水利水電工程專業(yè)計(jì)算機(jī)繪圖課程授課探索與實(shí)踐

孫旭曙　李洋波　徐夢(mèng)羆

摘 要： 計(jì)算機(jī)繪圖已成為一種重要的現(xiàn)代化繪圖工具，也是工科類學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)重要的專業(yè)技能和必備素質(zhì)。在教學(xué)活動(dòng)中，選擇合適的學(xué)習(xí)方法、優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)與考核方法，可使學(xué)生較好地掌握計(jì)算機(jī)繪圖的基本知識(shí)和操作，并繪制滿足要求的工程圖樣，有助于學(xué)生更好地完成課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，為從事本專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 水利水電工程 計(jì)算機(jī)繪圖 授課內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方法

水利工程圖學(xué)主要包括三部分內(nèi)容，即畫(huà)法幾何、工程制圖和計(jì)算機(jī)繪圖[1，2]。畫(huà)法幾何和工程制圖與工程專業(yè)緊密結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)工程技術(shù)人員的識(shí)圖、繪圖、空間思維能力有重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，傳統(tǒng)手工制圖已被計(jì)算機(jī)繪圖取代，并且已成為一種現(xiàn)代化繪圖工具，也是工科類學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)專業(yè)技能和必備素質(zhì)[3]。如何使學(xué)生熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件，繪制符合制圖標(biāo)準(zhǔn)、表達(dá)正確、標(biāo)注完整的工程圖樣，是圖學(xué)教師和工程類學(xué)生共同追求的目標(biāo)，也是工程類單位對(duì)新進(jìn)員工的要求。

美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的AutoCAD軟件是出現(xiàn)最早、發(fā)展最快、市場(chǎng)占有率最高的繪圖軟件，被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、建筑、水利、廣告等領(lǐng)域[4，5]，同時(shí)，AutoCAD軟件繪圖被高校納入到工科教學(xué)體系中。通過(guò)對(duì)往屆學(xué)生制圖作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)均存在較多問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)Autodesk繪圖軟件，學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)繪圖的基本知識(shí)和操作，并繪制符合要求的工程圖樣，提高學(xué)生的自身專業(yè)技能。筆者主要探討了Autodesk繪圖軟件的學(xué)習(xí)方法、授課內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法四方面內(nèi)容。

1.AutoCAD繪圖軟件的學(xué)習(xí)方法

AutoCAD軟件是一種新的繪圖工具，要通過(guò)由易到難、由淺到深、循序漸進(jìn)的方式學(xué)習(xí)，可采取以下學(xué)習(xí)方法和步驟：

（1）掌握基本繪圖命令和編輯命令。首先應(yīng)熟練掌握基本繪圖命令和編輯命令的基本操作。其次應(yīng)區(qū)分不同命令的差異，不同的繪圖環(huán)境選擇不同的命令。比如使用直線（Line）、多段線（Pline）、構(gòu)造線（Xline）、射線（Ray）、多線（Mline）均可繪制直線，但繪制直線使用頻率最高的是直線和多段線命令，構(gòu)造線和射線命令多用于繪制輔助線，多線命令用于繪制多條平行直線。

（2）掌握基本設(shè)置。在作圖之前進(jìn)行設(shè)置，比如單位精度、圖層、線寬、線型、文字樣式、標(biāo)注樣式等，可建立圖形樣板文件，即另存為*.dwt格式文件，新建圖形文件時(shí)可直接打開(kāi)設(shè)定好的樣板文件；或者使用設(shè)計(jì)中心工具，可將原圖形中的任何設(shè)置拖動(dòng)到當(dāng)前圖形中，避免重復(fù)設(shè)置。

（3）掌握正交模式、對(duì)象捕捉、對(duì)象捕捉追蹤、極軸追蹤等功能，使繪圖尺寸準(zhǔn)確，畫(huà)圖到位，提高作圖精度。

（4）掌握AutoCAD軟件的作圖原則。第一，作圖步驟：設(shè)置圖幅→設(shè)置單位及精度→建立圖層→設(shè)置文字樣式和標(biāo)注樣式→繪圖。第二，按照設(shè)計(jì)建筑物實(shí)際長(zhǎng)度繪圖，即繪圖比例為1：1，便于后期圖形編輯、修改，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤。第三，繪圖過(guò)程遵循“少畫(huà)多編”的原則，充分利用AutoCAD強(qiáng)大的修改和編輯功能，提高繪圖效率。

（5）與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，不孤立地學(xué)習(xí)單個(gè)命令，從全局的角度掌控整個(gè)繪圖過(guò)程，培養(yǎng)獨(dú)立繪圖的能力。

2.計(jì)算機(jī)繪圖課程授課內(nèi)容

AutoCAD軟件功能強(qiáng)大[6，8]，授課以二維繪圖（見(jiàn)（1）～（6））為主、三維繪圖（見(jiàn)（7）～（9））為輔，三維繪圖不作為考核內(nèi)容，具體授課內(nèi)容如下：

（1）基本操作：新建、打開(kāi)、保存、退出。

（2）基本繪圖命令：直線、多段線、射線、構(gòu)造線、多線、圓弧、圓、圓環(huán)、橢圓、樣條曲線、矩形、正多邊形、點(diǎn)、多行文字、單行文字、圖案填充、漸變色填充、表格、圖形打印。

