整合工程制圖的計算機輔助設計CAD課程教學改革與研究

邱巧玲 張玉竹

摘 要：工程制圖課和計算機輔助設計（CAD）課是所有大專院校大工程類專業的兩門基礎課程。傳統的教學中兩門課程相對獨立、分開授課，存在很多弊端。本研究以華南農業大學園林專業的工程制圖和CAD課程教學為切入點進行教學改革，將兩門課程從師資配備，教學內容、方法與過程，課程作業內容等方面進行整合梳理，有效提高了教學的效果。該研究對完善相關專業教學體系具有借鑒意義。

關鍵詞：教學改革；計算機輔助設計；工程制圖；整合教學

1 我校工程制圖與計算機輔助設計（CAD）課程開設概況

工程制圖課和計算機輔助設計（CAD）課是所有大專院校大工程（包括工程、建筑、環境設計等）類專業的兩門基礎課程。該課程旨在進行專業相關制圖與識圖的基本訓練，課程總的教學目標是培養繪圖和閱讀工程圖樣的基本能力，使學生掌握手工繪圖技術。目前我校同時開設了這兩門專業課的有林學與風景園林院、工程學院、水利土木工程學院和藝術學院等院系的相關專業，課程面對的專業涵蓋范圍和學生人數都非常大。期中林學與風景園林學院開設這兩門課程的有風景園林、園林和城鄉規劃三個專業，占專業總數的3/7[1]。

2 工程制圖與計算機輔助設計課程內容和傳統教學特點

工程制圖課程內容包括畫法幾何、工程制圖2個部分，主要教學內容有：手工繪圖的基本技術與制圖標準的一般規定、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。

目前的教學中所采用的手段較為傳統：即在教學過程中使用多媒體向學生進行圖形繪制原理的分析和講解，在黑板上輔以圓規、三角板等教具，使用粉筆繪制圖形的實際操作方法以向學生逐步講解繪圖原理和方法，學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，按照制圖規范描制手工圖紙進行練習鞏固知識。計算機輔助設計課程著重實際演示與上機操作，按照專業工程制圖的規范和順序，以“軟件功能+應用案例”的方式帶領學生由淺入深，一步一步地掌握用CAD進行專業工程圖的繪制方法和技巧。隨著計算機軟件的不斷開發和多媒體技術的廣泛運用，利用計算機技術進行制圖已經成為社會各相關行業的普遍手段。

這兩門課程各有重點，工程制圖注重的是教習制圖的原理和方法，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學生的繪圖、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容和實際運用上存在相互交叉和促進的密切關系。在這方面對學生的培養目標是能識讀工程圖、能手工作圖以及能使用計算機軟件進行繪圖，以為后續專業課程練習及具體項目工作實踐奠定專業表達能力。

在一般的教學計劃安排中，園林工程制圖和CAD兩門課程相對獨立、分開授課。這導致兩門課程出現一部分內容重復的現象，無形中增加總課時，學生重復學習，教學效果被打折扣。根據本人和相關任課教師在園林和城市規劃專業教學中的體會：由于園林工程制圖和CAD的課程各自獨立，有些學生只對計算機繪圖感興趣，而對工程制圖持排斥態度，或者不擅長課程知識的聯系貫通，導致相當部分學生在計算機輔助設計課程中明顯表現出對制圖課程內容的生疏與遺忘。使得該兩門課的教學培養目標難以達到。

3 整合工程制圖的計算機輔助設計課程教學改革

研究發現， 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， 取得較好的效果[2]。針對傳統教學表現出來的問題與矛盾，本研究以園林專業的工程制圖和CAD教學為切入點，改革教學方法，將工程制圖與計算機輔助設計（CAD）課程內容與教學過程進行整合，構建工程制圖與CAD課程新體系，以提高教學的效果。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，協調教學內容，使彼此對各門課程所需講授、實踐、補充和完善的內容有清晰的認識和了解，合理安排各門課程的內容和順序，以使學生在課程內容和練習等方面不重復、無缺漏，提高專業基礎學習的效率和鞏固程度。

3.2 教學內容、過程和方法的整合

以專業實際應用為目的，重新選用與專業對口的教材，并對教學計劃進行相應調整和優化。在此之前所選用的教材主要針對建筑專業學生，內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《計算機輔助園林設計》作為CAD課程教材，該教材作為普通高等教育風景園林專業“十二五”規劃系列教材，編制內容及層次均按風景園林專業特點設置，極大增強了專業針對性，與課程教學要求相匹配，從教學內容方面解決了與專業結合的矛盾。在教學過程和方法上，采用理論與實踐并重， 課堂精講， 穿插上機實踐與輔導， 課后布置與課程進度相匹配的圖形繪制作業，進行反復的專業工程訓練的教學方法。

