隧道及地下工程专业CAD课程教学模式研究

摘要：文章借助问卷调查，对当前隧道及地下工程专业CAD课程教学现状及存在的问题进行了调研和分析。在此基础上，提出了以CAD技术为主线，融专业标准及规范、专业知识与工程实践于一体的CAD课程教学模式，并开展了初步的教学实践。

关键词：隧道及地下工程；CAD教学；教学模式

中图分类号：G6420；TU9文献标志码：A文章编号：10052909（2012）06013603随着计算机科学和CAD技术的快速发展，计算机辅助绘图和设计技术已广泛应用于隧道及地下工程专业，并贯穿于工程的规划、设计、施工以及养护管理等全过程。CAD应用能力已成为新一代隧道工程师必备的基本素质。在此背景下，随着高校工程教育改革的推进，为了适应工程行业现代化设计模式和CAD技术的发展，各高等院校普遍开设了不同类别、不同层次的CAD课程，使本科生在学习传统工程知识的基础上，能够掌握现代化的计算机辅助设计技术，培养学生的CAD应用能力和创新能力。

CAD课程作为具有学科交叉特点的基础课程，其教学目标、教学方法与传统工程专业基础课程差异明显。如何有效开展CAD课程教学一直是高校工程专业探索和研究的方向，并已开展了卓有成效的研究工作［1-4］。其中，针对专业CAD课程（如建筑工程、给水排水等）教学，部分学者从课程设置、教学内容、教学方法、现代化教学手段以及实践教学方面进行了初步的探讨和研究［1-2］。

在问卷调查基础上，结合计算机辅助设计、地下结构CAD等课程教学中遇到的问题及切身体会，系统提出了以CAD技术为主线，融专业标准及规范、专业知识与工程实践于一体的隧道及地下工程专业CAD课程教学模式，并在实际教学工作中进行了初步的实践。

一、CAD课程教学现状的调研及分析

文章以目前隧道及地下工程专业中普遍采用的AutoCAD计算机辅助绘图软件为代表，采用问卷调查的方式，通过对278份本科生问卷的分析和研究，调研分析了CAD课程教学现状及存在问题。（一）CAD技术总体掌握情况

100%的受调查学生认为CAD软件对今后的工作非常重要，并且希望通过系统学习掌握该工具。虽然受调查学生认识到了CAD软件的重要性，但只有不足一半的学生使用过该软件。其中，27.9%的学生仅仅会使用简单命令，68.3%的学生表示可以画一般的工程图纸，而自认为娴熟掌握软件的学生只有3.8%（图1）。综合而言，只有30%的学生表示其CAD软件应用能力可以满足未来工作的常规需求。虽然学生普遍意识到CAD技术在专业中的重要性和学习的必要性，但由于很多高校大平台的本科培养理念，更加重视专业基础知识的传授，CAD能力培养尚显不足，需要在教学内容及教学方法方面进一步加强。

图1CAD软件的掌握程度

（二）CAD课程教学中普遍存在的问题

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

闫治国，等隧道及地下工程专业CAD课程教学模式研究

第一，教学内容以介绍命令为主，课程缺少连贯性和工程应用背景。CAD课程教学一般是针对具体软件，从最基本的命令分步分节讲授。授课内容较为单一，教学效果不好，学生也许可以熟练掌握各种绘图命令，但面对实际工程问题时，不清楚如何针对具体情况合理运用CAD技术（图2），问卷调查的结果也证实了这一结论。这表明CAD课程教学应强调以实际应用为目标，结合工程实例进行，避免仅讲授CAD软件的操作方法，以简单命令为教学内容［4］；否则，一方面课程教学效果难以保证，另一方面也不易有效提高学生的CAD应用能力。

图2学生对于教学效果的评价

第二，CAD课程教学与专业知识和工程实践的联系不紧密，CAD综合运用能力不足。CAD课程教学中，演示或作为练习的内容尽管也体现了专业背景，但往往缺乏系统性和层次性，且与工程实践的联系不紧密，难以调动学生的学习兴趣。这也导致学生对CAD技术与工程实践间的联系及转化关系认识不清，不了解CAD技术在工程实践中的作用。

由于隧道及地下工程专业的特点，工程师需在大量的标准、规范约束下开展设计工作，因此，熟悉并践行这些标准、规范也是培养学生具备专业工程师素质的必要步骤。然而，CAD教学中没有融入相关标准、规范的内容，导致学生专业素养与CAD应用能力培养脱节。从问卷调查看，学生对CAD课程教学内容设置的期望集中在综合运用和满足实际工程需要这2个方面，如图3所示。

