给排水科学与工程专业软件实训教学的探索与实践

海涛 张华 魏彩春 李海翔 陆燕勤 周自坚

摘 要：针对给排水科学与工程专业《专业软件实训》实践课程的现状和存在的问题，结合人才培养方案的要求和社会的需要，提出《专业软件实训》实践课程的教学改革方式，初步探讨了与课程设计相结合，融入BIM技术，项目案例教学，压缩基本操作课时，设计课后项目作业等方式，激发学生的学习兴趣。

关键词：给排水专业软件 CAD 教学改革 BIM

《专业软件实训》课程是给排水科学与工程专业本科教学计划中非常重要的实践性教学环节，其目的是使学生熟练掌握行业常用的绘图软件和专业设计软件，通过练习，强化、巩固和丰富已学过的AutoCAD课程和专业软件课程的内容，结合其他专业课程及设计规范，能够应用软件独立设计和绘制图纸，培养学生实际动手能力，为后续的课程设计、毕业设计及工程实践打下良好的基础，切实提高其在专业工作中应用实际能力，以适应今后的工作。

给排水科学与工程专业涉及的专业软件为AutoCAD、天正给排水软件和鸿业市政管线软件，在进行《专业软件实训》实践之前，分别需要进行《计算机辅助制图AutoCAD》和《给排水专业软件应用》的学习，其中根据教学大纲的要求，《给排水专业软件应用》课程的前置课程为工程制图、计算机辅制图AutoCAD、建筑给水排水工程、给水排水管网系统。《给排水专业软件应用》课程主要对天正给排水和鸿业市政管线两种软件进行教学，两种软件均以AutoCAD软件为平台。其中，鸿业市政管线软件基本涵盖了市政管线设计的全部内容，从地形处理到道路绘制，从平面设计到纵断面设计，从给水、污水、雨水设计到各类管线综合调整，从管网平差计算到污水雨水计算，都可以得到有效解决。天正给排水软件主要用于室内建筑给排水管道系统的设计，从平面图绘制到系统图生成均能有效提高绘图设计的速度，并能对各类管线进行水力计算，大大减轻了设计人员的工作量。

《专业软件实训》分为两部分，为《专业软件实训1》（AutoCAD）和《专业软件实训2》（天正、鸿业），实训1和实训2与相应课程一起，分别在本科教学第四学期和第五学期开设，实训时间均为1周。

一、现状与存在的问题

第一，专业软件实训前置课程《工程制图》的教学，根据给排水科学与工程专业的人才培养方案，在第三学期，即大二上学期开设，主要针对制图的基本原理等进行教学，例如点线面、三视图等基本知识，但对制图的规范要求等内容涉及较少，导致在后续的相关课程教学中，我们发现学生对制图标准的内容知之甚少，甚至有部分同学对制图规范的要求完全不清楚，提交的绘图成果中绘制的线型、字体、标注等内容五花八门，不符合制图规范的要求，与工程设计上要求的标准化制图要求相差甚远，这与很多工科院校AutoCAD课程教学中碰到的问题基本一致^[1]。导致在后续计算机辅助制图AutoCAD和给排水专业软件教学的过程中，还必須穿插讲解相关的制图规范的内容，影响了课程教学计划的实施。

第二，学生的主动学习性不强，对专业软件学习的兴趣不高，没有兴趣就没有主动学习的动力。学生还是处于为了完成练习作业，为了通过考试的被动学习状态，没有将专业软件当作是今后工作的必备技能来看待，没有意识到专业软件对今后课程设计和工作的作用和重要性，在实训过程中往往出现互相拷贝实训成果和没有按照规范进行绘图和输出图纸的情况。我们对往届毕业生的问卷调查结果显示，很多学生均对在校期间没有很好的学习专业软件而感到后悔，并且根据自己在工作中碰到的问题，对专业软件及实训课程的教学提出针对性的建议。

第三，因为软件的特点，老师在教学过程中，很多时间用于讲解绘图命令、绘图技巧，演示命令操作过程，而且专业软件的命令众多，学生对软件的掌握程度不一，这就导致在实训过程中，学生对实训要求绘制的图纸所采用方法的理解程度产生差异。专业软件实训的时间为一周，实训成果以设计图纸形式提交，采用的实训方式为：先读图识图，再根据图纸的特点，选择不同的专业软件进行绘图，例如市政道路上的给排水管道就采用鸿业市政管线软件进行绘图，建筑给水排水平面图就采用天正给排水进行绘制。然后让学生根据实训指导书的要求，熟悉所使用的软件命令，对照下发的图纸任务进行绘制，最后绘制完成的图纸进行打印输出。指导教师采用集中指导，配合分散辅导方式开展教学活动。这与大多数院校所采用的方式方法是一样的^[2]，学生虽然能够根据实训指导书的提示和方法进行绘制图纸，完成实训绘图任务，但是往往只是照猫画虎，没有真正做到自己动脑思考，没有通过实训训练找到最简单的绘图方法^[3]。

