地矿类专业CAD辅助设计教学改革的探索与实践*

曾 晟 孙 冰 杨月平

南华大学 湖南衡阳 421001

地矿类专业CAD辅助设计教学改革的探索与实践*

曾 晟 孙 冰 杨月平

南华大学 湖南衡阳 421001

CAD辅助设计技术已成为数字矿山建设的最基本软件工具。为培养矿山数字化发展专门技术人才，对地矿类专业必修课CAD辅助设计课程进行教学改革和研究是必需的。那么，加强激发学生的兴趣和信心，加强培养学生的创新能力，加强注重绘图技巧的教学，加强CAD二次开发的教学等等，是矿山数字化发展人才培养的需要。

CAD辅助设计；矿山数字化；教学改革

矿山数字化设计是数字矿山建设的主要内容之一，随着计算机的广泛普及和应用，AutoACD辅助设计因其极强的实践性和应用性已经在矿山数字化建设得到了广泛的应用。目前，CAD已成为矿山基础信息的数字化管理和数字矿山建设的最基本软件工具。

大部分矿山都在积极推行或加快矿山数字化建设，为此，作为未来矿山建设的地矿类专业的大学生，必须掌握和灵活运用AutoCAD辅助设计软件实现矿山的开发设计与信息化管理。开展CAD辅助设计课程的教学教改研究是必要的。

一、课程特点和教学现状

AutoACD辅助设计是一门集知识与技能于一体、实践性很强的基础课程，必须从提高学生学习兴趣入手, 鼓励学生勤于实践, 敢于动手, 从而掌握这门课的基本知识和技能。通过课程学习使学生比较系统地理解AutoCAD的基本概念和基本理论，掌握其常用的基本命令、基本方法、基本绘图技巧，能根据学生所学专业具体需要熟练绘制二维平面图、三维立体图，达到综合运用所学的知识、方法提高设计与开发能力的目的。能利用AutoCAD内部嵌入的编程工具AntoLISP程序设计语言，为矿山设计和管理开发部分程序模块。

我校地矿类专业矿物资源工程专业设置了3个专业方向，AutoACD辅助设计课程是该专业必修的基础课程，课程设置24学时，课堂授课与上机比例为2:3。课程采用理论讲授与上机实践相结合的教学模式，教学内容主要为AutoACD操作基础、绘图环境的设置、基本二维图形绘制、绘图编辑等基础理论与操作。但是对于三维绘图教学内容与CAD辅助设计和二次开发没有涉及，原教学内容已经不能满足从事矿山数字化设计与建设的需要。

二、教学改革措施与方法

1.教学中注重培养学生的创新能力

教学中对学生创新能力的培养尤其重要。那么，如何在教学中培养学生的创新能力呢？首先，激发学生的学习兴趣，创建创新的动力。通过对一些往届学生的设计图纸的浏览学习，以及CAD做的图纸与手工绘制的图纸相比较，让学生了解到CAD绘图功能的强大和美观，基本解决了手工绘图中线条粗细不均匀、圆弧连接处不光滑、涂擦得太多使得图纸不清洁等问题。激发了学生们学习CAD的兴趣和强烈的学习欲望。特别是一些平时手工绘图能力较差的学生，都迫不及待地想学习CAD。以弥补手工作图能力的不足。

2.实例教学，体现专业特色，培养学生的兴趣和信心

AutoCAD软件的命令很多，并且每个命令又有不同的使用方法，如果按照书本的内容和顺序讲解，学生只能在当时记住命令的用法，当几章的内容都讲完之后，做综合练习时，学生由于需要记忆的内容太多，忘记了前面学过的命令，不会综合运用所学理论完成绘图，浪费了大量的时间，以致丧失继续学习的信心和兴趣。针对以上情况，采用实例教学法。首先，选择一些简单的图型或实际设计图纸，让学生跟教师进行“模仿”性学习；其次，在讲解诸如“直线”“圆”“矩形”等基本绘图命令时，也要穿插讲解简单的修改命令，这样可以避免学生在绘图的过程中一旦画错就束手无措。最后，绘图的内容和命令逐步深化。

