应用型本科土木工程专业AutoCAD课程设计探讨

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)黄河科技学院工学院 作者:杜 洁

  应用型本科应着重培养学生的实践能力,AutoCAD不仅是土木工程专业的专业基础课,还是一门实践性很强的课程。因此,应结合AutoCAD在土木工程行业中的使用特点,从教学内容设计、教学模式设计、教学方法设计等方面进行AutoCAD课程设计,使其适合于应用型本科土木工程专业的CAD的教学。

  土木工程是一门古老的学科,已经取得了巨大的成就。随着人类对更加舒适的生存环境的追求,土木工程必将取得更大的发展。“十五”规划明确要求在2020年前要努力完成公路主骨架包括总长约3.5万公里、纵贯东西和横跨南北的“五纵七横”12条主要由高等级公路组成的国道主干线。由此可见,土木工程的发展逐步向大规模、短时间、高技术的方向发展,传统的手工制图模式已经不能适应目前土木工程发展的需要了。

  一、土木工程专业AutoCAD课程介绍

  CAD即计算机辅助设计,是指运用计算机系统辅助一项设计的建立、绘制、修改、分析和优化的过程。AutoCAD软件是应用最为广泛的CAD软件之一,不仅功能强大、易学易用、界面人性化,而且具有开放型结构。因此在AutoCAD的基础上,二次开发了许多适应于中国技术人员使用的专业软件,比如天正CAD、中望CAD、理正CAD、湘源控规CAD等。这些二次开发的制图软件广泛应用在中国建筑行业,由于它们都是在AutoCAD基础上二次开发得到的,所以只要掌握了AutoCAD的使用方法,这些专业性更强的软件就很好掌握。土木工程专业的应用型本科生必须能够熟练使用本专业的制图软件。土木工程本科专业的学制一般为四年,这四年中不可能把所有和专业相关的制图软件都讲授一遍,因此掌握最基本的AutoCAD制图软件非常重要。根据应用型本科的特点,应用型本科土木工程专业AutoCAD课程教学目标为:通过本课程的学习,使学生掌握基本的AutoCAD技术及其在土木工程领域中的应用,能够熟练使用AutoCAD绘制符合房屋建筑制图规范的建筑、结构施工图,了解在AutoCAD基础上二次开发得到的天正CAD、中望CAD等。

  二、土木工程专业AutoCAD课程教学内容设计

  现代工程涉及的专业面广、综合性强、知识更新快,不但需要工程科技人员充分发挥个体的探索精神和拼搏精神,更需要发挥团队的协作精神。AutoCAD系统庞大,命令繁多,通过课程学习要使学生在有限的学时里掌握AutoCAD绘制建筑施工图、结构施工图的方法,同时要注意培养学生分析解决问题的能力和应用创造能力。AutoCAD课程教学内容一般包括AutoCAD基本操作、二维图形绘制命令、修改命令、文字和尺寸标注、环境设置等内容。要求教师根据教学中存在的一些问题,对教学内容进行改革。

  (一)以解决问题为出发点设计教学内容

  根据土木工程的专业特点,在设计AutoCAD课程教学内容时,不仅要求学生掌握AutoCAD的基本知识,更重要的是能够将其应用在土木工程专业上。通常AutoCAD在组织教学内容时都是按部就班地从绘图命令、修改命令这些基础学起,最后再将这些命令应用到相关专业中去,这不仅需要占用大量课时,而且学生学习起来也觉得繁杂无趣。因此,在设计教学内容时,充分考虑到土木工程专业的特点,以解决问题为出发点讲授AutoCAD命令,这样就大大减少了学时,同时也使学生真正掌握了AutoCAD在土木工程中的应用。在组织教学内容时,以图框、楼梯口、窗立面图、配筋图、楼梯间详图、建筑平面图、建筑立面图等问题为单位,要求学生通过AutoCAD解决问题,可以使学生更快地将AutoCAD应用到专业领域中。

  通过解决问题的方式,使学生很快学会运用AutoCAD绘制专业图纸,同时也提高了学生阅读工程图纸的能力。

  (二)结合制图标准设计教学内容

  土木工程专业第一学期就开设了建筑制图课程,但专业课、课程设计还没有开设,学生绘图时对制图标准不够熟悉,常常会出现绘制出的图纸线条粗细不分、字体样式、字号大小随意、尺寸标注不规范等问题。因此,在AutoCAD教学内容中有必要加入制图标准的知识,比如图纸的图框、图签、比例、线宽、常用字体等。在教学中反复强调绘图的规范性,结合房屋建筑制图统一标准(GB/T 50001-2001)和建筑制图标准(GB/T 50104-2001)中的有关规定,增强学生AutoCAD与工程制图知识及规范紧密结合的意识。表1、表2以尺寸标注、文字样式为例,要求学生按照制图标准设置尺寸标注样式和文字样式。

