“土木工程CAD”教学改革与实践

刘家友　王以功

摘 要： 在分析课程的教学现状及课程教学中存在的问题基础上，通过优化课程教学内容体系、探索教材建设、改善教学方式、采用案例教学方法和任务引导型教学方法、改革课程考核方式、将课程教学与认证考试结合等一系列措施，对“土木工程CAD”进行教学改革。教学实践表明，这些改革措施调动了学生学习的积极性、改善了课程的教学效果，促进了教学相长。

关键词： 土木工程CAD； 教学改革； 教学方法； 认证考试

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）05-61-03

Abstract： Based on the analysis of teaching situation and teaching problems of "Civil Engineering CAD" course， "Civil Engineering CAD" teaching is reformed by optimizing teaching content system， constructing textbook， improving teaching methods， using the case teaching methods and the task guide teaching method， reforming course assessment methods， and combining the course teaching with the certification exam， etc. Teaching practice shows the reform measures mobilize the enthusiasm of students， improve the teaching effectiveness and promote the teaching and learning.

Key words： civil engineering CAD； teaching reform； teaching method； certification exam

0 引言

目前，土木工程专业各领域的工程图纸已经全部实现计算机辅助绘图，对相关从业人员计算机绘图能力的要求也日益提高，“土木工程CAD”在土木工程专业课程体系中的地位也愈显重要。设置土木工程专业的高校基本都开设了“土木工程CAD”或“建筑CAD”等CAD课程，以培养学生的计算机绘图能力。大多数高校一般将该课程设置在大三上学期或下学期，课程的授课方式通常包括课堂讲授和上机实训两部分，学时为30-70不等，学时分配比例一般为1：1或1：1.5，部分高校还专门增加了CAD实践周[1]。课程教学内容以讲授AutoCAD软件二维操作基本命令和建筑工程图纸绘制为主，软件版本一般采用AutoCAD软件系列版本，有些高校根据其专业特色对某些教学内容有所侧重，如讲授道路CAD、桥梁CAD等。为了提高绘图效率，部分高校还将天正CAD、PKPM等专业软件应用列入教学内容，也有一些高校将基本CAD制图和结构CAD制图相结合，将其作为一门课程讲授。为了激发学生的学习兴趣和提高学生的绘图能力，有些高校将CAD认证考试与课程教学相结合[2-3]，使学生既能将计算机制图运用到自己专业领域，又能使自己的应用水平得到一个权威的社会认证。

1 “土木工程CAD”教学现状及存在的问题

目前，我校“土木工程CAD”课程的授课分为课堂讲授和上机实训两部分，学时分配比例为1：1。课程以AutoCAD2004软件二维基本操作作为教学内容，以此为基础介绍土木工程图的绘制方法。多年的教学实践发现，“土木工程CAD”教学还存在一些问题或一些做法有待于解决和优化。

第一，随着AutoCAD版本的不断升级，软件的界面发生了较大变化，软件的功能也有很大的扩充和增强，而目前授课所用的低版本AutoCAD软件已经不能很好地适合教学需要和工程要求。同时，为了适应土木工程专业新的制图标准和课程要求，以低版本CAD软件介绍为基本内容的教材也需要同步更新，教材的教学内容体系也需要优化和完善[4]。

第二，课程讲授过程中，过多强调CAD基本命令和操作，没有很好地把一些专业图纸的制图标准和绘制方法融入其中，致使学生能够较熟练地绘制一些基本图形，而不能熟练、快速地绘制出符合制图标准的专业图纸[5]。

第三，教师没有充分认识CAD课程实践性强的特点，认为通过采用多媒体教学方式，学生仅靠“听”课就能像其他课程一样掌握大部分内容，实际情况却是学生上课时感觉听懂了，上机实训时却又有很多问题无法克服[6]。同时，在课堂授课过程中，教师长时间对命令操作讲授而学生没有机会动手操作，容易使学生产生疲倦感，也造成课堂教学和学生上机操作间隔时间较长，到上机操作时课堂讲授的大部分内容已被遗忘，不利于学生对知识的掌握[7-8]。

第四，学生实训过程中缺少有效的任务引导，学生的自主学习意识差，往往刚开始上机时按规定做作业，而几十分钟后就做其他无关事情了，致使上机实训达不到预期效果。

第五，考试方式采取上机绘图方式，虽然在一定程度上能考查学生对所学知识和操作技能的掌握状况，但由于考试过程中出现计算机死机、学生违反考试纪律互相拷贝等问题[9]，致使这种单一的考试方式不能全面反映学生学习过程主动性及对所学知识的总体掌握情况，也缺乏考试的公正性[10]。

