工程制图创新型教学体系的改革与实践——以建筑制图课程为例

刘克非，汤小红，吴庆定

（中南林业科技大学 土木工程与力学学院，湖南 长沙 410004）

工程制图创新型教学体系的改革与实践
——以建筑制图课程为例

刘克非，汤小红，吴庆定

（中南林业科技大学 土木工程与力学学院，湖南 长沙 410004）

结合建筑制图教学的定位和当前的发展形势，建立了以实践创新为主线的建筑制图新型教学体系，提出了引入三维几何建模的理论教学模式和基于三维造型与构型设计的《Auto CAD》教学模式，列举了新体系的实践应用方法与效果，为提高学生的综合素质、工程意识和创新能力奠定了基础。

工程制图；实践创新；教学改革；三维

从当前教育发展的形式和国家的政策导向来看，创新型人才培养的理念已深入人心，创新型人才的培养也是当前教育的根本宗旨，而创新能力培养的核心又是创新思维能力的培养[1-2]。工程图学课程的教学目的主要是培养工科学生的形象思维和设计表达能力，为工程设计实践服务。图学课程的教学与其它课程一样，应将学生能力、素质的培养放在与知识传授同等重要的地位；同时，图学课程中对学生的空间思维能力培养是其独有的特点，图学教育对培养、提高学生的综合素质和能力具有不可推卸的责任。但是在有限的课时内既要完成大量的教学内容，同时又要加强学生的能力和素质培养，若不进行根本性的改革，难以完成图学课程被赋予的全部任务。[3-4]

另一方面，随着建筑、制造行业和图形处理软件的快速发展，AutoCAD作图速度快、精度高、易于修改等优势已为大家所认同，传统的构型设计方法已不能满足要求，三维建模引入制图课程已成为教学内容改革的大趋势，国内多所院校都在这一领域开展了卓有成效的探索，也取得了一系列研究和实践成果。[5-6]

结合中南林业科技大学特点，工程制图教研室以培养学生的创新性构型设计能力为主要目标，尝试对工程图学的教学内容与方法、教学效果的监测与评价进行改革，提出以三维造型和构型设计为主线的教学模式，加强空间思维能力、形体构型能力、创新能力和工程意识的培养，用以指导今后的教学实践，从而达到培养新世纪创新型人才的目的。

一、建筑制图创新型教学体系的探索

我校学习建筑制图类课程的专业较多，除了传统的土木工程、工程管理、工程力学、建筑学、城市规划等专业外，工业设计、艺术设计、园林、交通运输等专业也需要学习大量的建筑制图知识。从专业设置的情况来看，我校多个学科主要培养建筑、土木和景观的结构与产品设计方面的人才，这就对学生在构型设计和创新能力上有更深的要求，也对建筑制图的教学体系、内容与方法提出了新挑战。一方面，图学课程是建筑类相关专业学生进入大学后最先接触的基础课程，此时学生的形象思维、构型能力都处于初步形成的关键时期，扎实的图学基础是学好后续课程的保障；另一方面，在结构模拟、计算和设计软件飞速发展的今天，单纯的二维绘图和建模方法已难以满足三维模拟和设计的需求，亟待将三维模型的构造和建模方法引入图学教学，以培养学生的设计理念和创新能力。建筑制图教学体系改革的具体实施方案包括：

（一）建立以实践创新为主线的建筑制图全程教学体系

建立建筑制图课的统一基础平台，进行工程素质的启蒙教育，着重培养学生的空间想象能力、空间形体二维和三维构型的正确表达能力、创新能力。在课题研究中选取土木类、建筑类和设计类专业的一个普通班作为教学试点，进行一个学年的实验教学。根据各专业特点，重点介绍专业图样的规定画法、要求及相应国家标准，培养学生对专业图样的读图、画图能力，并掌握专业图样的基本特点。根据不同的专业添加相应计算机绘图、手工绘图和计算机三维实体造型等内容的学习。

（二）引入三维几何建模的建筑制图教学模式

在教学内容中增加画法几何三维CAD求解方法、三维造型的基本原理、三维模型向二维视图转换的方法、编辑手段和尺寸标注等内容。采用二维与三维相融合、手工绘图与计算机绘图相融合、工程设计与教学设计相融合的方法，独立设置三维建模部分内容并采用多媒体技术手段，将三维几何建模融入到教学的全过程，建立现代建筑制图新教学模式。

（三）基于三维造型和构型设计的《Auto CAD》教学模式与方法

分别在土木类、建筑类专业中选定实验班，根据专业特点和后续专业课程的设置，拟定《Auto CAD》课程教学计划，将三维造型和构型设计理念引入其中。首先初步拟订基于构型设计的《Auto CAD》课程教学大纲，选择含有构型设计和详细的三维CAD软件介绍与练习内容的教材，在实验班《Auto CAD》教学中实施。经过前期准备和实验实施后，对教学方法和教学效果进行评价和总结，调整、优化教学方案。同时跟踪了解实验班后续相关专业课程的学习情况，对比研究新、老两种《Auto CAD》教学模式与方法。对新的教学模式进行总结、改进、优化与完善，逐渐形成以构型设计为主线的《Auto CAD》教学模式，借助三维CAD人机合作环境，重新修订《Auto CAD》教学大纲、考试大纲、实验指导书等。