教学过程应充分体现专业特色,不断激发学生的学习兴趣。作为地矿类的学生,他们迫切想知道怎样通过CAD绘出矿山地形地质图、矿山设计中的各种图纸。

3.实施教学手段多样化

教学手段和方法是保证教学质量的一个十分重要的因素，CAD教学不同于一般理论课的教学，它具有较强的实践性。在CAD软件应用教学中，应突破传统理论教学的模式，结合软件设计的自身特点组织教学。具体来说可以用以下几种方式：面向任务集成和全面的解决方法，即面向学生的使用需求，把所有的内容集中起来，一揽子解决问题，使学生可以在较短的时间内“即学即用，即查即用”；“照葫芦画瓢”方法，即每项任务都以简单的操作步骤和图例方式讲述，学生可以“照葫芦画瓢”做好手中的事情；全程导航方法，在短课时内，要把软件的所有内容一一讲透是十分困难的，因此在任何时候为学生提供学习建议和在线帮助，让学生“先见森林，再识树木”，亦不失为一种好的教学方式。另外，在改进教学方式的同时，尽量采用多媒体和电脑形象化教学，这样可以更加充分地引导学生思维，激发学生的学习热情，使教学内容更为直观生动。

4.教学内容的精选

对于CAD辅助绘图这门课，我们仅仅设置24个学时，要在如此短的实训时间内把AutoCAD学得精、学得全面是不可能的，因此就要求教师结合学生的实际水平和将来工作的需要，对教材中不适合本专业学生的内容进行简化或删除，精选出有特点和针对性的内容，并将其划分为三大教学模块：“二维图形绘制”“三维图形绘制”“CAD二次开发”。在“二维图形绘制”中，结合学生就业从事矿山建设的需要，有目的地练习地质地形图、巷道断面图、采矿方法标准图等方面的内容。在“三维图形绘制”中，应该让学生了解到，学习三维的目的是实现矿山建设的三维可视化，为矿山数字化建设培养人才。在“CAD二次开发”中，让学生认识到目前的CAD软件系统中还存在一些缺陷，不能满足我们矿山数字化建设的需要，如有些图元、线型、三维可视还需要我们进行CAD二次开发。

5.注重绘图技巧，提高绘图效率

(1)教会学生综合运用所学的知识

有些学生已学会用CAD绘制简单的图形，但一遇到复杂的图形就不知所措了。究其原因，就是没有学会综合运用所学的知识和技能，真正做到活学活用。如在绘制巷道断面图时，要做到点线结合，充分利用图块命令，把相同的部分定义成图块保存下来，为以后的绘图做好准备。有些能复制的尽量去复制，不要做重复的工作。

(2)多介绍实用技巧给学生

多介绍实用技巧给学生，使学生少走弯路，就会提高他们的学习效率，使他们掌握更多的绘图技能。如：字体的问题是CAD绘图中常遇到的问题。那么如何替换找不到的原文字体呢。则教育学生：复制要替换的字库为将被替换的字库名。图层问题也是CAD教学中要交代给学生的关键问题。建立图层一般容易掌握，但是如何删除顽固图层？有些学生一时难以操作。其方法有很多：方法1：将无用的图层关闭，全选，粘贴至一新文件中，那些无用的图层就不会贴过来；方法2：选择需要留下的图形，然后选择文件菜单→输出→块文件，这样的块文件就是选中部分的图形了，如果这些图形中没有指定的层，这些层也不会被保存在新的图块图形中，等等。

6. 加强CAD绘图关键问题的教学

(1)CAD图纸空间

图纸空间可以理解为覆盖在模型空间上的一层不透明的纸，需要从图纸空间看模型空间的内容，必须进行开“视口”操作，也就是“开窗”。图纸空间是一个二维空间，也就是在图纸空间绘制的对象虽然也有Z坐标，但是三维操作的一些相关命令在图纸空间不能使用，导致他所显示的特性跟二维空间相似。图纸空间主要的作用是用来出图的，就是把我们在模型空间绘制的图，在图纸空间进行调整、排版，这个过程称为“布局”是非常恰当的。“视口”则是在图纸空间这张“纸”上开的一个口子，这个口子的大小、形状可以随意使用。在视口里面对模型空间的图形进行缩放、平移、改变坐标系等的操作，可以理解为拿着这张开有窗口的“纸”放在眼前，然后离模型空间的对象远或者近、左右移动、旋转等操作，更形象的说，就是这些操作是针对图纸空间这张“纸”的，这就可以理解为什么在图纸空间进行若干操作，但是对模型空间没有影响的原因。

