水利水电工程专业计算机绘图课程授课探索与实践

孙旭曙　李洋波　徐梦罴

摘 要： 计算机绘图已成为一种重要的现代化绘图工具，也是工科类学生必须掌握的一项重要的专业技能和必备素质。在教学活动中，选择合适的学习方法、优化学习内容、改进教学与考核方法，可使学生较好地掌握计算机绘图的基本知识和操作，并绘制满足要求的工程图样，有助于学生更好地完成课程设计和毕业设计，为从事本专业工作打下坚实的基础。

关键词： 水利水电工程 计算机绘图 授课内容 教学方法 考核方法

水利工程图学主要包括三部分内容，即画法几何、工程制图和计算机绘图[1，2]。画法几何和工程制图与工程专业紧密结合，对培养工程技术人员的识图、绘图、空间思维能力有重要作用。随着计算机技术和计算机图形学的发展，传统手工制图已被计算机绘图取代，并且已成为一种现代化绘图工具，也是工科类学生必须掌握的一项专业技能和必备素质[3]。如何使学生熟练应用计算机绘图软件，绘制符合制图标准、表达正确、标注完整的工程图样，是图学教师和工程类学生共同追求的目标，也是工程类单位对新进员工的要求。

美国Autodesk公司开发的AutoCAD软件是出现最早、发展最快、市场占有率最高的绘图软件，被广泛应用于电子、机械、建筑、水利、广告等领域[4，5]，同时，AutoCAD软件绘图被高校纳入到工科教学体系中。通过对往届学生制图作业、课程设计、毕业设计等的调查分析，发现均存在较多问题。通过系统地学习Autodesk绘图软件，学生掌握计算机绘图的基本知识和操作，并绘制符合要求的工程图样，提高学生的自身专业技能。笔者主要探讨了Autodesk绘图软件的学习方法、授课内容、教学方法和考核方法四方面内容。

1.AutoCAD绘图软件的学习方法

AutoCAD软件是一种新的绘图工具，要通过由易到难、由浅到深、循序渐进的方式学习，可采取以下学习方法和步骤：

（1）掌握基本绘图命令和编辑命令。首先应熟练掌握基本绘图命令和编辑命令的基本操作。其次应区分不同命令的差异，不同的绘图环境选择不同的命令。比如使用直线（Line）、多段线（Pline）、构造线（Xline）、射线（Ray）、多线（Mline）均可绘制直线，但绘制直线使用频率最高的是直线和多段线命令，构造线和射线命令多用于绘制辅助线，多线命令用于绘制多条平行直线。

（2）掌握基本设置。在作图之前进行设置，比如单位精度、图层、线宽、线型、文字样式、标注样式等，可建立图形样板文件，即另存为*.dwt格式文件，新建图形文件时可直接打开设定好的样板文件；或者使用设计中心工具，可将原图形中的任何设置拖动到当前图形中，避免重复设置。

（3）掌握正交模式、对象捕捉、对象捕捉追踪、极轴追踪等功能，使绘图尺寸准确，画图到位，提高作图精度。

（4）掌握AutoCAD软件的作图原则。第一，作图步骤：设置图幅→设置单位及精度→建立图层→设置文字样式和标注样式→绘图。第二，按照设计建筑物实际长度绘图，即绘图比例为1：1，便于后期图形编辑、修改，避免产生错误。第三，绘图过程遵循“少画多编”的原则，充分利用AutoCAD强大的修改和编辑功能，提高绘图效率。

（5）与实际应用相结合，不孤立地学习单个命令，从全局的角度掌控整个绘图过程，培养独立绘图的能力。

2.计算机绘图课程授课内容

AutoCAD软件功能强大[6，8]，授课以二维绘图（见（1）～（6））为主、三维绘图（见（7）～（9））为辅，三维绘图不作为考核内容，具体授课内容如下：

（1）基本操作：新建、打开、保存、退出。

（2）基本绘图命令：直线、多段线、射线、构造线、多线、圆弧、圆、圆环、椭圆、样条曲线、矩形、正多边形、点、多行文字、单行文字、图案填充、渐变色填充、表格、图形打印。

