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摘要：本文根据作者多年的CAD建筑工程制图教学的实践经验，分析了传统的建筑工程制图教学法存在的不足。论述了解决这些关键问题的方法，为CAD教学和建筑类专业的工程技术人员更好地进行工程绘图提供了有益参考。
关键词：建筑工程；CAD教学；实践教学；分层目标教学法
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)24-1349-02
CAD Technology in the Teaching of Building Works
SHENG Wei
(Shanghai School Construction,Shanghai 200431,China)
Abstract: According to the author of the CAD construction for many years practical experience in teaching drawing, the construction of traditional teaching methods mapping the deficiencies. Discusses key to solving these problems, for CAD teaching and building a professional engineering and technical personnel to better carry out the works graphics provide a useful reference.
Key words: construction; CAD teaching, practice teaching; tiered approach goal
在新时期，AutoCAD广泛应用于工程图样的绘制当中。其是实践性很强的应用软件，学生能否熟练地运用它来绘制各种工程图样是评价该课程教学效果的依据。通过目前我国大多数建筑类企业都在不同程度上采用了CAD技术(虽然仅仅是采用了其中的计算机辅助绘图功能)。利用CAD可以绘制建筑、结构、设备、电气、道桥等土木建筑专业的施工图，也可以利用CAD完成对专业软件绘制的上述各专业的施工图的编辑、修改，而第二个功能的实现，应基于第一个功能，也就是要学会利用CAD进行图形的编辑、修改，必须首先学会熟练使用CAD进行工程图的绘制。针对市场的需求，绝大多数建筑类学校都开设了相关课程，但仅仅是在建筑制图课程中插入了二维计算机绘图部分，或者是将计算机绘图作为一门独立的课程开设，作为代替手工绘图的工具，仅有少部分院校采用了三维教学，并且在目前的教学中专业课程缺乏对CAD的后续应用，不能将CAD技术贯穿于整个教学体系。因此，探讨CAD技术在建筑工程教学中的应用是十分有必要的。
1 传统的建筑工程制图教学法存在的不足
建筑工程制图需要学习的人有很好的空间想象能力，不断地由物画图，由图想物，反复联系空间形体与平面图形的对应关系，逐步提高空间想象能力和空间分析能力。在传统的工程制图教学中，为便于学生理解，教师往往使用木模或者挂图进行辅助教学，以提高教学的直观性，以期取得较好的教学效果。这种传统的方法虽然有它的优点，即直观，也就是说教师可以运用木模和投影理论，画出其投影图形。然而，其不足也是显而易见的，那就是缺乏变化，木模只是从空间物体的形态到平面图，可以解决由物画图，反过来呢，可能就没有合适的木模了。另外当教材变化时，有的木模和挂图可能不适用了，新制作相当的麻烦，另购一套又可能出现较多的重复，带来浪费。如果不用木模，有的内容学生又极难理解，如讲截交线、相贯线以及组合体；在讲零件图时，由于图形复杂，作图耗时长，老师不可能临时在黑板上作图来讲。这时就只有借助挂图，然而和前述一样，挂图也可能因为过期而没有合适的。同时虽然一些院校尝试用了AutoCAD技术教学，其一般都采用多媒体教室授课和演示的方式，这种方法极大地丰富了课堂教学内容，加大了传递信息的容量，可以使讲解的内容更加直观形象，更易于学生理解。