yè)和計(jì)算機(jī)上機(jī)考核為主，考核比較單一。若給學(xué)生立體圖要求學(xué)生繪制平面圖、立面圖、剖面圖，學(xué)生所繪的平面圖常常出現(xiàn)缺少標(biāo)高、箭頭、文字、剖切符號(hào)等內(nèi)容，立面圖缺少門窗及標(biāo)高等信息，剖面圖中剖到的墻體、樓板繪制不完整，所有這些造成圖樣不規(guī)范，不能靈活運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)，都無法直接參加競(jìng)賽。

3 改變課堂教學(xué)授課模式

為提升學(xué)生的繪制能力，首先則要改變課堂上的教學(xué)模式。在教學(xué)過程中，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生綜合分析，自己梳理平面圖、立面圖、剖面圖所包含的內(nèi)容，以回答問題的方式促使學(xué)生去思考[6]。

例如，在讀一層平面圖時(shí)給出問題，讓學(xué)生看平面圖尋找答案：

(1)圖線粗細(xì)表達(dá)圖中哪些結(jié)構(gòu)？

(2)室外3道尺寸標(biāo)注了哪些內(nèi)容？

(3)窗、門的編號(hào)及定位尺寸在哪體現(xiàn)？

(4)平面圖標(biāo)高符號(hào)有幾個(gè)？含義是什么？

……

因此，教學(xué)中，要讓學(xué)生通過尋找這些問題的答案讀懂平面圖，以深刻領(lǐng)會(huì)平面圖應(yīng)包含哪些內(nèi)容。

在讀二層、三層平面圖時(shí)也給出問題，讓學(xué)生看平面圖尋找答案：

(1)不同層圖示的平面圖內(nèi)容有哪些不同？

(2)樓房層高多少？

教學(xué)中要通過這些問題讓學(xué)生明白：剖切符號(hào)、指北針、散水、室外標(biāo)高僅在一層平面圖繪制；樓梯在每層表達(dá)方法不同，從而掌握國標(biāo)對(duì)于樓梯在不同樓層的規(guī)定畫法；從一層室外臺(tái)階、二層雨棚想象室外出入口處空間結(jié)構(gòu)；從標(biāo)高不同清楚樓房的層高以及休息平臺(tái)、臺(tái)階高度等信息。這些信息的掌握，方便學(xué)生繪制立面圖和剖面圖。

在讀立面圖時(shí)給出問題:

(1)立面圖的窗戶尺寸及定位尺寸？

(2)挑檐伸出外墻是多少？

(3)室外臺(tái)階高度如何確定？

……

教學(xué)中要通過這些問題，讓學(xué)生明白立面圖主要反映房屋的高度信息，立面圖的窗與平面圖的窗定位尺寸一致，軸網(wǎng)一致。

在讀剖面圖時(shí)給出如下問題:

素質(zhì)教育發(fā)展至今，存在著諸多問題，如普通高中課程存在偏重接受知識(shí)忽視創(chuàng)新知識(shí)、偏重理論知識(shí)忽視實(shí)踐知識(shí)、偏重顯性知識(shí)忽視隱形知識(shí)等問題，造成學(xué)生總體發(fā)展水平不夠高，可持續(xù)發(fā)展能力不夠強(qiáng)；學(xué)生迫于升學(xué)壓力，身心發(fā)展受到損害，學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、生存能力、心理素質(zhì)等不能完全適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求等。發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)體系應(yīng)以素質(zhì)教育成果為基礎(chǔ)，通過豐富和完善素質(zhì)教育命題，將教育改革推向高質(zhì)量發(fā)展階段[8]。

(1)剖切平面要剖到房屋的哪些墻體？

(2)剖到的樓梯尺寸應(yīng)如何確定？

(3)層高多少？

……

教學(xué)中要通過這些問題，讓學(xué)生明白剖面圖樓梯與平面圖投影一致，軸網(wǎng)與平面圖一致，層高與平面圖、立面圖表達(dá)一致。

4 課下訓(xùn)練模式

課堂上是學(xué)生理解平面圖、立面圖、剖面圖應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容，如何靈活運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)繪制平面圖、立面圖、剖面圖，還需要課下相應(yīng)的訓(xùn)練。

4.1 軟件選擇

課下訓(xùn)練采用中望CAD軟件，該軟件可將建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件作為基本單元設(shè)計(jì)，方便高效繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)的建筑圖樣。

