建筑電氣CAD 課程教學改革及實踐

周 浩 陳 娟 孫 雯 徐朝勝 郭家穩

（安徽科技學院<電氣與電子工程學院>，安徽 蚌埠 233090）

0 引言

建筑電氣CAD 課程是安徽科技學院針對社會發展需求及適應新時期下的人才培養方案而對建筑電氣與智能化專業設置的一門專業課程。建筑電氣CAD課程不同于電氣工程專業的CAD 課程。 電氣工程專業的CAD 課程主要以計算機輔助設計軟件如AutoCAD 的繪圖命令為課程主要方向，達到可以使用AutoCAD 軟件繪制為目的，比如電氣主接線等[1]；而建筑電氣CAD 課程對設計軟件要求較高， 繪圖命令只是課程的基本要求， 最主要的目的是讓學生能夠使用AutoCAD 及相關的計算機輔助設計軟件進行建筑電氣的設計和繪制。目前的培養方案主要都是針對AutoCAD軟件進行授課，這已遠遠跟不上時代的發展[2]。隨著建筑物的體量越來越大， 普通二維CAD 繪圖無法滿足建筑物的本來需求，如復雜建筑物中不同的管線之間帶來的碰撞問題在二維圖紙下很難避免，而且這個問題越來越突出。 為解決上述問題， 帶信息的三維技術——建筑信息模型（BIM）[3]發展起來，它可以應用到設計、預算、管理等多方面。 目前，BIM 技術正日趨發展完善，其中Autodesk 公司的revit 軟件最為成熟，并且AutoCAD 軟件和Revit 軟件之間的圖紙能夠共享，這為二維模型到三維模型提供了橋梁，為建筑電氣專業的計算機輔助設計提供了新的解決方案[4]。 由此可見，建筑電氣CAD 的教學應做到以學生為中心，與時代相接軌，基于此，本文提出了建筑電氣CAD 課程的教學改革。

前北京大學校長林建華在2016 年高等教育論壇上指出：“我們的教育模式依然是以知識傳授為主要模式，學生的好奇心和創造力沒有得到充分的激發”[5]。本課程的特點是對學生實踐操作能力要求比較高， 課程教學應以實踐教學為主， 學生學習完課程應達到熟練操作AutoCAD 的要求。然而，目前部分學生沒有電腦，課下自己練習較少， 不能滿足理論教學加上機練習的需求，這也給課程教學帶來了困難，使課程教學已無法達到新形勢下的需求，因此課程教學改革迫在眉睫。

1 課程特點

安徽科技學院建筑電氣CAD 課程作為建筑電氣與智能化專業的一門核心專業課程，前期完成工程制圖及專業導論等專業課程的修讀。 本課程教學涉及軟件和技術兩部分內容，教學中應體現專業特色。 教師在學生掌握本軟件使用的基礎上，再讓學生掌握建筑電氣設計、施工、監理、預算等不同崗位的技術，這是本課程教學的目的及要求。

2 課程改革的措施

安徽科技學院一直堅持“以學生為中心，與時代相接軌”的教學理念，努力創辦高水平應用技術型大學。 為了達到此要求，本課程教學在授課安排、授課過程、授課內容和考核形式等方面進行了深入改革。

2.1 授課安排

首先是課時安排。 對于一門實踐性課程，教學應結合實際項目進行授課，課時應滿足實際要求，在我校本課程課時為48 課時， 各高校根據自身情況，以40～48 課時為宜。另外，學校還需單獨設置實訓或實踐課程，針對以應用型人才為培養目標的建筑電氣與智能化專業，這樣的課時安排并不多[6]。 其次是地點安排。 本課程是實踐性非常強的課程，需要學生多動手操作，因此在授課地點安排上，應以上機課為主，或是直接在機房授課。 機房授課，可以保證學生隨時對繪圖命令或者繪圖方法進行操作練習，實現教、學、做一體化，使學生比較容易掌握，授課效果會比一次上課一次上機好。 最后是學期安排。 高校對本課程開課時間持有不同觀點，有的認為CAD 是基礎課程，應排在大二授課；有的認為CAD 應在專業課之后學習，否則學生不知道使用CAD 繪制什么內容， 兩者觀點都不無道理。 我校將本課程安排在大二下學期學習，此時學生已學完計算機基礎課程，開始接觸電學的基礎知識。 雖然他們還沒有學習供配電、照明、消防與安防等建筑電氣的專業課課程， 但只要授課內容循序漸進，結合引導常見的工程項目， 并不影響學生CAD 的學習。 這在下文授課的內容改革里中將作進一步探討。

2.2 授課過程

授課方式有多種形式，包括講授法在內的課堂討論法、演示法，等等，然而對于實踐性很強的建筑電氣CAD 課程，僅采用單純的理論教學加上機練習已無法滿足授課需求，需要使用學生容易掌握的方法。

筆者在本課程授課過程中，以學生為中心，重視發揮學生的主觀能動性。 普通本科高校學生之間的自制力差距較大， 好多學生課余時間不愿主動學習，教師想要推行將學習的決定權從教師轉移給學生這種完全的翻轉課堂模式很難。 因此筆者結合本課程特點，探索了半翻轉課堂教學模式，即課前提出問題讓學生思考，并要求其努力解決問題，課堂上讓他們基于項目主動學習，教師則輔助指導。

