工程制圖與AutoCAD并行教學的研究與實踐

嚴晉清

摘要： 本文按章節對工程制圖與AutoCAD并行教學提出切實可行的方案，并提出了考試模式及合理的分值比例分配。

關鍵詞： 工程制圖AutoCAD并行教學

一、引言

《工程制圖》是工科類專業技術平臺課程中的一門基礎課程，其主要目的是培養學生繪制和閱讀工程圖樣的能力，而空間想象力的建立是學好工程制圖的關鍵。近年隨著多媒體教學方法的引入，CAI教學模式取得了很好的效果，但這只是對教學過程予以了改進，對學生的空間想象力的培養仍存在難以逾越的障礙。

AutoCAD是美國Autodesk公司開發的一種微機輔助設計和繪圖軟件包，現已成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD可以繪制任意二維和三維圖形，同傳統的尺規繪圖相比，其繪圖速度更快、精度更高。隨著計算機的普及，目前CAD在設計類的各行業已廣泛而全面地代替了尺規繪圖，新形勢要求高等學校工科類各專業的學生必須熟練掌握計算機繪圖。

二、并行教學模式的提出

由于AutoCAD是在《工程制圖》的理論及標準下開發出來的繪圖軟件，因此多年來二者在教學中不是處于從屬地位就是各自獨立，事實表明這兩種教學模式均存在無法滿足教學目標的弊病。如何讓有限的課時最大限度地滿足教學，使學生在學習AutoCAD繪圖的過程中提高工程形體的構形能力，多面投影視圖的分析能力，組合體圖形的二、三維空間轉換能力，同時讓AutoCAD的繪制過程在工程制圖的理論指導下得以快速準確清晰的表達，已經成為許多院校在《工程制圖》和《AutoCAD》教學實踐中重點研究和探討的課題。并行教學是指同一學期由同一教師，根據兩門課的教學目標及教學內容進行合理調整，教學所需課時合理分配，達到二者優勢互補的一種教學方法。

三、并行教學方案的設定及實施

筆者以多年《工程制圖》理論教學的經驗及多年AutoCAD軟件繪圖及教學的實踐，利用學校強大的實驗室軟硬件設備嘗試了在同一學期獨自完成一個教學班的兩門課的教學，并初步形成切實可行的教學方案及考試模式。現以所授兩門課程教材為例，將并行教學方案的設定及實施介紹如下。

（一）工程制圖的教學內容

工科類專業工程制圖培養學生的四個能力：構形、表達、讀圖、繪圖；三種技能：徒手繪圖、尺規繪圖、計算機繪圖（此為近年新增加的技能）。筆者授課的教材是同濟大學建筑制圖教研室編著的《土建工程制圖》，教學內容有：制圖的基本知識和基本技能、正投影原理、投影制圖、房屋建筑圖、房屋結構圖、室內給排水工程圖等。

（二）AutoCAD的教學內容

AutoCAD的教材很多，基于我校實驗室的硬件配置選擇了AutoCAD2007版本作為教學內容，輔助教材選用的是北京大學出版社的《土木工程計算機繪圖》，內容有：AutoCAD概述、二維圖形的繪制、二維圖形的修改、工程圖形的環境設置、圖案填充與文本注寫、圖塊及屬性，尺寸標注、正投影圖和軸測圖的繪制、建筑施工圖的繪制、三維建模基礎等。

（三）并行教學方案的設定及實施

工程制圖教學中的各個知識點環環相扣，已形成不容打亂的經典體系，所以在并行教學的方案設定中是以工程制圖課程的教學體系為主線，穿插融入AutoCAD的教學內容，以確保在有限的課時內達到教學目標。