但这种方式仍有以下缺点：(1)学生的学习过程仍然以老师为中心，自主学习和协作学习的积极性仍然没有充分调动起来； (2)授课过程中教师整堂课放课件，信息量大、速度快，学生在2个小时内连续看画面、文字，无法把整个知识连贯起来，而且不能做到边听课边做笔记，重点难点容易遗忘，且易造成学生疲劳。同时目前AutoCAD教材内容编排系统性强，理论性强，面面俱到，以软件的运行环境、操作方法和命令为线索，以这样的体系进行教学。尽管可以学习各个命令，但学生很难综合使用，灵活运用，而且这样的教学体系也无法适应短学时的教学。如果教材选用不当，将直接影响教学效果而学生在面对厚厚的教材，短学时内学习方方面面的内容，更容易产生无从下手的情况，甚至对学习软件产生厌倦的情绪。
2 加强CAD技术在建筑工程教学应用的措施
CAD技术的应用性很强，对建筑设计水平和建筑科技水平的提高起着重要作用，对未来绿色建筑创作奠定了坚实的基础。为了能够真正实现建筑技术与功能、艺术完美结合，培养学生真正把所学的建筑知识运用到实践中，我们建议应该从以下几个方面入手。
2.1 增强实践教学
CAD工程制图是一门实践性很强的课程，实践教学不仅能增强学生对理论知识的理解与应用，培养学生的空间想象能力，提高学生的读图和绘图能力，而且能培养学生实践动手能力、创新设计能力和团队协作能力，提高学生的工程素质与综合素养。教学中增强实践教学，具体的思路是：增加实地参观教学环节，保留徒手绘制草图，适当增加与加强计算机绘图。实地参观可以让学生了解现代产品设计的技术状况，体验本课程在实际工作应用中的作用与地位，让学生更早地接触社会，扩大学生的视野，增强学生自主学习的积极性。徒手绘制草图是理工科学生的一项基本功，是计算机辅助绘图与尺规无法取代的，手绘图不受时间、地点和条件的限制，通过它可以随心所欲地表达设计意图，方便沟通和讨论。计算机辅助绘图是相对设计必备的知识，在以二维工程图为主的基础上，增加基本的三维草图、特征造型与参数化的部分内容，让学生接触3D设计，增加对零件与装配体的感性认识与概念，增强空间想象能力，提高学生的学习兴趣
2.2 设计课堂师生互动环节
传统的教学模式中，教师把学生当作接受知识的容器，采用直接灌输的模式，学生处于被动接受状态。这种教学方式主要缺点是学生课堂思维不活跃，接受新知识效率低，教学缺乏对学生创新能力培养的环节。要改变这种状态，教师要将课堂建构成学生主动学习的情境。设计课堂师生互动环节是最有效的方法。比如在CAD的组合体教学中，不管是画图，还是看图或者标注尺寸，都离不开形体分析或线面分析，以前的方法中，由于图形相对复杂，学生往往对投影图中的投影关系不清楚，即一条线或一个线框在另一个视图中是什么不知，对空间能力稍差的学生更是如此，因而要让他分析出组合体的形状，就感到非常困难。运用AUTOCAD在组合体的分析时，可以对某一线或线框在另两个视图中是什么用不同的颜色标示出来，也可以对组合体的某一部分在三个视图中用不同的颜色标示出来，这样就将问题简化，从而分析出物体这一部分的形状。运用同样的手段，分析组合体其它各部，再组合起来就可以想象出复杂组合体的形状。
2.3 实行分层目标教学法
分层目标教学法是在承认学生之间差异的基础上，达到因材施教的目的，使每位学生都能充分发挥自身潜力，并通过自身的努力达到最佳的学习效果。分层目标教学在集体教学的框架里，以中上水平的学生为教学重点，带动差生，提高优生，优化整体教学效果。课堂教学的一个重要任务是提高学生智力，培养学生的思维能力和创新能力。集中授课与分组学习，二者有机结合，是分层施教的主要操作手段。教学的起始阶段，教师先进行集体授课，通过讲解教材中的一些章节和例题，为学生提供方法的示范或思路上的启迪。重视基础层学生，关注提高层学生，鼓励发展层学生。由于理论教学采用分层教学法还有一定的困难，若采用传统的教学方法，部分学生在理论教学中不能完全理解教学内容，导致他们在完成实验习题时发生困难，在实验教学中教师要重视他们，更多地指导他们，使他们能顺利完成基础层的实验题。