二、创新型教学体系的实践应用

（一） 建筑制图理论教学模式与方法

目前中南林业科技大学建筑制图课程主要分为《画法几何》（40课时）、《工程制图》（40课时）和《Auto CAD》(24课时)三部分，其中前两部分的理论教学着重介绍图学基本知识，培养学生空间想象能力和形体二（三）维构型的正确表达能力。在本次教学改革中，教研组分别将土木类、建筑类专业的教学内容依据专业特点进行相应调整，重点介绍专业图样的规定画法、要求及相应国家标准，并增加画法几何三维求解、三维造型的基本原理、三维模型向二维视图转换、尺寸标注等内容，采用二维与三维相结合、教学过程与工程设计相融合的方法，将三维形体造型和工程图样表达部分做成精美而易懂的多媒体课件，一方面帮助学生理解、想象形体的空间形状，另一方面有助于扩展其空间思维能力，培养三维形体表达和工程意识。

（二）实验、实践类课程教学

建筑制图创新型教学内容与方法的研究重点即为实验与实践部分，其主要原因在于我国现在的高等教育已逐渐形成大众化教育规模，但与精英化教育还相距甚远。传统图学教育中理论基础扎实而动手、创新能力差的局面仍未根本扭转，实验与实践教学作为培养学生创新精神和实践能力的重要环节，其质量直接影响工程图学的整体教学质量。从大土木类和建筑类专业相关知识和形势发展来看，越来越多的建模软件（ANSYS、ABAQUS等）、结构设计软件（PKPM、筑龙、天正、维地等）和其他景观、造型设计软件都与Auto CAD相融合，并已在三维造型和构型设计方面获得了广泛应用。这就决定了建筑制图实践教学不应仅仅限定在20个课时的《Auto CAD》中，而应与专业的后续课程和实践环节紧密结合，切实把理论与实践相结合、思维能力与动手能力相结合、设计理念与创新能力相结合的思想体现在实际教学中，以培养真正的应用型人才。

我们的做法是：根据大土木类、建筑类专业特点和后续专业课程的设置情况，将《Auto CAD》课程分为上、下两部分，其中16课时的《Auto CAD（上）》仍然保留原课程教学内容，这一部分重点讲授Auto CAD2007通用软件，绘制二维图形并进行文字、尺寸标注；8课时的《Auto CAD（下）》则将三维造型和构型设计的理念引入其中，将构型设计和三维CAD练习内容在教学中实施。另一方面，结合各专业后续课程的学习内容，在大二、大三的专业课程实验、实践训练中巩固并加强形体构型和三维CAD建模、绘图能力的培养。以工程力学专业为例，该专业学生在后续学习中要接触大量的有限元分析软件，其中ANSYS是必学软件。我们在ANSYS上机操作中引导学生直接在AutoCAD软件中构筑三维模型再导入ANSYS中进行分析和计算，这样既有助于模型的快速建立和修改，又利于学生掌握命令流的使用，真正实现学以致用。另外，建筑制图教研组的老师也依据各自的学习专业和研究方向被划分为不同的攻关团队，指导和组织学生参加不同种类的创新型实践项目，如全国ITAT教育工程就业技能大赛（AutoCAD建筑设计类）、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、湖南省大学生结构设计大赛、全国高校园林景观设计大赛、大学生概念性城市规划设计大赛等。截至2012年底，中南林业科技大学已在各国家级学生竞赛中获得奖项36项，成果喜人。

三、结束语

建筑制图创新型教学体系的改革与实践，意在根据当前大土木类、建筑类工程制图课程存在的缺点、当前工程设计与制造的发展形势以及工程绘图软件的更新情况，对相关课程的课程体系、内容、方法和教学手段全面变革，以适应现代设计制造、现代信息科技发展和具有创新能力的高素质人才培养的需要，促进学生全面发展。从已取得的教学成果和效果来看，这一教改体系思路正确、针对性强，且具有广泛的推广价值。但从切实提高学生的学习质量、综合素质与创新能力来看，继续更新教学内容与方法将是一个长期而艰巨的任务，有待于进一步深入研究与实践。

[1] 李立君,周 健. 创新教育在林农院校机械类研究生培养过程的思考[J].中南林业科技大学学报（社会科学版）,2012,6(3):141-145.

[2] 汤小红,曹福祥,周灵芝,等. 林业院校本科专业人才培养课程体系设置现状与改革探究[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2012, 6(1):132-134.

[3] 李冬梅,张持重,张耀娟,等.以创新能力培养为目标的设计图学课程改革的研究与实践[J]. 工程图学学报，2010,(3):161-164.

[4] 童秉枢,高树峰.谈工程图学教学中学生创新能力的培养[J]. 工程图学学报,2008,(6):1-6.

[5] 童秉枢,易素君,徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J]. 工程图学学报，2005,(4):130-135.

[6] 张学忱,陈锦昌.三维工程图学课程和教材的研究与实践[J].工程图学学报，2009,(5):139-143.

Reform and Practice on Innovative Teaching System of Engineering Drawing——Take Architectural Drawing for Example

LIU Ke-fei, TANG Xiao-hong, WU Qing-ding
(Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

According to the location and development situation of architectural drawing teaching, the new teaching system has been established which takes practical innovation as mainline. The theoretical and Auto CAD teaching modes have been proposed which based on 3D geometric modeling and conf i guration design, the application methods and effects of new system have been expounded, which lay a foundation for improve students’ comprehensive quality, engineering consciousness and innovation ability.

engineering drawing; practical innovation; teaching reform; three-dimensional

G642.0

A

1673-9272(2013)05-0213-03

2013-05-24

湖南省教育厅教学改革“工程制图类课程创新型教学体系、内容与方法的研究与实践”研究项目资助（湘教通[2012]401号）；湖南省教育厅教学改革“机械类本科专业实验课程教学内容和课程体系改革与优化的研究”研究项目资助（湘教通[2011]93号）。

刘克非（1982-），女，辽宁昌图人，中南林业科技大学土木工程与力学学院讲师，博士，研究方向：工程图学、土木工程设计及理论。

[本文编校：李浩慧]