熟练地使用图纸空间，需要配合几个方面的设置：第一，最好严格按照1:1的方式绘图；第二，明确自己在模型空间绘图所使用的单位；第三，标准图框；第四，打印比例；等等。

(2)线型尺寸、比例的选择

CAD绘图中不可避免地要用到不同粗细的实线、虚线、点画线，这就需要用户在绘图前对线的特性予以设定，以达到绘图标准的要求。由于图层中设定的线宽在屏幕上并不显示线的粗细，一些设计人员在绘图中用多段线绘制不同粗细的线，使制图中的图线粗细一目了然，避免遗漏。但是，利用多段线绘制不同粗细的线时，就需要考虑图纸空间的大小，如果采用标准图纸的尺寸绘图，多段线的线宽与制图标准相同即可。点画线、虚线等线型绘制以后，有时会出现看起来是实线的情况。这种情况出现的原因主要有两种,一是图线短，二是由于线的线型全局比例因子过大或过小。采用标准图纸绘图，全局比例选用0.5～1.5较为合适。采用标准图纸乘以绘图比例作为图纸空间绘图，全局比例选用0.5～1.5乘以绘图比例较为合适。

(3)文字尺寸、比例的选择

文字是对图形内容的补充、说明，清晰、大小合适的文字不仅仅是国家制图标准的要求，也是图面美观和满足工程技术人员阅读的需要。很多初学者在标注文字时不能做到选择正确的文字高度，造成图形大文字小或文字大图形小的情况。文字的宽高比一方面影响文字的美观，另一方面影响文字所占的空间大小，为此在绘图前应设定文字的宽高比。

(4)图形的输出

学习CAD绘图应将在计算机屏幕中完成的结果输出在标准的图纸上。这样的训练，不仅可以使CAD的学习者学会使用计算机、绘图仪等工具进行图形输出，而且通过此过程能够让学习者逐步建立起计算机屏幕上图形效果与实际图纸中图形效果间量的关系，以便更好地在CAD绘图中确定各类数据。学习图形输出，应结合两类图纸界限的绘图结果，即标准图纸和标准图纸乘以绘图比例后的图纸界限的绘图结果，只有通过两种图纸界限的绘图结果在标准图纸上的输出，才能分别建立两种图纸界限的绘图方法。

三、结束语

CAD辅助设计技术是大部分工科专业一门必修的基础课程。随着现代矿业的发展，数字矿山的建设越来越引起人们的重视，而CAD辅助设计技术又是数字矿山建设的最基本软件工具，因此对于我们地矿类专业的学生加强该课程的教学与研究是必需的。在教学中，让学生在掌握二维平面图、三维立体图的绘制的基础上，更要教会学生能利用AutoCAD内部嵌入的编程工具AntoLISP程序设计语言进行基本的CAD二次开发。为矿山数字化发展培养人才。

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[5]贾艳东，刘玉臣，鄂凯闻.土木建筑CAD绘图教学中的几个关键问题[J].高等建筑教育，2008，17(1)：66～69

Exploration and practice on teaching of geological and mineral specialty CAD

Zeng Sheng, Sun Bing, Yang Yueping
University of south China, Hengyang, 421001, China

CAD aided design technique has become the most basic soft in the construction of digital mine. In order to culture professional talents for the digital mine, it is necessary to innovate and study the CAD course of geological and mineral specialty. It is important for the culture professional talents to excite interest and confidence, to culture creative ability, emphasize the teaching of drawing skill, and to strengthen the teaching of CAD secondary development.

CAD aided design; digital mine; teaching reform

book=85,ebook=489

2010-01-08

曾晟，硕士，讲师。

*本文系“南华大学教研教改课题(NO.2008GJY17)”的研究成果。