4.2 題目設(shè)置

按照競(jìng)賽要求，給出房屋的軸測(cè)圖，并給出具體的要求。例如，門的開啟方向、門窗表、內(nèi)外墻厚、散水寬度，樓梯僅給出參數(shù)；踏面寬、踢面高，自己設(shè)計(jì)樓梯的表達(dá)形式。以3人為團(tuán)隊(duì)，分別繪制出房屋的平面圖、立面圖、剖面圖。

課下訓(xùn)練的模式，不再是臨摹教材書上的圖樣，而是根據(jù)軸測(cè)圖自己繪制圖樣，重點(diǎn)考察學(xué)生空間思維能力和靈活運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)繪制符合要求的圖樣能力。

4.3 團(tuán)隊(duì)合作

在團(tuán)隊(duì)中，這3人首先相互商量如何確定定位軸線，是否要附加軸，選取不同，最終圖樣也有所區(qū)別；對(duì)房屋的層高、墻厚、門窗位置等信息需溝通一致。對(duì)立面圖、剖面圖而言，需要在平面圖確定軸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)墻厚尺寸畫出墻體外輪廓及墻體結(jié)構(gòu)，再根據(jù)門窗位置畫出細(xì)部。在畫的過程中，3人也可相互檢查所表達(dá)的結(jié)構(gòu)是否投影關(guān)系一致。

整個(gè)過程以學(xué)生為主體，教師處于主導(dǎo)地位，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生認(rèn)真查閱資料、 獨(dú)立思考、創(chuàng)新思維、完成任務(wù)。

5 改革考評(píng)機(jī)制

以團(tuán)隊(duì)為單位考核學(xué)生教學(xué)內(nèi)容理解。不同的團(tuán)隊(duì)對(duì)房屋施工圖采取的軸網(wǎng)編號(hào)可能有所不同，因此團(tuán)隊(duì)之間圖樣就可能有所差異；3人分工協(xié)作共同完成平立剖，每個(gè)學(xué)生所畫圖也有所不同。

因此，在考核過程中，先在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部，讓學(xué)生自己先相互判斷團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的是否有誤，然后老師再判斷團(tuán)隊(duì)的圖樣是否有誤。

圖1～圖2是對(duì)同一房屋軸測(cè)圖所采取的一層平面圖表達(dá)方案，樓梯僅給部分參數(shù)，學(xué)生自己設(shè)計(jì)表達(dá)形式。從圖1～圖2中可知，樓梯設(shè)置的結(jié)構(gòu)不同，圖1設(shè)置三跑樓梯，圖2設(shè)置雙跑樓梯；M-2門不同，圖1是雙開，圖2是單開；圖1沒有畫室外標(biāo)高、散水，圖2缺少室外臺(tái)階的箭頭。因?yàn)闃翘萁Y(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致2個(gè)團(tuán)隊(duì)的1-1剖面圖也隨之不同。

圖1 一層平面圖表達(dá)一

圖2 繪制一層平面圖表達(dá)二

6 實(shí)施效果

6.1 增強(qiáng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)

學(xué)生采用中望CAD軟件繪圖，軟件中樓梯有單跑、雙跑等多種形式，圖庫中門窗也有很多形式，采用何種形式參數(shù)化繪圖，如何快速高效完成任務(wù)，這些問題促使學(xué)生去思考、去解決，在這個(gè)思考解決過程中提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的創(chuàng)造性。

6.2 增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)

3人合作完成房屋平立剖圖，平面圖與立面圖應(yīng)投影關(guān)系一致，立面圖與剖面圖標(biāo)高應(yīng)一致，只有3人相互配合，共同商量，才能繪制出符合要求的建筑施工圖。該教學(xué)模式增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)溝通能力和合作能力。

6.3 學(xué)生的繪圖能力得以提高

通過訓(xùn)練，學(xué)生掌握了課堂上關(guān)于平立剖圖樣的要求，空間思維能力得到鍛煉，所繪的圖樣基本上符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。這幾年培訓(xùn)參賽的學(xué)生連續(xù)獲得團(tuán)體一等獎(jiǎng)的好成績，獲獎(jiǎng)可增加學(xué)生的成就感。

7 結(jié)語

本文依據(jù)競(jìng)賽對(duì)參賽學(xué)生的要求，對(duì)課堂教學(xué)及課下訓(xùn)練進(jìn)行了一些探索，將空間的思維能力訓(xùn)練貫穿課上課下，展示完整建筑施工圖的繪制過程，該方式拓寬了學(xué)生專業(yè)知識(shí)及視野，使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)國家標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)專業(yè)設(shè)計(jì)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。