基于CAD三维设计的土建类创新型人才培养探索及实践

吕建根

【摘要】通过分析地方性本科院校土木工程专业计算机辅助设计（CAD）教学中存在的问题，针对创新应用型人才培养的目标，提出了基于CAD三维辅助设计背景下的创新能力培养教学模式，以建筑三维设计为导向，从更新教学内容、改变教学方式等方面入手，培养学生的创新意识，提高创新能力，以适用大众创新、万众创业的社会需求。

【关键词】土建类 CAD三维设计 创新型人才

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0044-02

工程制图课程是土建类专业必修的一门专业基础课，不少学者对如何提高工程制图课程的教学效果进行了较系统的研究[1-3]。工程图被称为技术人员的“工程语言”，一方面建筑物的设计构思、设计意图需要通过设计人员用工程图来表达，另一方面，施工人员需要通过阅读设计图纸来准确理解设计意图、结构造型及具体细节构造等，对设计人员而言，需要具有更多的创新能力，对施工人员来说，则需要具备更多的应用能力，因此，如何通过工程制图课程提高学生的创新应用能力，对土建类专业的人才培养至关重要。

一、工程制图传统教学培养存在的弊端

传统的工程制图课程是从点、线、面等二维投影开始，由于学生对构件或结构物缺乏直观的印象，由二维平面图形构筑成三维图形非常困难，难以在头脑中建立清晰的空间概念，增加了学习的难度，降低了学生学习的兴趣。但是，在实际工程中，工程设计人员需要进行概念设计、构思，形成较为清晰的空间概念后，再通过二维图形将设计意图完整表达出来，有经验的工程施工人员需要仔细阅读二维图纸，准确理解设计意图后，最后才能建造出符合要求的三维实体，上述过程表明，设计人员的工作是一个创新的过程，更适合培养学生创新能力，因此，从提高学生兴趣和培养创新能力两方面说明，亟需对工程制图课程的教学模式进行较为系统的改革，以满足“双创”的社会需求。

二、CAD制图课程教学模式的改革

近年来，随着计算机硬件及CAD技术的不断发展，使得工程制图“立体式”教学成为可能，为了提高学生学习兴趣、增强学习效果及培养学生创新能力，我校的《画法几何与CAD制图》课程从以下三个方面进行了改革：

教学内容的改革方面，认真梳理、重新构建了Auto CAD 的教学内容，删除与工程实际联系不够紧密的内容，对于画法几何图解法及投影理论部分，以土建类专业学生适用、够用为原则进行精简，减少机械类的教学例子，增加建筑工程中一些较复杂的细部构造实例，强化AutoCAD三维绘图的教学内容，增加三维绘图的学时。实行画法几何与三维绘图并重，同时满足了少学时的要求。

改革工程制图课程的教学手段、教学方法，学校教学条件的不断改善，为教学改革提供了保障，广泛采用三维设计等立体化的教学内容，开发图、声、像并茂的CAI教学课件，利用VR（虚拟现实）技术模拟工程环境；鼓励教师采用启发式的教学方法，在教学过程中，教师主要扮演组织者、引导者的角色，充分发挥学生自主学习能力，把教学重点放在引导学生的思维过程、思维方法上，培养学生的创新意识、创新能力。教学手段、教学方法的改革一直是高等教育改革的难点，我校以二级学院分配制度改革为契机，建立教师绩效与教学效果正相关的分配制度，取得了良好改革效果。

以培养学生的创新能力为目标，改革Auto CAD 实践教学的内容、形式，对实践教学的内容作较大的改革，传统的这些制图大作业与工程实践关联度不高，改变学生课后简单地做大作业的实践教学方式， 将学生的CAD实践联系与大学生创新创业项目、工程实际联系起来，学生以项目组的形式，以制作完成CAD三维建筑模型为目标，既训练了学生的创新思维、动手能力，也激发了学生的学习兴趣，增强了团队合作意识，综合培养效果明显。

三、教学改革的应用与实践

以华南地区某高校为例，自2013年以来，在“画法几何与CAD制图”课程中推广基于三维设计的融入式教学模式，在CAD技能考证方面取得了良好的效果，培养了学生创新意识、提高了创新能力。越来越多的学生报考教育部的计算机CAD等级技能考试，获得二维制图师、三维数字建模师等级证书的人数由2013年的42人增加到2015年的200多人，获得三维数字建模师等级证书人数快速增长。

近三年来，该校土建类学生在粤港澳高校“广夏杯”、深圳大学“海岸杯”、广东工业大学“创意鲁班节”等校外竞赛中获奖20余项，省级以上获奖人次超过60人，连续三届“筑梦飞”五类竞赛项目，土建类学生获奖100余项，大约500多人次参与竞赛项目，参与创新训练项目的学生人数大约占土建类学生总数的60%，学生发表论文5篇，以学生为第一申请人获得实用新型专利多项，申请发明专利多项。

通过面向CAD三维设计的教学内容、教学方法、手段及教学模式改革，提高了学生的专业兴趣，将过去枯燥的投影平面学习转化为立体学习，调动了学生的抽象、形象思维及视觉感官，在学习“画法几何与CAD制图”课程的同时，也增强了专业知识的学习，在进行创新实践项目实施过程中，培养了学生的团队合作意识，为将来走上工作岗位，尽快适用工作角色打下良好的基础，这一教学模式既符合地方本科院校的应用型人才培养要求，也可达到培养学生创新精神及提升创新能力的社会需求。

四、结束语

当前，我国正处在大众创新、万众创业的历史时期，社会对具有创新精神、创业意识及创新创业能力的人才具有强大的市场需求，高等学校作为培养人才的主战场，应主动适应这一社会需求，积极优化专业结构，修订人才培养方案，培养具有指导创新能力的师资队伍，各个专业应重构课程体系、优化教学内容，在每门课程的教学内容、教学方式及教学模式等方面融入能够培养学生创新精神、提升创新能力的元素，本次“画法几何与CAD制图”课程基于三维设计的培养学生创新能力的教学模式改革初步实践，对其他课程的教学模式改革具有借鉴作用。

参考文献：

[1]闻霞，吴龙，任雯.“三维一体式”教学模式培养高级创新应用型人才[J].三明学院学报，2015，32（2）：96-100

[2]韩新普，贾天科.工程制图课改革及创新教育实践的总结与分析[J]. 西安建筑科技大学学报（社会科学版），2006，25（3）：121-124.

[3]伍文进.三维CAD技术发展及其对制图课程教与学影响之探讨[J].中国电力教育，2014， （11）：165-167.