以上这些问题导致“土木工程CAD”教学效果不甚理想，有些学生在学完课程之后虽然能够绘制专业图纸，但图纸内容表达不完善、不符合规范要求，部分学生甚至在毕业设计过程中及以后工作中还要重新学习CAD相关知识。

2 “土木工程CAD”教学改革

2.1 优化教学内容体系，积极进行教材建设

针对“土木工程CAD”教学内容优化、授课用软件版本低等问题，我们组织“土木工程CAD”和“建筑制图”的任课教师对课程的教学内容进行了探讨。将基本教学内容分为CAD软件的基本知识、绘图准备、二维图形绘制、二维图形编辑、图形注释、图块与外部参照、尺寸标注、设计中心及查询功能、图纸空间及打印输出等九部分，并通过实例深化对每部分内容学习。在此基础上，我们编写了《土木工程CAD》教材[11]，该教材以AutoCAD2013软件的基础命令为基本教学内容，结合土木工程图纸的基本元素和制图标准阐述二维图形的绘制和编辑方法，将CAD基本制图方法与土木工程制图规范地结合起来，形成了从绘图准备到打印出图完整的内容体系。为了保证内容的全面性，教材中设置了三维图形绘制和编辑、着色与渲染等内容，同时，结合土木工程制图相关规范和标准，介绍了利用CAD软件进行土木工程施工图的制图步骤和制图方法。教材的每一章都有针对性地设置了思考题和上机题，方便学生对所学知识的掌握和巩固。

2.2 改善教学方式，探索有效的教学方法

为了改变“土木工程CAD”课堂教学效果差、课堂教学与实训间隔时间长的现状，在教学实践中，第一，将课堂教学转移到机房中，教师利用多媒体设备对CAD软件的基本操作进行演示，学生“一人一机”进行学习；第二，在教学过程中，给学生必要的动手操作时间，并在每节课中保留十分钟的时间为学生答疑，及时解决学生在听课过程中遇到的问题，课堂上不能解决的问题放到课下或上机实训中解决；第三，通过与教学管理部门协调，缩短课堂教学与上机实训之间的周期，做到即学即练，使学生更有效地消化吸收所学知识。

在课堂教学实践中，为了更好地将CAD绘图与土木工程专业制图知识结合，采用案例教学方法。具体做法为，在第一节课将某建筑平面图大作业发给学生，该大作业既包含应用CAD基本命令绘制建筑平面图纸基本元素的内容，又包括制图标准的一些基本要求；在后续的授课过程中，将该大作业进行分解，并将分解内容融入到各章节内容的讲授中，使学生在学习CAD基本命令的同时，掌握这些命令在土木工程制图中的具体用法；在讲授完最后一章内容后，指导学生将所学内容融会贯通，完整地完成大作业的绘制。在案例讲解过程中，注重引导学生分析图形，寻找图形绘制的快捷方法和步骤，提高学生分析和解决问题的能力。

在实训教学过程中，为了改进上机实训效果，采用任务引导型教学方法。首先，制定详细的上机实训计划，明确每一次实训的具体任务，并要求学生在规定的时间内完成实训任务；其次，编制针对性的习题集作为实训任务的补充，使学生实训的任务充足，同时，加强学生在实训过程中的指导、监督和管理，及时发现和解决学生在实训中遇到的问题并及时总结，为以后的教学积累经验；最后，要求学生将实训成果上交，在批阅时对学生的实训成果进行对比甄别，防止出现抄袭或雷同现象，并将实训成果作为期末考核的重要依据。

2.3 改革考核方式，注重动手能力培养

为了改变传统的纯粹上机考核方式不能真实反映学生学习效果问题，采用综合评估的考核方式，即将学生的考核内容分为上机考核、上机实训和平时成绩三部分，分数分配比例为5：3：2。其中，上机考核采取在规定时间内完成某图纸绘制的方式，上机实训成绩以学生上机实训提交的成果为依据，该成果能反映出学生的学习情况和对知识点的掌握情况，也可以在一定程度上验证其上机考核成绩的真实性；平时成绩主要根据学生的平时出勤情况和回答问题情况来确定。