1.制圖的基本知識和基本技能

該章的重點內容是制圖基本規格，難點是平面圖形的作圖及尺寸注法。

（1）制圖基本規格的內容是國家標準《技術制圖》及《房屋建筑制圖統一標準》（GB/T50001-2001）中的規定，有著語言語法的稱謂。在傳統教學中需要同學們強化記憶，由于這部分內容重要、量大卻又枯燥難記憶，往往在學期結束學生也不能完全掌握。引入AutoCAD工程圖形的環境設置即可有效解決這一難題。方案是工程制圖的這部分內容以CAI課件予以教授，然后講授AutoCAD內容，包括AutoCAD概述、工程圖形的繪圖環境設置、二維圖形的直線類對象繪制、相應的二維修改，并留有2課時的上機操作，操作內容是圖形界限的設置、單位設置、圖層設置及各層的圖元特性選擇，同時指定一種圖紙幅面按尺寸繪制圖框及標題欄，并將圖形中常見的線型在相應的圖層中繪制。

（2）平面圖形的作圖及尺寸注法，這部分內容是尺規繪圖的基礎，幾何作圖部分可直接插入AutoCAD圓弧類對象的繪制內容及相應的修改進行講授，并安排2個課時的上機操作。平面圖形畫法及平面圖形的尺寸注法則先將尺寸基準及選取，兩類尺寸——定形和定位尺寸，以及由此生成的三種線段——已知線段、中間線段、連接線段和畫圖步驟以CAI課件講授，然后插入AutoCAD的教學，內容是以實例介紹二維圖形的繪制、修改、標注樣式設置及尺寸標注，并安排5個課時的上機操作，內容是習題集上需用尺規繪制的大作業用AutoCAD軟件繪制，并作為第一次課程作業進行量化考核。

2.正投影原理

正投影原理是工程制圖的投影理論基礎，它是運用正投影原理在平面上正確地圖示空間幾何形體的手段，目的是培養并建立空間概念。該部分難點是特殊位置平面的投影特性應用，由于在實際的工程形體中，一般位置的平面幾乎見不到，而具有投影面垂直面的形體較多，投影面垂直面在另兩個投影圖上的縮小相似形的判斷顯得尤為重要。為給讀圖打下基礎，插入AutoCAD的三維建模教學，利用拉伸、剖切繪制含有投影面垂直面的實例進行演示，以給予同學們直觀的印象。

3.投影制圖

該章重在使學生建立二維平面圖形與三維空間物體之間的聯系。重點內容是三視圖的形成及三等規律、六面基本視圖與輔助視圖的內容及應用、讀圖的基本知識及基本要領；讀圖的基本方法；各種剖視圖的畫法及組合體尺寸標注方法。難點則是畫圖與讀圖。本章教學方案是重點內容以CAI課件予以講授，難點內容并行插入AutoCAD教學，內容有圖案填充與文本注寫、正投影圖和軸測圖的繪制及增加了二維平面圖形轉三維模型的作圖方法。例如三視圖的平面圖與左側立面圖寬相等在傳統教學的學生作業中表現出錯誤較多，插入AutoCAD軸測圖的教學可以使學生在繪制過程中清晰理解這一概念。又如讀圖的方法之一是補缺線，教學中筆者利用AutoCAD圖層的開啟和關閉功能，將實例預先利用AutoCAD繪好，將欲補的線條單獨繪制在一層上，先引導學生建立各視圖間的對應關系，找疑點，最后打開關閉的圖層給出答案。而二維平面圖形轉三維模型教學內容的增加，使同學們對讀圖的基本要領和基本方法有了更進一步的理解，對建立二維與三維之間的聯系有極大的幫助。最后安排9個課時的上機操作，并選擇習題集上三道有代表性的習題用AutoCAD軟件繪制作為第二次課程作業進行量化考核（筆者選擇的分別是以軸測圖繪制六面基本視圖并標注尺寸、將習題集上的三視圖準確度量標注尺寸后繪制三視圖及軸測圖、將該三視圖轉變為三維模型并渲染）。

