給排水科學與工程專業軟件實訓教學的探索與實踐

海濤 張華 魏彩春 李海翔 陸燕勤 周自堅

摘 要：針對給排水科學與工程專業《專業軟件實訓》實踐課程的現狀和存在的問題，結合人才培養方案的要求和社會的需要，提出《專業軟件實訓》實踐課程的教學改革方式，初步探討了與課程設計相結合，融入BIM技術，項目案例教學，壓縮基本操作課時，設計課后項目作業等方式，激發學生的學習興趣。

關鍵詞：給排水專業軟件 CAD 教學改革 BIM

《專業軟件實訓》課程是給排水科學與工程專業本科教學計劃中非常重要的實踐性教學環節，其目的是使學生熟練掌握行業常用的繪圖軟件和專業設計軟件，通過練習，強化、鞏固和豐富已學過的AutoCAD課程和專業軟件課程的內容，結合其他專業課程及設計規范，能夠應用軟件獨立設計和繪制圖紙，培養學生實際動手能力，為后續的課程設計、畢業設計及工程實踐打下良好的基礎，切實提高其在專業工作中應用實際能力，以適應今后的工作。

給排水科學與工程專業涉及的專業軟件為AutoCAD、天正給排水軟件和鴻業市政管線軟件，在進行《專業軟件實訓》實踐之前，分別需要進行《計算機輔助制圖AutoCAD》和《給排水專業軟件應用》的學習，其中根據教學大綱的要求，《給排水專業軟件應用》課程的前置課程為工程制圖、計算機輔制圖AutoCAD、建筑給水排水工程、給水排水管網系統。《給排水專業軟件應用》課程主要對天正給排水和鴻業市政管線兩種軟件進行教學，兩種軟件均以AutoCAD軟件為平臺。其中，鴻業市政管線軟件基本涵蓋了市政管線設計的全部內容，從地形處理到道路繪制，從平面設計到縱斷面設計，從給水、污水、雨水設計到各類管線綜合調整，從管網平差計算到污水雨水計算，都可以得到有效解決。天正給排水軟件主要用于室內建筑給排水管道系統的設計，從平面圖繪制到系統圖生成均能有效提高繪圖設計的速度，并能對各類管線進行水力計算，大大減輕了設計人員的工作量。

《專業軟件實訓》分為兩部分，為《專業軟件實訓1》（AutoCAD）和《專業軟件實訓2》（天正、鴻業），實訓1和實訓2與相應課程一起，分別在本科教學第四學期和第五學期開設，實訓時間均為1周。

一、現狀與存在的問題

第一，專業軟件實訓前置課程《工程制圖》的教學，根據給排水科學與工程專業的人才培養方案，在第三學期，即大二上學期開設，主要針對制圖的基本原理等進行教學，例如點線面、三視圖等基本知識，但對制圖的規范要求等內容涉及較少，導致在后續的相關課程教學中，我們發現學生對制圖標準的內容知之甚少，甚至有部分同學對制圖規范的要求完全不清楚，提交的繪圖成果中繪制的線型、字體、標注等內容五花八門，不符合制圖規范的要求，與工程設計上要求的標準化制圖要求相差甚遠，這與很多工科院校AutoCAD課程教學中碰到的問題基本一致^[1]。導致在后續計算機輔助制圖AutoCAD和給排水專業軟件教學的過程中，還必須穿插講解相關的制圖規范的內容，影響了課程教學計劃的實施。

第二，學生的主動學習性不強，對專業軟件學習的興趣不高，沒有興趣就沒有主動學習的動力。學生還是處于為了完成練習作業，為了通過考試的被動學習狀態，沒有將專業軟件當作是今后工作的必備技能來看待，沒有意識到專業軟件對今后課程設計和工作的作用和重要性，在實訓過程中往往出現互相拷貝實訓成果和沒有按照規范進行繪圖和輸出圖紙的情況。我們對往屆畢業生的問卷調查結果顯示，很多學生均對在校期間沒有很好的學習專業軟件而感到后悔，并且根據自己在工作中碰到的問題，對專業軟件及實訓課程的教學提出針對性的建議。

第三，因為軟件的特點，老師在教學過程中，很多時間用于講解繪圖命令、繪圖技巧，演示命令操作過程，而且專業軟件的命令眾多，學生對軟件的掌握程度不一，這就導致在實訓過程中，學生對實訓要求繪制的圖紙所采用方法的理解程度產生差異。專業軟件實訓的時間為一周，實訓成果以設計圖紙形式提交，采用的實訓方式為：先讀圖識圖，再根據圖紙的特點，選擇不同的專業軟件進行繪圖，例如市政道路上的給排水管道就采用鴻業市政管線軟件進行繪圖，建筑給水排水平面圖就采用天正給排水進行繪制。然后讓學生根據實訓指導書的要求，熟悉所使用的軟件命令，對照下發的圖紙任務進行繪制，最后繪制完成的圖紙進行打印輸出。指導教師采用集中指導，配合分散輔導方式開展教學活動。這與大多數院校所采用的方式方法是一樣的^[2]，學生雖然能夠根據實訓指導書的提示和方法進行繪制圖紙，完成實訓繪圖任務，但是往往只是照貓畫虎，沒有真正做到自己動腦思考，沒有通過實訓訓練找到最簡單的繪圖方法^[3]。