課程全部在機房授課，實現教、學、做一體化。 課堂上教師的演示非常重要，教師在機房里授課能使學生易于掌握所學知識。 學生只有熟練掌握知識要點，才能進一步學習如何使用設計軟件畫好電氣設計圖紙。 在課程前期階段，教師首先講解基本的繪圖和識圖方法，然后結合講解進行演示，學生同時進行操作練習，這與先在教室上課、再上機練習相比，會取得較好的效果。 在課程中后期階段，教師要以AutoCAD 技術為手段、以實際工程項目為載體，培養學生工程實踐能力和協作精神， 即讓學生完成一整套圖紙的設計，在繪圖時掌握AutoCAD 軟件的使用，使學生基于項目主動學習。 在項目教學中，教師課前留下問題，課堂中學生解決問題完成項目， 轉變課堂中的角色，讓學生通過實踐獲得知識，實現半翻轉課堂授課，使學生知道如何將本軟件應用于設計，同時學到繪圖的原則及基本標準，一舉兩得[7]。

目前建筑電氣與智能化專業發展已步入比較成熟的階段，教育部建筑電氣與智能化專業教學指導分委員會組織了全國性比賽，其中設置了建筑電氣設計單項獎，在授課過程中，采用“以賽代練”的方法，結合學科競賽中的建筑電氣設計考試環節，進行階段性測驗，以達到鍛煉學生的目的，同時也為后期參加全國比賽打下基礎。

2.3 授課內容

根據時代的發展，CAD 技術已經日趨成熟， 尤其是目前高層建筑以及超高層建筑越來越多，大型商業建筑、展覽建筑和體育建筑更是日趨成為地方標志性建筑，這些建筑物最大的特征就是體積大、面積大、結構復雜， 這對使用CAD 繪圖的設計人員提出了更高要求，出圖量巨大，一般需要多人協同配合[8]。 因此，這就非常容易出現設計上的失誤， 從而引起經濟損失。正是因為設計要求越來越高， 同樣的技術也在進步，BIM 技術隨之興起，并且越來越受到重視。

對于授課內容，教師應秉承著與時代相接軌的理念。 筆者認為，CAD 課程的教學應順應時代發展，將BIM 技術納入教學內容中來。 BIM 技術的主導軟件為Autodesk 公司的 Revit 軟件，該軟件與 AutoCAD 軟件相互兼容，在繪圖方式方法上也與CAD 有相似之處，因此適當增加BIM 的授課內容是時代所需，也是可行的。有的高校將BIM 課程作為單獨的一門課，誠然，這是可以的。 然而筆者認為，目前建筑電氣與智能化專業還不需要將此課程作為一門單獨的課程。 一方面，BIM 內容有限，目前BIM 在電氣方面的應用主要是管線綜合為主的協同設計， 達不到一門課程所需的要求；另一方面，BIM 還不能完全替代CAD 技術，工程上主要是利用BIM 進行復雜項目的管線碰撞檢測，這是目前制約BIM 技術發展的主要方面。

讓學生在沒有接觸專業課的情況下掌握基本的電氣設計技術，對任課教師的授課尤其是授課內容提出了較高要求，如專業課中的供配電或者消防安防系統學生無法接受。 授課內容方面，筆者認為教師應從實際出發，推行的項目教學以學生生活中接觸到的諸如家庭住宅或者教室等比較熟悉的項目為例，讓學生設計基本的配電和系統圖， 在此基礎上結合規范標準，學生既可以掌握CAD，又可以掌握電氣專業的設計。 當然這樣尚缺乏系統性，在后續課程中，教師應結合相關課程的課程設計和實習實訓等，再做進一步系統實踐。

筆者認為，教師在教學中應以實際工程項目為基礎，實際工程項目最好是已經完成的工程項目或者是在施工中的工程項目，讓學生去施工現場學習，將理論聯系實際，做到設計有理有據。 而目前更多的教學卻是憑空想象繪制圖紙，給學生帶來較大困難。

2.4 考核形式

本課程考核應能考察教學的全過程，卷面考試和上機考試的形式顯然都無法全面體現學生的水平。 筆者認為教師可以采用期末答辯的形式進行測試，以教學過程中所繪制的項目圖紙為基礎， 讓學生答辯，展現學生在整個學期中的學習成果，進而了解學生對所學知識的掌握情況。

2.5 取得成果

在建筑電氣CAD 課程的教學中， 安徽科技學院堅持“以學生為中心、與時代相接軌”的思路，堅持以培養應用技術型人才為目標， 在建筑電氣CAD 課程的教學改革方面取得了一定成績。 學院在近兩年參加了由教育部建筑電氣與智能化專業教學指導分委員會主辦的“亞龍杯”全國大學生智能建筑工程實踐技能競賽中取得建筑電氣設計單項獎一等獎、二等獎和三等獎各一項， 在參賽的全國40 余所本科高校中成績名列前茅。

3 結語

安徽科技學院的CAD 課程改革， 提高了學生學習積極性，進而提高了教學效果，真正做到了授課過程中以學生為中心，授課內容上與時代相接軌，讓學生既學到基礎知識，又學到拓展的知識，培養了具有創新精神的高水平應用技術型人才。