整合工程制图的计算机辅助设计CAD课程教学改革与研究

邱巧玲 张玉竹

摘 要：工程制图课和计算机辅助设计（CAD）课是所有大专院校大工程类专业的两门基础课程。传统的教学中两门课程相对独立、分开授课，存在很多弊端。本研究以华南农业大学园林专业的工程制图和CAD课程教学为切入点进行教学改革，将两门课程从师资配备，教学内容、方法与过程，课程作业内容等方面进行整合梳理，有效提高了教学的效果。该研究对完善相关专业教学体系具有借鉴意义。

关键词：教学改革；计算机辅助设计；工程制图；整合教学

1 我校工程制图与计算机辅助设计（CAD）课程开设概况

工程制图课和计算机辅助设计（CAD）课是所有大专院校大工程（包括工程、建筑、环境设计等）类专业的两门基础课程。该课程旨在进行专业相关制图与识图的基本训练，课程总的教学目标是培养绘图和阅读工程图样的基本能力，使学生掌握手工绘图技术。目前我校同时开设了这两门专业课的有林学与风景园林院、工程学院、水利土木工程学院和艺术学院等院系的相关专业，课程面对的专业涵盖范围和学生人数都非常大。期中林学与风景园林学院开设这两门课程的有风景园林、园林和城乡规划三个专业，占专业总数的3/7[1]。

2 工程制图与计算机辅助设计课程内容和传统教学特点

工程制图课程内容包括画法几何、工程制图2个部分，主要教学内容有：手工绘图的基本技术与制图标准的一般规定、正投影原理及简单工程形体的一般图示方法和尺寸注法、工程形体投影图的阅读、图样画法。

目前的教学中所采用的手段较为传统：即在教学过程中使用多媒体向学生进行图形绘制原理的分析和讲解，在黑板上辅以圆规、三角板等教具，使用粉笔绘制图形的实际操作方法以向学生逐步讲解绘图原理和方法，学生需要购买必须的绘图工具（如图板、丁字尺、绘图笔等）并熟悉使用方法，按照制图规范描制手工图纸进行练习巩固知识。计算机辅助设计课程着重实际演示与上机操作，按照专业工程制图的规范和顺序，以“软件功能+应用案例”的方式带领学生由浅入深，一步一步地掌握用CAD进行专业工程图的绘制方法和技巧。隨着计算机软件的不断开发和多媒体技术的广泛运用，利用计算机技术进行制图已经成为社会各相关行业的普遍手段。

这两门课程各有重点，工程制图注重的是教习制图的原理和方法，而CAD则重点教授利用计算机软件AutoCAD绘制图形的具体方法和技巧，二者的目的都在于培养学生的绘图、识图和空间想象能力。由此可见，工程制图和CAD这两门课程在知识内容和实际运用上存在相互交叉和促进的密切关系。在这方面对学生的培养目标是能识读工程图、能手工作图以及能使用计算机软件进行绘图，以为后续专业课程练习及具体项目工作实践奠定专业表达能力。

在一般的教学计划安排中，园林工程制图和CAD两门课程相对独立、分开授课。这导致两门课程出现一部分内容重复的现象，无形中增加总课时，学生重复学习，教学效果被打折扣。根据本人和相关任课教师在园林和城市规划专业教学中的体会：由于园林工程制图和CAD的课程各自独立，有些学生只对计算机绘图感兴趣，而对工程制图持排斥态度，或者不擅长课程知识的联系贯通，导致相当部分学生在计算机辅助设计课程中明显表现出对制图课程内容的生疏与遗忘。使得该两门课的教学培养目标难以达到。

3 整合工程制图的计算机辅助设计课程教学改革

研究发现， 采取CAD课程和制图课程相整合方法，可以从理论体系上完善CAD课程的教学， 取得较好的效果[2]。针对传统教学表现出来的问题与矛盾，本研究以园林专业的工程制图和CAD教学为切入点，改革教学方法，将工程制图与计算机辅助设计（CAD）课程内容与教学过程进行整合，构建工程制图与CAD课程新体系，以提高教学的效果。具体实行了以下3个“整合”：

3.1 任课教师的整合

在教师配备上，尽可能保证同一任课教师对这两门课程进行授课。在不同任课教师进行授课的情况下，两门课程任课教师组成大课程组，定时进行沟通，协调教学内容，使彼此对各门课程所需讲授、实践、补充和完善的内容有清晰的认识和了解，合理安排各门课程的内容和顺序，以使学生在课程内容和练习等方面不重复、无缺漏，提高专业基础学习的效率和巩固程度。

3.2 教学内容、过程和方法的整合

以专业实际应用为目的，重新选用与专业对口的教材，并对教学计划进行相应调整和优化。在此之前所选用的教材主要针对建筑专业学生，内容也多为建筑图纸的绘制，2013年开始，采用本教研室教师主编的《计算机辅助园林设计》作为CAD课程教材，该教材作为普通高等教育风景园林专业“十二五”规划系列教材，编制内容及层次均按风景园林专业特点设置，极大增强了专业针对性，与课程教学要求相匹配，从教学内容方面解决了与专业结合的矛盾。在教学过程和方法上，采用理论与实践并重， 课堂精讲， 穿插上机实践与辅导， 课后布置与课程进度相匹配的图形绘制作业，进行反复的专业工程训练的教学方法。