第四，為了給排水專業軟件應用的課程教學和專業軟件實訓，學校采購了相關給排水專業軟件的正版軟件，例如天正給排水軟件TN20 V2.0網絡版（120節點）和鴻業管立得10.0網絡版（120節點）。但是由于專業性質，專業設計規范一直在更新，但是軟件因為各種原因不能及時更新升級，這就造成學生在學習過程中對部分繪圖和計算的內容不能與最新規范進行對應，對學生造成困惑。而軟件的試用版本又存在各種限制，不利于學生平時自行學習和訓練。

第五，隨著BIM 技術的出現，由于其具有三維可視化、信息化、協同化等諸多優點，加之政府的推廣及廠商全方位的宣傳，雖然剛起步不久，但其完全蓋過了CAD^[4]。基于AutoCAD平臺的天正給排水軟件和鴻業市政管線軟件則不具備BIM的相關優勢，其還是以二維制圖為主的設計計算模式。當前，為了符合政府部門相關要求，在進行二維設計后再進行反向建模設計，生成BIM的模型，但是由于使用習慣、硬件設備和軟件環境要求等條件的限制，還未到直接使用基于BIM 軟件正向設計的階段，BIM和CAD還將共存很長時間。目前，給排水專業軟件應用課程及專業軟件實訓還未進行BIM相關軟件Revit的教學，這對今后學生而言是一個短板，我們應該利用BIM和CAD的優點進行整合并運用于教學。如何與BIM整合，需要教師基于新時代社會的需求設計新的教學思路和方法，增加Revit軟件的內容講解^[5]。

二、解決問題方案

第一，為提高學生學習的興趣，應結合專業課程的學習，根據人才培養計劃的安排，《計算機輔助制圖AutoCAD》及《專業軟件實訓1》是安排在第四學期，同學期有專業基礎課《水泵與水泵站課程設計》，改設計需要學生手繪水處理構筑物的圖紙。第五學期，《建筑給水排水工程課程設計》需要學生根據建筑底圖確定給排水設計方案，進行建筑給排水工程設計和繪制圖紙。根據最近幾年學生的反饋，經過課程設計后，學生對專業軟件的學習主動性大幅提高，對專業軟件的熟練程度也是加深，比經過專業軟件課程學習和實訓后掌握的內容都多。這說明，學生在對專業軟件有需求的時候，會很主動的進行學習。因此，今后的軟件實訓的教學可以與課程設計相結合起來，《水泵與水泵站課程設計》手繪的圖紙可要求學生利用AutoCAD軟件進行對照繪制;《建筑給水排水工程設計》的圖紙，可利用專業的天正給排水軟件進行繪制，可以節省繪圖時間以及提高繪圖的效率，減輕設計計算的工作量。同時可在課程設計期間強調專業制圖規范的要求，加深學生對制圖標準的認識。專業軟件實訓課教師在課程設計期間可介入課程設計過程，指導學生的軟件使用，解決學生存在共性問題和個性問題，與課程設計指導老師一起，提高學生的繪圖質量。

第二，明確考核方式，進行教學和考核方式的改革。針對專業軟件及實訓課程的特點，結合專業課的繪圖要求，在上課期間應以項目案例教學的方式進行教學，減少和壓縮基本操作命令課時，利用PPT、微課、慕課等教學手段，將需要重點掌握的繪圖命令和方法等，讓學生在課后進行自主學習。設計相應的課后練習內容，使學生在鞏固所課堂所學知識的同時，還能完成學習內容的總結和復習，激發學生主動學習的動力。對于專業軟件實訓成績的評定，除根據最終成果質量和考勤外，加入提問環節，針對學生的設計提出軟件操作的問題，觀察學生操作過程，給予相關比例分數，最終得到實訓成績。

第三，在今后的給排水專業軟件教學中，融入BIM技術。這不單單是對教師的要求，也是今后工程設計的趨勢。軟件實訓課教師需要提高自身的知識儲備，主動緊跟時代的潮流，提高自身技能，這樣才能更好地服務于教學，指導學生進行專業軟件的學習，激發學生的學習興趣，用貼近實際的工程案例，營造良好的學習氛圍，提高學生實際動手繪圖的能力。

結語

綜上所述，給排水專業軟件實訓課程應該緊隨行業發展趨勢，通過教學和考核方式的改革，與專業課程設計相結合，融入BIM技術，根據學生的學習能力，設計合適的課后項目作業，讓學生在完成課程設計和課后項目作業的過程中，逐步掌握專業軟件的使用方法和技巧，同時加深專業制圖規范和標準的理解，為今后走向社會工作崗位，打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]劉小雷，張文華，蔣維卿.基于“卓越計劃”的環境工程《專業AutoCAD實訓》教改初探[J].長春工程學院學報（社會科學版），2016，17，（3）：125-126.

[2]王宏，張虎.淺談AUTOCAD綜合實訓改革[J].價值工程，2017，10：169-170.

[3]郭曉云，巴文輝，崔淑艷.AutoCAD建筑制圖實踐教學方法探索[J].科技信息，2012，34：164.

[4]楊國平，黃平，高雪.BIM時代下的建筑CAD課程教學改革[J].山西建筑，2018，44，（34）：232-233.

[5]羅美蓮.BIM技術融入CAD課程的教學改革研究[J].四川水泥，2019，9：142.

作者簡介

黃海濤（1978—），男，壯族，廣西崇左人，職稱：副教授，學歷：博士，研究方向：水污染控制。