4.房屋建筑圖

從該章開始進入專業圖的教學，本章重點是建筑圖的識讀及繪制，這就要求學生在掌握建筑施工圖的內容、用途、房屋建筑圖的圖示特點、建筑施工圖的有關規定（《房屋建筑制圖統一標準》GB50001-2010）后，對現實的工程圖樣具備識讀及繪制能力，由于識讀的內容可以在繪制中加深理解，因此在教學中加大了AutoCAD繪制建筑圖的比重，內容有多線設置及繪制、圖塊及屬性，土木工程圖形的尺寸標注、建筑施工圖的繪制，并選擇某建筑的底層平面圖作為期末考核AutoCAD繪制的大作業。該章只設置了6課時的上機時間，大作業讓同學們利用業余時間繪制，事實證明同學們的潛能是巨大的。

5.房屋結構圖

該章重點是識讀房屋中起承重和支撐作用的各構件詳圖、結構布置圖及工業廠房的鋼結構圖。該章方案是讀圖部分以CAI課件予以講授，對于難以讀懂的工業廠房的鋼結構插入AutoCAD三維建模邊繪制邊講解。例如圖一是某廠房的柱間支承：

圖一柱間支承

圖二西南等軸測圖和東南等軸測圖

結構雖不算復雜但由于同學們沒有型鋼的概念，難以完整的想象出具體結構。為此筆者利用AutoCAD三維建模繪制出該支撐的三維立體圖，并利用AutoCAD的圖形顯示控制及三維觀察詳細的展現各節點的結構。圖二是AutoCAD繪制的柱間支承的西南等軸測圖和東南等軸測圖。該章最后設置了4課時的上機操作，練習繪制三維實體造型。

6.室內給排水工程圖

該章教學內容主要是給排水平面圖、系統圖的識讀。教學方案主要是以CAI課件予以講授，但由于各管路的管道系統在空間轉折較多，上下交叉重疊，因此管道系統圖一般用軸測圖進行表達，而軸測圖在第三章已經實戰練習過，因此本章只設置了2課時的上機操作，內容是將習題集上的水箱管道的管道系統圖利用AutoCAD繪制。

四、并行教學模式的考試方案

將尺規作圖筆試與計算機繪圖技能考核相結合，作為并行教學后的考核方法，原則上那些現實工作中即時用到的內容，如尺寸標注的四要素、投影的三等規律，看二視補三視，鋼筋的標注及鋼筋的等級、標高及建筑圖和結構圖的內容表達等可作為筆試內容，而將實際的工程圖形作為上機考核內容，分值比例是期末考核80%+課程作業20%；而期末考核中尺規筆試占60%，AutoCAD繪制大作業占40%。這一考核方式將同學們從學以致考轉變為學以致用，一方面使得學生明白，學習的目的是為了學會和掌握適應新環境下社會需求的知識和技能。另一方面，也能綜合測驗學生的手工繪圖和計算機作圖兩項基本技能。

五、教師在教學中應注意的問題

并行教學的主旨是利用兩門課的優勢互補而把AutoCAD作為繪圖工具及輔助讀圖工具貫穿于整個工程制圖教學中，由于AutoCAD功能強大，命令繁多，版本每年都更新，因此教師在教學中應注意。

（一）AutoCAD版本的選擇

AutoCAD版本不宜用最新的，應選擇社會上用得最廣泛的即最流行的版本，并且是與學校硬件設備相匹配的版本。

（二）理論教學與實踐教學相結合

理論教學是基礎，實踐環節是知識再現的途徑，也是加深理解理論知識的手段，所以除了課堂安排的上機操作外，課后的練習同樣重要。

（三）加強徒手繪圖能力

這就需要教師做個有心人，多收集實際中的工程形體，教學中引導學生讀懂圖后，要求學生徒手繪出，而后作為課后練習題利用AutoCAD予以繪制。

（四）尺規繪圖需掌握要領

尺規繪圖不做重點要求，但需熟練掌握圓規、三角尺的配合作圖，可以選擇一定量的習題讓學生鍛煉，因為這一過程有利于訓練學生一絲不茍的工作作風。

參考文獻：

[1]戴立玲，盧章平.工程圖學與基本CAD應用技術融入式教學體系的研究探討.工程圖學學報，2006（6）.

[2]倪化秋，宿翠霞.制圖與CAD課程教學的現狀與對策.山東水利職業學院院刊，2008（2）.