工程制图与AutoCAD并行教学的研究与实践

严晋清

摘要： 本文按章节对工程制图与AutoCAD并行教学提出切实可行的方案，并提出了考试模式及合理的分值比例分配。

关键词： 工程制图AutoCAD并行教学

一、引言

《工程制图》是工科类专业技术平台课程中的一门基础课程，其主要目的是培养学生绘制和阅读工程图样的能力，而空间想象力的建立是学好工程制图的关键。近年随着多媒体教学方法的引入，CAI教学模式取得了很好的效果，但这只是对教学过程予以了改进，对学生的空间想象力的培养仍存在难以逾越的障碍。

AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一种微机辅助设计和绘图软件包，现已成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD可以绘制任意二维和三维图形，同传统的尺规绘图相比，其绘图速度更快、精度更高。随着计算机的普及，目前CAD在设计类的各行业已广泛而全面地代替了尺规绘图，新形势要求高等学校工科类各专业的学生必须熟练掌握计算机绘图。

二、并行教学模式的提出

由于AutoCAD是在《工程制图》的理论及标准下开发出来的绘图软件，因此多年来二者在教学中不是处于从属地位就是各自独立，事实表明这两种教学模式均存在无法满足教学目标的弊病。如何让有限的课时最大限度地满足教学，使学生在学习AutoCAD绘图的过程中提高工程形体的构形能力，多面投影视图的分析能力，组合体图形的二、三维空间转换能力，同时让AutoCAD的绘制过程在工程制图的理论指导下得以快速准确清晰的表达，已经成为许多院校在《工程制图》和《AutoCAD》教学实践中重点研究和探讨的课题。并行教学是指同一学期由同一教师，根据两门课的教学目标及教学内容进行合理调整，教学所需课时合理分配，达到二者优势互补的一种教学方法。

三、并行教学方案的设定及实施

笔者以多年《工程制图》理论教学的经验及多年AutoCAD软件绘图及教学的实践，利用学校强大的实验室软硬件设备尝试了在同一学期独自完成一个教学班的两门课的教学，并初步形成切實可行的教学方案及考试模式。现以所授两门课程教材为例，将并行教学方案的设定及实施介绍如下。

（一）工程制图的教学内容

工科类专业工程制图培养学生的四个能力：构形、表达、读图、绘图；三种技能：徒手绘图、尺规绘图、计算机绘图（此为近年新增加的技能）。笔者授课的教材是同济大学建筑制图教研室编著的《土建工程制图》，教学内容有：制图的基本知识和基本技能、正投影原理、投影制图、房屋建筑图、房屋结构图、室内给排水工程图等。

（二）AutoCAD的教学内容

AutoCAD的教材很多，基于我校实验室的硬件配置选择了AutoCAD2007版本作为教学内容，辅助教材选用的是北京大学出版社的《土木工程计算机绘图》，内容有：AutoCAD概述、二维图形的绘制、二维图形的修改、工程图形的环境设置、图案填充与文本注写、图块及属性，尺寸标注、正投影图和轴测图的绘制、建筑施工图的绘制、三维建模基础等。

（三）并行教学方案的设定及实施

工程制图教学中的各个知识点环环相扣，已形成不容打乱的经典体系，所以在并行教学的方案设定中是以工程制图课程的教学体系为主线，穿插融入AutoCAD的教学内容，以确保在有限的课时内达到教学目标。

1.制图的基本知识和基本技能

该章的重点内容是制图基本规格，难点是平面图形的作图及尺寸注法。

（1）制图基本规格的内容是国家标准《技术制图》及《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2001）中的规定，有着语言语法的称谓。在传统教学中需要同学们强化记忆，由于这部分内容重要、量大却又枯燥难记忆，往往在学期结束学生也不能完全掌握。引入AutoCAD工程图形的环境设置即可有效解决这一难题。方案是工程制图的这部分内容以CAI课件予以教授，然后讲授AutoCAD内容，包括AutoCAD概述、工程图形的绘图环境设置、二维图形的直线类对象绘制、相应的二维修改，并留有2课时的上机操作，操作内容是图形界限的设置、单位设置、图层设置及各层的图元特性选择，同时指定一种图纸幅面按尺寸绘制图框及标题栏，并将图形中常见的线型在相应的图层中绘制。

（2）平面图形的作图及尺寸注法，这部分内容是尺规绘图的基础，几何作图部分可直接插入AutoCAD圆弧类对象的绘制内容及相应的修改进行讲授，并安排2个课时的上机操作。平面图形画法及平面图形的尺寸注法则先将尺寸基准及选取，两类尺寸——定形和定位尺寸，以及由此生成的三种线段——已知线段、中间线段、连接线段和画图步骤以CAI课件讲授，然后插入AutoCAD的教学，内容是以实例介绍二维图形的绘制、修改、标注样式设置及尺寸标注，并安排5个课时的上机操作，内容是习题集上需用尺规绘制的大作业用AutoCAD软件绘制，并作为第一次课程作业进行量化考核。

2.正投影原理

正投影原理是工程制图的投影理论基础，它是运用正投影原理在平面上正确地图示空间几何形体的手段，目的是培养并建立空间概念。该部分难点是特殊位置平面的投影特性应用，由于在实际的工程形体中，一般位置的平面几乎见不到，而具有投影面垂直面的形体较多，投影面垂直面在另两个投影图上的缩小相似形的判断显得尤为重要。为给读图打下基础，插入AutoCAD的三维建模教学，利用拉伸、剖切绘制含有投影面垂直面的实例进行演示，以给予同学们直观的印象。