（3）编辑和修改命令：删除、复制、镜像、偏移、阵列、移动、旋转、缩放、修剪、延伸、打断、分解、倒直角、倒圆角、合并。

（4）尺寸标注：线性、对齐、坐标、半径、直径、角度、圆心、基线、连续标注。

（5）高级编辑与技巧：正交模式、极轴追踪、对象捕捉、对象捕捉跟踪状态、特性匹配、特性、夹点编辑、块。

（6）定义绘图环境：图层、颜色设置、线性设置、线宽设置、图形单位、文字样式、标注样式、表格样式、点样式、多线样式、AutoCAD设计中心、样板文件。

（7）三维绘图设置：视图、视口、视图缩放、平移、三维空间坐标、三维动态观察器、视觉样式。

（8）三维基本绘图命令：多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体、棱柱面、螺旋、平面曲面、面域、拉伸、扫掠、旋转、放样。

（9）三维模型编辑命令：并集、差集、交集、三维移动、三维旋转、三维对齐、三维镜像、三维整列、渲染。

3.教学方法

（1）课堂讲授与上机操作比例分配。课堂讲授使学生掌握绘图命令的功能、使用方法等基本理论知识，而上机操作使学生掌握该命令的操作方法，需要更多的时间进行练习，这个过程是对理论知识的再次学习和深入理解，有助于学生更好地掌握绘图命令的操作。在笔者授课期间，课堂讲授与上机操作课时比例为1：2，提高了学生学习的积极性和主动性。

（2）多媒体机房教学，小班授课。课堂讲授与上机操作均在多媒体机房进行，将学生分配为30人的小班进行授课，这样便于了解学生的学习情况和做好进一步的指导工作。授课期间可通过控制学生电脑，确保每位学生清楚地看到授课PPT内容和演示步骤，上机操作期间针对每位学生存在的问题进行单独讲解，深入与学生的交流，了解学生的知识掌握情况和学习的困难之处，便于教师调整授课内容和授课方法，确保教学质量。

（3）加强上机操作，提高学生的动手能力。上机操作以绘制练习题目为主，主要开展三个阶段的练习。第一阶段，设置单个绘图命令可绘制的简单题目，注明作图过程中所需的绘图命令，使学生逐步掌握绘图命令及其选项的操作，尤其是坐标（相对坐标和极坐标）、长度、角度等数据的输入，这将是后续绘图的重要基础。第二阶段，设置多个绘图命令或编辑命令可绘制的题目，使学生掌握采用多个命令绘制复杂图形的方法、技巧和准确性，比如绘制任意位置直线与圆弧相切、绘制角平分线、图形阵列等。第三阶段，设置具有一定难度的图形，通过此类题目的练习，使学生逐步培养好的作图习惯，拿到图形首先进行分析，其次选择合理的作图步骤，用最简单的方法绘制图形，尽量避免计算，降低作图误差。

（4）工程制图与计算机绘图相结合。此部分以绘制完整工程图样为目的，首先授课教师向学生讲解水利工程制图的基本知识，包括图纸幅面、图线及其画法、字体、绘图比例、尺寸标准、工程形体的表达方法、图形打印等，其次选取难度适中的工程图形，向学生绘图示范，并讲解绘图所用命令及绘图方法，使学生掌握工程图样的绘图流程及表达方法。

4.考核方法

针对计算机绘图以上机为主的授课特点，设置如下考核方法：第一，加大平时成绩所占权重，设定为60%，对阶段所学内容和操作进行分步考核；第二，结课后的大作业以抄绘水工建筑物图形为考察形式，以考核绘图知识综合运用能力为目的。本次设定的课程考核内容和权重见下表，综合考核成绩按式（1）计算。

参考文献：

[1]任德记.土木工程图学[M].郑州：黄河水利出版社，2009.

[2]殷佩生，吕秋灵.画法几何及水利工程制图[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]严勇，华红芳.计算机绘图实训周的项目设置及实施[J].无锡职业技术学院学报，2009，（6）：61-63.

[4]杨海如，陈国治.《AutoCAD》课程的改革[J].无线互联科技，2014，（10）：248.

[5]孔繁臣，黄娟.Auto CAD 2010基础教程[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[6]徐江华，王莹莹，俞大丽，等.AutoCAD 2014中文版基础教程[M].北京：中国青年出版社，2013.

[7]莫金章，黄声武，马克忠.工程制图与AutoCAD基础[M].重庆：重庆大学出版社，2000.

[8]田明武，梁艺，曾琳.水利工程制图与AutoCAD[M].北京：水利水电出版社，2012.