第四，为了给排水专业软件应用的课程教学和专业软件实训，学校采购了相关给排水专业软件的正版软件，例如天正给排水软件TN20 V2.0网络版（120节点）和鸿业管立得10.0网络版（120节点）。但是由于专业性质，专业设计规范一直在更新，但是软件因为各种原因不能及时更新升级，这就造成学生在学习过程中对部分绘图和计算的内容不能与最新规范进行对应，对学生造成困惑。而软件的试用版本又存在各种限制，不利于学生平时自行学习和训练。

第五，随着BIM 技术的出现，由于其具有三维可视化、信息化、协同化等诸多优点，加之政府的推广及厂商全方位的宣传，虽然刚起步不久，但其完全盖过了CAD^[4]。基于AutoCAD平台的天正给排水软件和鸿业市政管线软件则不具备BIM的相关优势，其还是以二维制图为主的设计计算模式。当前，为了符合政府部门相关要求，在进行二维设计后再进行反向建模设计，生成BIM的模型，但是由于使用习惯、硬件设备和软件环境要求等条件的限制，还未到直接使用基于BIM 软件正向设计的阶段，BIM和CAD还将共存很长时间。目前，给排水专业软件应用课程及专业软件实训还未进行BIM相关软件Revit的教学，这对今后学生而言是一个短板，我们应该利用BIM和CAD的优点进行整合并运用于教学。如何与BIM整合，需要教师基于新时代社会的需求设计新的教学思路和方法，增加Revit软件的内容讲解^[5]。

二、解决问题方案

第一，为提高学生学习的兴趣，应结合专业课程的学习，根据人才培养计划的安排，《计算机辅助制图AutoCAD》及《专业软件实训1》是安排在第四学期，同学期有专业基础课《水泵与水泵站课程设计》，改设计需要学生手绘水处理构筑物的图纸。第五学期，《建筑给水排水工程课程设计》需要学生根据建筑底图确定给排水设计方案，进行建筑给排水工程设计和绘制图纸。根据最近几年学生的反馈，经过课程设计后，学生对专业软件的学习主动性大幅提高，对专业软件的熟练程度也是加深，比经过专业软件课程学习和实训后掌握的内容都多。这说明，学生在对专业软件有需求的时候，会很主动的进行学习。因此，今后的软件实训的教学可以与课程设计相结合起来，《水泵与水泵站课程设计》手绘的图纸可要求学生利用AutoCAD软件进行对照绘制;《建筑给水排水工程设计》的图纸，可利用专业的天正给排水软件进行绘制，可以节省绘图时间以及提高绘图的效率，减轻设计计算的工作量。同时可在课程设计期间强调专业制图规范的要求，加深学生对制图标准的认识。专业软件实训课教师在课程设计期间可介入课程设计过程，指导学生的软件使用，解决学生存在共性问题和个性问题，与课程设计指导老师一起，提高学生的绘图质量。

第二，明确考核方式，进行教学和考核方式的改革。针对专业软件及实训课程的特点，结合专业课的绘图要求，在上课期间应以项目案例教学的方式进行教学，减少和压缩基本操作命令课时，利用PPT、微课、慕课等教学手段，将需要重点掌握的绘图命令和方法等，让学生在课后进行自主学习。设计相应的课后练习内容，使学生在巩固所课堂所学知识的同时，还能完成学习内容的总结和复习，激发学生主动学习的动力。对于专业软件实训成绩的评定，除根据最终成果质量和考勤外，加入提问环节，针对学生的设计提出软件操作的问题，观察学生操作过程，给予相关比例分数，最终得到实训成绩。

第三，在今后的给排水专业软件教学中，融入BIM技术。这不单单是对教师的要求，也是今后工程设计的趋势。软件实训课教师需要提高自身的知识储备，主动紧跟时代的潮流，提高自身技能，这样才能更好地服务于教学，指导学生进行专业软件的学习，激发学生的学习兴趣，用贴近实际的工程案例，营造良好的学习氛围，提高学生实际动手绘图的能力。

结语

综上所述，给排水专业软件实训课程应该紧随行业发展趋势，通过教学和考核方式的改革，与专业课程设计相结合，融入BIM技术，根据学生的学习能力，设计合适的课后项目作业，让学生在完成课程设计和课后项目作业的过程中，逐步掌握专业软件的使用方法和技巧，同时加深专业制图规范和标准的理解，为今后走向社会工作岗位，打下坚实的基础。

参考文献

[1]刘小雷，张文华，蒋维卿.基于“卓越计划”的环境工程《专业AutoCAD实训》教改初探[J].长春工程学院学报（社会科学版），2016，17，（3）：125-126.

[2]王宏，张虎.浅谈AUTOCAD综合实训改革[J].价值工程，2017，10：169-170.

[3]郭晓云，巴文輝，崔淑艳.AutoCAD建筑制图实践教学方法探索[J].科技信息，2012，34：164.

[4]杨国平，黄平，高雪.BIM时代下的建筑CAD课程教学改革[J].山西建筑，2018，44，（34）：232-233.

[5]罗美莲.BIM技术融入CAD课程的教学改革研究[J].四川水泥，2019，9：142.

作者简介

黄海涛（1978—），男，壮族，广西崇左人，职称：副教授，学历：博士，研究方向：水污染控制。