2.4 构建CAD三维设计平台
CAD技术的不断发展，其已经被广大企业所接收，并成为现代产品设计的核心工具。在教学中，除了传统的二维计算机辅助绘图外，应该构建三维CAD教学与实验平台。三维CAD设计软件具有形象、直观、精确、快速方便、易于掌握、便于修改的特点，非常适合于老师作为教学手段，构建以“体”为中心的教学方法，教学中直接创建物体的三维数字化模型。在介绍投影原理时，直接由三维立体的立体形状，动态地生成二维图形，学生能更深刻地理解三维立体与二维图形的对应关系。立体相贯、截断等内容被认为是学生较难掌握与理解的部分，可以利用三维CAD直接创建立体模型，动态地展现不同现状与不同位置间的相贯线或截断线的形态以及其在二维图中的形状。这种利用CAD教学不仅调动学生的学习积极性与兴趣，而且可以大大提高教学效率与效果。
总之，AutoCAD是一门实践性很强的专业技能课程，其中具有相应虚拟现实的作用，虚拟现实技术的不断发展，将成为建筑应用软件的主流。同时也是21世纪最有发展潜力的十大关键技术之一。AutoCAD虚拟现实技术具有完善的交互作用能力，能帮助和启发进入虚拟环境的参与者的构思。甚至利用计算机系统提供的人机对话工具，同虚拟环境中的物体交互操作，使人达到一种境界虚拟，但其感觉却具有真实的效果。只要教师不断追随先进技术发展的脚步，用心钻研教学方法，引导学生专心投入，就一定可以取得非常显著的教学效果，充分发挥AutoCAD虚拟现实技术在建筑教育领域的强大潜在功能。
参考文献：
[1] 董海荣．谈建筑物理教学的几点体会，绿色建筑与建筑物理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004：10.
[2] 彭小云．建筑专业“建筑物理”课程体系改革[J]．理工高教研究．2005，4：63-64．
[3] 许国玉，薛开．工程制图与计算机绘图课程立体化建设[J]．教书育人，2007，5：84-85．
[4] 陈深榕，李克东．基于三维实体造型的现代工程制图研究性学习设计[J]．计算机与信息，2006，7：116-118．
[5] 刘兆凯．AutoCAD建筑制图课程教学优化的若干思考[J]．成都航空职业技术学院学报，2006，3：51-52．
关键词：建筑工程；CAD教学；实践教学；分层目标教学法
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)24-1349-02
CAD Technology in the Teaching of Building Works
SHENG Wei
(Shanghai School Construction,Shanghai 200431,China)
Abstract: According to the author of the CAD construction for many years practical experience in teaching drawing, the construction of traditional teaching methods mapping the deficiencies. Discusses key to solving these problems, for CAD teaching and building a professional engineering and technical personnel to better carry out the works graphics provide a useful reference.
Key words: construction; CAD teaching, practice teaching; tiered approach goal