表1 设置标注样式

应用型本科土木工程专业AutoCAD课程设计探讨

表2 设置文字样式

应用型本科土木工程专业AutoCAD课程设计探讨

  (三)简单介绍CAD三维命令

  目前,计算机三维建筑表现充斥着建筑行业,无论从规划、施工、管理都有着计算机三维建筑表现的身影。因此,在CAD课程中仅仅介绍二维命令已经不能满足需要,在有限课时的前提下应简单介绍一些三维命令,使学生对计算机三维建筑表现有初步了解。今后也可以通过选修课或者学生自学的方式,让有兴趣学习计算机三维建筑表现的学生打下基础。计算机建筑表现主要包括建筑效果图、建筑动画、虚拟现实VR和建筑信息模型BIM。不管是哪种类型,建筑建模都是必须的,学生在CAD二维绘图的基础上,可以通过CHPROP命令使得二维图形产生高度变为三维模型。除了可以使用AutoCAD建模外,3dsMax、SketchUp等软件都能够建模,通过向学生介绍各个软件的功能和相互之间的联系,激发学生的学习兴趣,鼓励学生课下努力自学。笔者通过对2010年、2011年毕业的本科学生就业情况的调查发现,会使用三维软件是找到理想工作的敲门砖,有不少会使用三维软件的土木工程专业学生在工作之初就是做建筑、桥梁三维表现,后来再转到施工图设计、结构设计中去。

  三、土木工程专业AutoCAD课程教学的模式与方法设计

  由于AutoCAD是一门实践性很强的课程,但又不同于计算机培训,因此理论和实践要统一,要紧密结合。在课程安排上,建议小班机房上课,每班人数控制在50人以内,结合教学软件,教师演示与学生上机穿插进行,可以使学生在看过教师的演示后马上实践,更快更好地掌握命令。高校扩招后,硬件设施明显跟不上学生增长速度,表现在AutoCAD课程方面,机房紧张、电脑不够用、实验教师少的问题比较突出。AutoCAD课程学时一般较少,在32个学时左右,8周左右课程就可以结束。因此,安排课程时可以将一学期再细分为上下两个小学期,有的班级在上学期上课,有的班级在下学期上课,这样就解决了机房紧张和教师人数不够的问题。另外,笔者在AutoCAD教学中发现,学生在学习AutoCAD时遇到的一个障碍就是计算机应用的问题,虽然现在计算机普及率很高,但仍有部分学生很少甚至没有接触过计算机,教师不得不在讲授AutoCAD时还要向学生介绍计算机应用基础知识。但是对于计算机使用比较熟练的学生来说又没有意义。因此,在课程安排上,AutoCAD

  课程可以根据学生的计算机程度分级教学,而不是按班教学。在实施分级教学时,既根据学生的计算机基础成绩分成A、B两个等级,也让学生根据自己的计算机应用水平选择等级,计算机应用熟练的学生一个等级,计算机应用较差的学生一个等级。这样在教学内容安排时就可以有所不同,尽可能使大多数学生感到课程内容易学不乏味。

  在教学方法上,由于AutoCAD实践性强的特殊性,无论是理论教学还是上机教学,都不能离开实例,这也和以解决问题为出发点的教学内容设计相呼应,并且也适应AutoCAD的课程特点。根据教学内容的不同,选择合适的案例并配套适量的习题,让学生熟练掌握AutoCAD软件。AutoCAD课程内容大致可以分为绘图命令、修改命令及专业应用三大部分,在选择案例的时候,一定要结合建筑专业的特点。比如在学习绘图、修改命令时,可以让学生绘制建筑图框、指北针、风玫瑰、门、窗户等建筑构件,而不要选择一些和建筑无关的案例。在专业应用部分,可以遵循由易到难的原则,先准备一些简单的建筑平面图、立面图,让学生描图;之后再准备一些存在问题的建筑平面图、立面图,让学生在绘图的过程中发现问题并指正,不仅锻炼了学生的绘图能力,同时也避免了学生今后犯同样的错误;最后可以让学生自由结合分组绘图,模仿设计院的工作模式,让学生了解绘图时的工作流程。另外,通过网络课程将课程中学生出现的共同问题总结发布,教师也可以制作一些视频软件上传到网络,方便学生课下学习。为了激发学生学习的积极性,课程结束后还可以举办AutoCAD绘图比赛,可以分为个人竞赛和团体竞赛,竞赛优胜者由院系给予表彰,并推荐参加省级、国家级竞赛。应用型本科就是要“学以致用”,表现在土木工程AutoCAD课程方面,就要求学生能够熟练使用AutoCAD及其二次开发的软件绘制专业图纸,使学生四年本科学习结束就业后,在工作中能很快上手。在此培养目标下,合理设置教学内容,将教学内容与工程实践相结合,再加上灵活的教学方法,肯定能培养出现代社会需要的土木工程专业人才。

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