为了切实提高学生的动手操作能力，除了在课堂教学和上机实训过程中给学生提供更多的动手操作机会外，加强对学生的引导和指导，指导学生在做好实训任务基础上，多动手练习，做到熟能生巧、举一反三。通过对往届学生实训操作中常犯的错误的总结，指导学生在上机操作中少走弯路，并且掌握一些必要的绘图技巧。

2.4 重视认证考试，构建纵横交叉学习模式

为了使学生对“土木工程CAD”的学习得到社会的认可，将课程教学与认证考试结合起来。在“土木工程CAD”的教学过程中，采用案例教学方法促进学生循序渐进学习，掌握从绘图准备到打印出图的全面知识，使学生对课程的学习有一个纵向的提高，以认证考试为契机，让学生通过复习对所学的知识点进行横向的扩充和巩固，将课程教学与认证考试相结合，促进了学生学习知识的纵向提高和横向巩固，形成纵横交叉的网状学习模式。在此基础上，动员学生参加人社部职业技能鉴定中心组织的全国计算机信息高新技术考试（建筑CAD模块）和教育部教育管理信息中心组织的全国计算机辅助技术认证应用工程师考试（建筑设计方向），通过考试检验学生的学习情况，并不断总结经验，提高学生的通过率，增强其专业竞争力。

3 “土木工程CAD”教学改革效果

在“土木工程CAD”教学实践中，将以上教学改革措施应用到课堂教学和实训教学中，逐步形成了一套包含课程内容体系优化、教材建设、习题集建设、教学方式方法改革、考核方式改革和认证考试与课程教学相结合的教学改革体系。教学实践表明，“一人一机”的教学方式使学生由被动的接受变为主动的学习和操作，改善了课堂教学效果；案例教学方法改变了枯燥的CAD操作命令的讲解，将CAD操作与土木工程专业制图知识结合起来，使学生的学习目标更加明确，教学效果明显改善；任务引导型的实训教学方法使学生在上机过程中有了明确的目标和方向，锻炼了学生的动手能力；综合评估的考核方式调动了学生动手操作的积极性，一年来的教学考核成绩表明，这种考核方式能客观的反映了学生的学习情况，也为任课教师提供了客观的教学信息，有利于推进教学改革与实践。通过积极动员和认真辅导，大多数学生参加了相关认证考试，通过率在90%以上。由于教学效果的改善，课程的教学氛围更加融洽，教与学中的问题被提出来并及时得到解决，真正促进了教学相长。

4 结束语

“土木工程CAD”课程在土木工程专业中占有重要地位，课程的教学改革对于提高学生利用CAD软件绘制专业图纸能力，提高学生的专业竞争力具有重要意义。随着土木工程技术的发展，土木工程专业相关制图标准和规范的更新，CAD软件的不断升级，“土木工程CAD”课程的教学改革需要不断深入，以更好的改善课程的教学效果，使学生具备良好的工程制图能力，为学生的课程设计、毕业设计及毕业后的工作奠定良好的土木工程CAD制图技能基础。

参考文献：

[1] 刘剑飞，王兴国.CAD课程教学模式的探讨[J].中国现代教育装备，2008.12：91-93

[2] 罗洵.《建筑CAD》课程的教学实践与改革[J].宜春学院学报，2009.31（4）：174-176

[3] 李佳.土木工程专业中CAD课程教学模式探索[J].科教文汇，2010.8：40-41

[4] 赵冰华.高校建筑专业CAD课程教学研究与改革[J].高等建筑教育，2009.18（6）：95-97

[5] 林彦，孙昶临，姜伟等.土木工程专业CAD系列课程的教学改革研究[J].山东建筑大学学报，2012.27（6）：632-636

[6] 刘迎春，张文福，计静等.基于CDIO工程教育理念的土木工程CAD课程教学模式改革[J].石油教育，2012.3：90-92

[7] 胡云杰.建筑CAD课程教学改革的实践和探索[J].中国科技信息，2009.15：258-259

[8] 谢生荣，张守宝，薛黎明.AUTO CAD教学改革的几点建议[J].教育教学论坛，2013.12：54-55

[9] 吕小师，唐胡丹.提高建筑CAD教学质量的实例教学方法研究[J].中国科技信息，2011.16：187-188

[10] 王景阳.《建筑CAD》课程教学改革探讨[J].实验科学与技术，2007.5（2）：91-94

[11] 王以功，刘家友.土木工程CAD[M].机械工业出版社，2014.