图3学生对CAD课程教学内容的期望

第三，缺少能体现专业特点，并融合CAD技术、专业标准与工程实践于一体的教材。目前CAD方面的教材非常多，但多数集中于CAD软件自身的使用及操作方面，与帮助文件类似，能体现专业特点，结合工程实践系统介绍CAD技术应用的教材少。

第四，CAD教学手段相对单一。常用的CAD教学手段包括PPT讲解及电脑操作演示，而学生对CAD课程的授课形式有许多期望和建议，如保存操作视频、动画演示操作过程等；因此，CAD课程教学手段应更加丰富。

二、CAD课程一体化教学模式

（一）主要思路及框架

根据信息时代工程设计模式与隧道及地下工程专业CAD教育需求，以提升教学效果，培养学生创新意识、综合分析运用能力及专业工程制图和设计能力为目标，提出以CAD技术为主线，融专业标准（规范）与原理、隧道及地下工程专业知识及工程实践于一体的新型教学模式，如图4所示，其主要思路和特点如下：

（1）强调CAD基础概念，注重CAD应用方法，提高学生CAD学习、应用及创新能力。

（2）在教学内容安排、示例设置及知识讲授方面将专业标准、规范有机融合，除将CAD知识传递给学生，还应注重与专业知识、工程实际标准和规范的衔接，使CAD教学具有专业特色。

（3）以完成某一工程实例为教学主线，使学生掌握CAD应用过程中各个关键环节的主要命令及实现方法，理解并掌握从CAD图纸到实际工程的信息传递、转化过程，培养应用CAD技术解决实际问题的综合能力。

（4）追踪最新的CAD技术、软件成果，以及CAD技术在隧道及地下工程中的应用现状，讲授CAD基础知识及操作技能的同时使学生充分了解CAD技术的发展趋势和行业动态。

（5）培养学生CAD创新能力和综合实践能力。

图4隧道及地下工程专业CAD课程一体化教学模式

（二）主要工作内容

1.隧道及地下工程设计模式及地下工程CAD教育需求分析

借助多种手段分析、研究地下工程设计模式及教育需求，确立地下工程CAD课程教学的目标，及时、动态调整教学内容，紧跟CAD技术和工程实践需求。例如，对隧道及地下工程相关设计院（所）或施工建设单位调研，总结归纳当前隧道及地下工程在设计、建造过程中对CAD技术的需求点，进而有针对性安排教学目标和教学内容。

2．专业标准及典型工程案例图集的收集、整理

收集、整理现行的相关专业标准，结合地下工程专业特点和专业知识，将专业标准、规范及原理分解为CAD教学中相互关联的知识点（标注样式、行业约定俗成的图形表达方法等），便于后续逐步融入课程教学。同时，收集盾构隧道、山岭隧道、沉管隧道等典型地下工程案例图集，结合教学知识点整理，使之系统化，以此作为课程背景，实现CAD技术与工程实践有机融合。

3．一体化教学模式的贯彻

在实际教学中，以实际隧道及地下工程为背景，以CAD—实际工程图纸为主线，融CAD知识、专业标准、规范与原理、地下工程专业知识及工程实践等内容于一体，实现知识逐步衔接、融合及深化，培养学生的创新意识和CAD应用能力。

4．配套教材的建设

建设融CAD技术、专业标准、规范、地下工程专业知识及工程实践等内容于一体的地下工程CAD教材。

三、结语

文章结合CAD课程教学实践，系统提出了以CAD技术为主线，融专业标准及规范、专业知识与工程实践于一体的隧道及地下工程专业CAD课程教学模式，并在实际教学中进行了初步的教学实践，实践表明：该模式具有优势和可行性，教学效果良好。通过一体化教学模式，学生能深刻掌握CAD基本概念和方法，将专业标准、规范等贯穿CAD应用全过程，实现专业知识与CAD技术有机结合，满足工程实践需要。该教学模式对提高学生的创新意识和专业素质，培养社会发展所需的高素质人才具有积极作用。

参考文献：

［1］傅斌，张勤，张智，等.给排水专业计算机辅助设计教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2004，13（4）：81-83.

［2］周跃生.浅析建筑CAD课程的教学改革［J］.高等建筑教育，2000（4）：33-34.

［3］胡敬佩.“土木工程CAD”课程教学模式浅探［J］.重庆广播电视大学学报，2005，17（2）：24-26.

［4］龚媛媛.高职学院建筑制图与AutoCAD教学改革与思考［J］.北京电力高等专科学校学报，2010，27（4）：142-143.

编辑周沫