在新时期，AutoCAD广泛应用于工程图样的绘制当中。其是实践性很强的应用软件，学生能否熟练地运用它来绘制各种工程图样是评价该课程教学效果的依据。通过目前我国大多数建筑类企业都在不同程度上采用了CAD技术(虽然仅仅是采用了其中的计算机辅助绘图功能)。利用CAD可以绘制建筑、结构、设备、电气、道桥等土木建筑专业的施工图，也可以利用CAD完成对专业软件绘制的上述各专业的施工图的编辑、修改，而第二个功能的实现，应基于第一个功能，也就是要学会利用CAD进行图形的编辑、修改，必须首先学会熟练使用CAD进行工程图的绘制。针对市场的需求，绝大多数建筑类学校都开设了相关课程，但仅仅是在建筑制图课程中插入了二维计算机绘图部分，或者是将计算机绘图作为一门独立的课程开设，作为代替手工绘图的工具，仅有少部分院校采用了三维教学，并且在目前的教学中专业课程缺乏对CAD的后续应用，不能将CAD技术贯穿于整个教学体系。因此，探讨CAD技术在建筑工程教学中的应用是十分有必要的。
1 传统的建筑工程制图教学法存在的不足
建筑工程制图需要学习的人有很好的空间想象能力，不断地由物画图，由图想物，反复联系空间形体与平面图形的对应关系，逐步提高空间想象能力和空间分析能力。在传统的工程制图教学中，为便于学生理解，教师往往使用木模或者挂图进行辅助教学，以提高教学的直观性，以期取得较好的教学效果。这种传统的方法虽然有它的优点，即直观，也就是说教师可以运用木模和投影理论，画出其投影图形。然而，其不足也是显而易见的，那就是缺乏变化，木模只是从空间物体的形态到平面图，可以解决由物画图，反过来呢，可能就没有合适的木模了。另外当教材变化时，有的木模和挂图可能不适用了，新制作相当的麻烦，另购一套又可能出现较多的重复，带来浪费。如果不用木模，有的内容学生又极难理解，如讲截交线、相贯线以及组合体；在讲零件图时，由于图形复杂，作图耗时长，老师不可能临时在黑板上作图来讲。这时就只有借助挂图，然而和前述一样，挂图也可能因为过期而没有合适的。同时虽然一些院校尝试用了AutoCAD技术教学，其一般都采用多媒体教室授课和演示的方式，这种方法极大地丰富了课堂教学内容，加大了传递信息的容量，可以使讲解的内容更加直观形象，更易于学生理解。但这种方式仍有以下缺点：(1)学生的学习过程仍然以老师为中心，自主学习和协作学习的积极性仍然没有充分调动起来； (2)授课过程中教师整堂课放课件，信息量大、速度快，学生在2个小时内连续看画面、文字，无法把整个知识连贯起来，而且不能做到边听课边做笔记，重点难点容易遗忘，且易造成学生疲劳。同时目前AutoCAD教材内容编排系统性强，理论性强，面面俱到，以软件的运行环境、操作方法和命令为线索，以这样的体系进行教学。尽管可以学习各个命令，但学生很难综合使用，灵活运用，而且这样的教学体系也无法适应短学时的教学。如果教材选用不当，将直接影响教学效果而学生在面对厚厚的教材，短学时内学习方方面面的内容，更容易产生无从下手的情况，甚至对学习软件产生厌倦的情绪。
2 加强CAD技术在建筑工程教学应用的措施
CAD技术的应用性很强，对建筑设计水平和建筑科技水平的提高起着重要作用，对未来绿色建筑创作奠定了坚实的基础。为了能够真正实现建筑技术与功能、艺术完美结合，培养学生真正把所学的建筑知识运用到实践中，我们建议应该从以下几个方面入手。
2.1 增强实践教学
CAD工程制图是一门实践性很强的课程，实践教学不仅能增强学生对理论知识的理解与应用，培养学生的空间想象能力，提高学生的读图和绘图能力，而且能培养学生实践动手能力、创新设计能力和团队协作能力，提高学生的工程素质与综合素养。教学中增强实践教学，具体的思路是：增加实地参观教学环节，保留徒手绘制草图，适当增加与加强计算机绘图。实地参观可以让学生了解现代产品设计的技术状况，体验本课程在实际工作应用中的作用与地位，让学生更早地接触社会，扩大学生的视野，增强学生自主学习的积极性。徒手绘制草图是理工科学生的一项基本功，是计算机辅助绘图与尺规无法取代的，手绘图不受时间、地点和条件的限制，通过它可以随心所欲地表达设计意图，方便沟通和讨论。计算机辅助绘图是相对设计必备的知识，在以二维工程图为主的基础上，增加基本的三维草图、特征造型与参数化的部分内容，让学生接触3D设计，增加对零件与装配体的感性认识与概念，增强空间想象能力，提高学生的学习兴趣