3.投影制图

该章重在使学生建立二维平面图形与三维空间物体之间的联系。重点内容是三视图的形成及三等规律、六面基本视图与辅助视图的内容及应用、读图的基本知识及基本要领；读图的基本方法；各种剖视图的画法及组合体尺寸标注方法。难点则是画图与读图。本章教学方案是重点内容以CAI课件予以讲授，难点内容并行插入AutoCAD教学，内容有图案填充与文本注写、正投影图和轴测图的绘制及增加了二维平面图形转三维模型的作图方法。例如三视图的平面图与左侧立面图宽相等在传统教学的学生作业中表现出错误较多，插入AutoCAD轴测图的教学可以使学生在绘制过程中清晰理解这一概念。又如读图的方法之一是补缺线，教学中笔者利用AutoCAD图层的开启和关闭功能，将实例预先利用AutoCAD绘好，将欲补的线条单独绘制在一层上，先引导学生建立各视图间的对应关系，找疑点，最后打开关闭的图层给出答案。而二维平面图形转三维模型教学内容的增加，使同学们对读图的基本要领和基本方法有了更进一步的理解，对建立二维与三维之间的联系有极大的帮助。最后安排9个课时的上机操作，并选择习题集上三道有代表性的习题用AutoCAD软件绘制作为第二次课程作业进行量化考核（笔者选择的分别是以轴测图绘制六面基本视图并标注尺寸、将习题集上的三视图准确度量标注尺寸后绘制三视图及轴测图、将该三视图转变为三维模型并渲染）。

4.房屋建筑图

从该章开始进入专业图的教学，本章重點是建筑图的识读及绘制，这就要求学生在掌握建筑施工图的内容、用途、房屋建筑图的图示特点、建筑施工图的有关规定（《房屋建筑制图统一标准》GB50001-2010）后，对现实的工程图样具备识读及绘制能力，由于识读的内容可以在绘制中加深理解，因此在教学中加大了AutoCAD绘制建筑图的比重，内容有多线设置及绘制、图块及属性，土木工程图形的尺寸标注、建筑施工图的绘制，并选择某建筑的底层平面图作为期末考核AutoCAD绘制的大作业。该章只设置了6课时的上机时间，大作业让同学们利用业余时间绘制，事实证明同学们的潜能是巨大的。

5.房屋结构图

该章重点是识读房屋中起承重和支撑作用的各构件详图、结构布置图及工业厂房的钢结构图。该章方案是读图部分以CAI课件予以讲授，对于难以读懂的工业厂房的钢结构插入AutoCAD三维建模边绘制边讲解。例如图一是某厂房的柱间支承：

图一柱间支承

图二西南等轴测图和东南等轴测图

结构虽不算复杂但由于同学们没有型钢的概念，难以完整的想象出具体结构。为此笔者利用AutoCAD三维建模绘制出该支撑的三维立体图，并利用AutoCAD的图形显示控制及三维观察详细的展现各节点的结构。图二是AutoCAD绘制的柱间支承的西南等轴测图和东南等轴测图。该章最后设置了4课时的上机操作，练习绘制三维实体造型。

6.室内给排水工程图

该章教学内容主要是给排水平面图、系统图的识读。教学方案主要是以CAI课件予以讲授，但由于各管路的管道系统在空间转折较多，上下交叉重叠，因此管道系统图一般用轴测图进行表达，而轴测图在第三章已经实战练习过，因此本章只设置了2课时的上机操作，内容是将习题集上的水箱管道的管道系统图利用AutoCAD绘制。

四、并行教学模式的考试方案

将尺规作图笔试与计算机绘图技能考核相结合，作为并行教学后的考核方法，原则上那些现实工作中即时用到的内容，如尺寸标注的四要素、投影的三等规律，看二视补三视，钢筋的标注及钢筋的等级、标高及建筑图和结构图的内容表达等可作为笔试内容，而将实际的工程图形作为上机考核内容，分值比例是期末考核80%+课程作业20%；而期末考核中尺规笔试占60%，AutoCAD绘制大作业占40%。这一考核方式将同学们从学以致考转变为学以致用，一方面使得学生明白，学习的目的是为了学会和掌握适应新环境下社会需求的知识和技能。另一方面，也能综合测验学生的手工绘图和计算机作图两项基本技能。

五、教师在教学中应注意的问题

并行教学的主旨是利用两门课的优势互补而把AutoCAD作为绘图工具及辅助读图工具贯穿于整个工程制图教学中，由于AutoCAD功能强大，命令繁多，版本每年都更新，因此教师在教学中应注意。

（一）AutoCAD版本的选择

AutoCAD版本不宜用最新的，应选择社会上用得最广泛的即最流行的版本，并且是与学校硬件设备相匹配的版本。

（二）理论教学与实践教学相结合

理论教学是基础，实践环节是知识再现的途径，也是加深理解理论知识的手段，所以除了课堂安排的上机操作外，课后的练习同样重要。

（三）加强徒手绘图能力

这就需要教师做个有心人，多收集实际中的工程形体，教学中引导学生读懂图后，要求学生徒手绘出，而后作为课后练习题利用AutoCAD予以绘制。

（四）尺规绘图需掌握要领

尺规绘图不做重点要求，但需熟练掌握圆规、三角尺的配合作图，可以选择一定量的习题让学生锻炼，因为这一过程有利于训练学生一丝不苟的工作作风。

参考文献：

[1]戴立玲，卢章平.工程图学与基本CAD应用技术融入式教学体系的研究探讨.工程图学学报，2006（6）.

[2]倪化秋，宿翠霞.制图与CAD课程教学的现状与对策.山东水利职业学院院刊，2008（2）.