（3）編輯和修改命令：刪除、復(fù)制、鏡像、偏移、陣列、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放、修剪、延伸、打斷、分解、倒直角、倒圓角、合并。

（4）尺寸標(biāo)注：線性、對(duì)齊、坐標(biāo)、半徑、直徑、角度、圓心、基線、連續(xù)標(biāo)注。

（5）高級(jí)編輯與技巧：正交模式、極軸追蹤、對(duì)象捕捉、對(duì)象捕捉跟蹤狀態(tài)、特性匹配、特性、夾點(diǎn)編輯、塊。

（6）定義繪圖環(huán)境：圖層、顏色設(shè)置、線性設(shè)置、線寬設(shè)置、圖形單位、文字樣式、標(biāo)注樣式、表格樣式、點(diǎn)樣式、多線樣式、AutoCAD設(shè)計(jì)中心、樣板文件。

（7）三維繪圖設(shè)置：視圖、視口、視圖縮放、平移、三維空間坐標(biāo)、三維動(dòng)態(tài)觀察器、視覺(jué)樣式。

（8）三維基本繪圖命令：多段體、長(zhǎng)方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體、棱柱面、螺旋、平面曲面、面域、拉伸、掃掠、旋轉(zhuǎn)、放樣。

（9）三維模型編輯命令：并集、差集、交集、三維移動(dòng)、三維旋轉(zhuǎn)、三維對(duì)齊、三維鏡像、三維整列、渲染。

3.教學(xué)方法

（1）課堂講授與上機(jī)操作比例分配。課堂講授使學(xué)生掌握繪圖命令的功能、使用方法等基本理論知識(shí)，而上機(jī)操作使學(xué)生掌握該命令的操作方法，需要更多的時(shí)間進(jìn)行練習(xí)，這個(gè)過(guò)程是對(duì)理論知識(shí)的再次學(xué)習(xí)和深入理解，有助于學(xué)生更好地掌握繪圖命令的操作。在筆者授課期間，課堂講授與上機(jī)操作課時(shí)比例為1：2，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

（2）多媒體機(jī)房教學(xué)，小班授課。課堂講授與上機(jī)操作均在多媒體機(jī)房進(jìn)行，將學(xué)生分配為30人的小班進(jìn)行授課，這樣便于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和做好進(jìn)一步的指導(dǎo)工作。授課期間可通過(guò)控制學(xué)生電腦，確保每位學(xué)生清楚地看到授課PPT內(nèi)容和演示步驟，上機(jī)操作期間針對(duì)每位學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行單獨(dú)講解，深入與學(xué)生的交流，了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況和學(xué)習(xí)的困難之處，便于教師調(diào)整授課內(nèi)容和授課方法，確保教學(xué)質(zhì)量。

（3）加強(qiáng)上機(jī)操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。上機(jī)操作以繪制練習(xí)題目為主，主要開(kāi)展三個(gè)階段的練習(xí)。第一階段，設(shè)置單個(gè)繪圖命令可繪制的簡(jiǎn)單題目，注明作圖過(guò)程中所需的繪圖命令，使學(xué)生逐步掌握繪圖命令及其選項(xiàng)的操作，尤其是坐標(biāo)（相對(duì)坐標(biāo)和極坐標(biāo)）、長(zhǎng)度、角度等數(shù)據(jù)的輸入，這將是后續(xù)繪圖的重要基礎(chǔ)。第二階段，設(shè)置多個(gè)繪圖命令或編輯命令可繪制的題目，使學(xué)生掌握采用多個(gè)命令繪制復(fù)雜圖形的方法、技巧和準(zhǔn)確性，比如繪制任意位置直線與圓弧相切、繪制角平分線、圖形陣列等。第三階段，設(shè)置具有一定難度的圖形，通過(guò)此類題目的練習(xí)，使學(xué)生逐步培養(yǎng)好的作圖習(xí)慣，拿到圖形首先進(jìn)行分析，其次選擇合理的作圖步驟，用最簡(jiǎn)單的方法繪制圖形，盡量避免計(jì)算，降低作圖誤差。

（4）工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖相結(jié)合。此部分以繪制完整工程圖樣為目的，首先授課教師向?qū)W生講解水利工程制圖的基本知識(shí)，包括圖紙幅面、圖線及其畫(huà)法、字體、繪圖比例、尺寸標(biāo)準(zhǔn)、工程形體的表達(dá)方法、圖形打印等，其次選取難度適中的工程圖形，向?qū)W生繪圖示范，并講解繪圖所用命令及繪圖方法，使學(xué)生掌握工程圖樣的繪圖流程及表達(dá)方法。

4.考核方法

針對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖以上機(jī)為主的授課特點(diǎn)，設(shè)置如下考核方法：第一，加大平時(shí)成績(jī)所占權(quán)重，設(shè)定為60%，對(duì)階段所學(xué)內(nèi)容和操作進(jìn)行分步考核；第二，結(jié)課后的大作業(yè)以抄繪水工建筑物圖形為考察形式，以考核繪圖知識(shí)綜合運(yùn)用能力為目的。本次設(shè)定的課程考核內(nèi)容和權(quán)重見(jiàn)下表，綜合考核成績(jī)按式（1）計(jì)算。

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