2.2 设计课堂师生互动环节
传统的教学模式中，教师把学生当作接受知识的容器，采用直接灌输的模式，学生处于被动接受状态。这种教学方式主要缺点是学生课堂思维不活跃，接受新知识效率低，教学缺乏对学生创新能力培养的环节。要改变这种状态，教师要将课堂建构成学生主动学习的情境。设计课堂师生互动环节是最有效的方法。比如在CAD的组合体教学中，不管是画图，还是看图或者标注尺寸，都离不开形体分析或线面分析，以前的方法中，由于图形相对复杂，学生往往对投影图中的投影关系不清楚，即一条线或一个线框在另一个视图中是什么不知，对空间能力稍差的学生更是如此，因而要让他分析出组合体的形状，就感到非常困难。运用AUTOCAD在组合体的分析时，可以对某一线或线框在另两个视图中是什么用不同的颜色标示出来，也可以对组合体的某一部分在三个视图中用不同的颜色标示出来，这样就将问题简化，从而分析出物体这一部分的形状。运用同样的手段，分析组合体其它各部，再组合起来就可以想象出复杂组合体的形状。
2.3 实行分层目标教学法
分层目标教学法是在承认学生之间差异的基础上，达到因材施教的目的，使每位学生都能充分发挥自身潜力，并通过自身的努力达到最佳的学习效果。分层目标教学在集体教学的框架里，以中上水平的学生为教学重点，带动差生，提高优生，优化整体教学效果。课堂教学的一个重要任务是提高学生智力，培养学生的思维能力和创新能力。集中授课与分组学习，二者有机结合，是分层施教的主要操作手段。教学的起始阶段，教师先进行集体授课，通过讲解教材中的一些章节和例题，为学生提供方法的示范或思路上的启迪。重视基础层学生，关注提高层学生，鼓励发展层学生。由于理论教学采用分层教学法还有一定的困难，若采用传统的教学方法，部分学生在理论教学中不能完全理解教学内容，导致他们在完成实验习题时发生困难，在实验教学中教师要重视他们，更多地指导他们，使他们能顺利完成基础层的实验题。
2.4 构建CAD三维设计平台
CAD技术的不断发展，其已经被广大企业所接收，并成为现代产品设计的核心工具。在教学中，除了传统的二维计算机辅助绘图外，应该构建三维CAD教学与实验平台。三维CAD设计软件具有形象、直观、精确、快速方便、易于掌握、便于修改的特点，非常适合于老师作为教学手段，构建以“体”为中心的教学方法，教学中直接创建物体的三维数字化模型。在介绍投影原理时，直接由三维立体的立体形状，动态地生成二维图形，学生能更深刻地理解三维立体与二维图形的对应关系。立体相贯、截断等内容被认为是学生较难掌握与理解的部分，可以利用三维CAD直接创建立体模型，动态地展现不同现状与不同位置间的相贯线或截断线的形态以及其在二维图中的形状。这种利用CAD教学不仅调动学生的学习积极性与兴趣，而且可以大大提高教学效率与效果。
总之，AutoCAD是一门实践性很强的专业技能课程，其中具有相应虚拟现实的作用，虚拟现实技术的不断发展，将成为建筑应用软件的主流。同时也是21世纪最有发展潜力的十大关键技术之一。AutoCAD虚拟现实技术具有完善的交互作用能力，能帮助和启发进入虚拟环境的参与者的构思。甚至利用计算机系统提供的人机对话工具，同虚拟环境中的物体交互操作，使人达到一种境界虚拟，但其感觉却具有真实的效果。只要教师不断追随先进技术发展的脚步，用心钻研教学方法，引导学生专心投入，就一定可以取得非常显著的教学效果，充分发挥AutoCAD虚拟现实技术在建筑教育领域的强大潜在功能。
参考文献：
[1] 董海荣．谈建筑物理教学的几点体会，绿色建筑与建筑物理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004：10.
[2] 彭小云．建筑专业“建筑物理”课程体系改革[J]．理工高教研究．2005，4：63-64．
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[5] 刘兆凯．AutoCAD建筑制图课程教学优化的若干思考[J]．成都航空职业技术学院学报，2006，3：51-52．