一方面，在CAD课程中讲授内容全程贯穿专业实践应用场景介绍，即结合园林工程实例教学。由教师在课堂上应用CAD 软件对工程实例（如园林建筑、铺装广场、地形、水体和植物等）进行平、立、剖面等图纸绘制，将手工制图方法与计算机辅助设计方法作对比，将CAD 的强大功能和优点表现出来，可以提高学生对CAD 课程学习的兴趣。

另一方面，在CAD课程中利用AutoCAD软件授课，把工程制图（尤其是制图规范）的内容穿插讲授，使教学更加灵活。最终使学生在工程识图、徒手工程制图与计算机制图三个方面均能较为熟练掌握。在工程制图授课时，教师把课程中需要讲解的图形先在AutoCAD软件中建立模型，利用实验室新购置的3D打印机将模型及对模型的旋转、剖切等操作后的模型样例打印出来，课堂进行展示及观察，以加深学生对图形的理解，直接而有效地培养学生的空间想象能力。而在CAD课程教学中则延续工程制图课程讲授的规范要求和演示案例，作为AutoCAD软件的工程实例分别进行软件演示和课堂操作，加深学生的直观理解，使学生的三方面能力同步得到快速提高。

3.3 教学案例和课程作业的整合

结合工程实例的教学法，将专业工程案例涉及到的图纸内容作为教学的实例，选取一套完整的园林项目工程图纸作为两门课程的综合作业，内容包括：总平面图、竖向设计图、植物配置图、园路和铺装广场施工图、园林建筑平、立、剖面图等。在工程制图课程中练习识图和手绘，学习园林工程图纸的绘制标准和手绘方法；而在CAD课程作业布置时，要求学生将自己在工程制图课程中手绘的这套图纸运用AutoCAD软件绘制并布局打印，同时提交电子版和纸质版成果，使教师便于通过作业检查学生对各知识点的掌握情况，以此反馈教学的难点，找出改进的方法。

实践证明，这是一套行之有效的方法，学生从眼、脑、手、勤四方面都得到了很好的锻炼，学完这两门专业基础课的学生，基本可以在假期和课余时间在一些社会实践单位承担绘图员的工作，或开始担当教师科研项目实践的助手。

4 工程制图与计算机辅助设计整合教学改革效果

4.1 提高了学生的专业学习兴趣和效率

两门课程的整合教学激发了学生的学习兴趣。两门课程内容相互贯通，前后衔接顺畅，内容循序渐进，并通过统一的综合作业运用不同制图方法进行反复操练，学生对基本理论和基础知识的掌握牢固扎实，同时更好的培养了空间想象力、读图能力及专业绘图能力。传统、枯燥的工程制图顿时变得生动、有趣，有效地提高了学生的专业学习兴趣和效率。

4.2 提高整体教学效率

计算机辅助制图（CAD）可以加深理解工程制图原理和方法，而对工程制图的原理和方法的理解反过来又可以帮助学生进一步掌握和熟练CAD的绘图方法和能力。两门课程内容上也避免了重复，在减轻学生的学习负担同时也提高了教学的效率；学生的专业技术应用和实践能力均得到较好地培养和锻炼，达到良好的教学效果。教学上激发了工程制图这门传统课程的新活力，使其在整个专业课程体系中为培养实用型人才发挥更积极的作用。

5 工程制图与计算机辅助设计整合教学改革的意义

5.1 工程制图与CAD课程的教学改革是一个持续、动态、循环反复和逐步完善的过程

随着计算机技术的发展，除了CAD技术已在工程图中普遍应用之外，其它一些更为先进和专业的软件如Sketch up、Photoshop、3Dmax等也越来越普及加以应用，今后对制图课程的改革也应随着这种趋势的发展而变化，对相关课程作进一步整合，融入不断发展的软件运用技术和表现方法，构建连续、完整、与时俱进、能符合实际市场人才需求的课程体系，不断提高教学效率和人才培养质量。

5.2 有助于实用型人才培养效率的提高

将传统的制图内容与计算机绘图有机地结合，不仅可以让学生真正掌握工程制图的精髓，使专业图纸表达规范，还能启发学生自主学习、快速获得使用软件和工具的方法；对于培养学生的自学能力、空间思维和想象、创新能力均起到重要的作用，对于提高学生专业技能、培养实用型人才具有重要的意义。

5.3 教学改革方法具有实践可操作性及借鉴性

本次教学改革紧密结合实践，从教学——统计——比较分析——反馈——教学的螺旋循环方法，具有很强的现实意义和可操作性。运用这种教学方法，提高了专业教学的效率，使相关专业教学环节得到更好地衔接；从学生学习成果和比较中获得反馈信息，进一步促进了教学方法的提高和完善；以园林专业的课程教学为切入点，由点入面，其研究成果可以对开设这两门课程的其他相关专业的教学方法起参考借鉴作用。

参考文献：

[1]林学与风景园林学院园林专业人才培养方案.华南农业大学2015人才培养方案[M].2015：232276.

[2]石达开.影响CAD教学效果的关键因素分析[J].大众科技.2005（01）：9293.

作者简介：邱巧玲（1977），女，讲师，从事计算机辅助设计、风景园林植物造景、城市绿地规划等课程教学与研究工作；张玉竹（1975），女，讲师，从事工程制图、計算机辅助设计、园林建筑设计等课程教学与研究工作。