一方面，在CAD課程中講授內容全程貫穿專業實踐應用場景介紹，即結合園林工程實例教學。由教師在課堂上應用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計方法作對比，將CAD 的強大功能和優點表現出來，可以提高學生對CAD 課程學習的興趣。

另一方面，在CAD課程中利用AutoCAD軟件授課，把工程制圖（尤其是制圖規范）的內容穿插講授，使教學更加靈活。最終使學生在工程識圖、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、剖切等操作后的模型樣例打印出來，課堂進行展示及觀察，以加深學生對圖形的理解，直接而有效地培養學生的空間想象能力。而在CAD課程教學中則延續工程制圖課程講授的規范要求和演示案例，作為AutoCAD軟件的工程實例分別進行軟件演示和課堂操作，加深學生的直觀理解，使學生的三方面能力同步得到快速提高。

3.3 教學案例和課程作業的整合

結合工程實例的教學法，將專業工程案例涉及到的圖紙內容作為教學的實例，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，內容包括：總平面圖、豎向設計圖、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識圖和手繪，學習園林工程圖紙的繪制標準和手繪方法；而在CAD課程作業布置時，要求學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版成果，使教師便于通過作業檢查學生對各知識點的掌握情況，以此反饋教學的難點，找出改進的方法。

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

4 工程制圖與計算機輔助設計整合教學改革效果

4.1 提高了學生的專業學習興趣和效率

兩門課程的整合教學激發了學生的學習興趣。兩門課程內容相互貫通，前后銜接順暢，內容循序漸進，并通過統一的綜合作業運用不同制圖方法進行反復操練，學生對基本理論和基礎知識的掌握牢固扎實，同時更好的培養了空間想象力、讀圖能力及專業繪圖能力。傳統、枯燥的工程制圖頓時變得生動、有趣，有效地提高了學生的專業學習興趣和效率。

4.2 提高整體教學效率

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生進一步掌握和熟練CAD的繪圖方法和能力。兩門課程內容上也避免了重復，在減輕學生的學習負擔同時也提高了教學的效率；學生的專業技術應用和實踐能力均得到較好地培養和鍛煉，達到良好的教學效果。教學上激發了工程制圖這門傳統課程的新活力，使其在整個專業課程體系中為培養實用型人才發揮更積極的作用。

5 工程制圖與計算機輔助設計整合教學改革的意義

5.1 工程制圖與CAD課程的教學改革是一個持續、動態、循環反復和逐步完善的過程

隨著計算機技術的發展，除了CAD技術已在工程圖中普遍應用之外，其它一些更為先進和專業的軟件如Sketch up、Photoshop、3Dmax等也越來越普及加以應用，今后對制圖課程的改革也應隨著這種趨勢的發展而變化，對相關課程作進一步整合，融入不斷發展的軟件運用技術和表現方法，構建連續、完整、與時俱進、能符合實際市場人才需求的課程體系，不斷提高教學效率和人才培養質量。

5.2 有助于實用型人才培養效率的提高

將傳統的制圖內容與計算機繪圖有機地結合，不僅可以讓學生真正掌握工程制圖的精髓，使專業圖紙表達規范，還能啟發學生自主學習、快速獲得使用軟件和工具的方法；對于培養學生的自學能力、空間思維和想象、創新能力均起到重要的作用，對于提高學生專業技能、培養實用型人才具有重要的意義。

5.3 教學改革方法具有實踐可操作性及借鑒性

本次教學改革緊密結合實踐，從教學——統計——比較分析——反饋——教學的螺旋循環方法，具有很強的現實意義和可操作性。運用這種教學方法，提高了專業教學的效率，使相關專業教學環節得到更好地銜接；從學生學習成果和比較中獲得反饋信息，進一步促進了教學方法的提高和完善；以園林專業的課程教學為切入點，由點入面，其研究成果可以對開設這兩門課程的其他相關專業的教學方法起參考借鑒作用。

參考文獻：

[1]林學與風景園林學院園林專業人才培養方案.華南農業大學2015人才培養方案[M].2015：232276.

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

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