建筑电气CAD 课程教学改革及实践

周 浩 陈 娟 孙 雯 徐朝胜 郭家稳

（安徽科技学院<电气与电子工程学院>，安徽 蚌埠 233090）

0 引言

建筑电气CAD 课程是安徽科技学院针对社会发展需求及适应新时期下的人才培养方案而对建筑电气与智能化专业设置的一门专业课程。建筑电气CAD课程不同于电气工程专业的CAD 课程。 电气工程专业的CAD 课程主要以计算机辅助设计软件如AutoCAD 的绘图命令为课程主要方向，达到可以使用AutoCAD 软件绘制为目的，比如电气主接线等[1]；而建筑电气CAD 课程对设计软件要求较高， 绘图命令只是课程的基本要求， 最主要的目的是让学生能够使用AutoCAD 及相关的计算机辅助设计软件进行建筑电气的设计和绘制。目前的培养方案主要都是针对AutoCAD软件进行授课，这已远远跟不上时代的发展[2]。随着建筑物的体量越来越大， 普通二维CAD 绘图无法满足建筑物的本来需求，如复杂建筑物中不同的管线之间带来的碰撞问题在二维图纸下很难避免，而且这个问题越来越突出。 为解决上述问题， 带信息的三维技术——建筑信息模型（BIM）[3]发展起来，它可以应用到设计、预算、管理等多方面。 目前，BIM 技术正日趋发展完善，其中Autodesk 公司的revit 软件最为成熟，并且AutoCAD 软件和Revit 软件之间的图纸能够共享，这为二维模型到三维模型提供了桥梁，为建筑电气专业的计算机辅助设计提供了新的解决方案[4]。 由此可见，建筑电气CAD 的教学应做到以学生为中心，与时代相接轨，基于此，本文提出了建筑电气CAD 课程的教学改革。

前北京大学校长林建华在2016 年高等教育论坛上指出：“我们的教育模式依然是以知识传授为主要模式，学生的好奇心和创造力没有得到充分的激发”[5]。本课程的特点是对学生实践操作能力要求比较高， 课程教学应以实践教学为主， 学生学习完课程应达到熟练操作AutoCAD 的要求。然而，目前部分学生没有电脑，课下自己练习较少， 不能满足理论教学加上机练习的需求，这也给课程教学带来了困难，使课程教学已无法达到新形势下的需求，因此课程教学改革迫在眉睫。

1 课程特点

安徽科技学院建筑电气CAD 课程作为建筑电气与智能化专业的一门核心专业课程，前期完成工程制图及专业导论等专业课程的修读。 本课程教学涉及软件和技术两部分内容，教学中应体现专业特色。 教师在学生掌握本软件使用的基础上，再让学生掌握建筑电气设计、施工、监理、预算等不同岗位的技术，这是本课程教学的目的及要求。

2 课程改革的措施

安徽科技学院一直坚持“以学生为中心，与时代相接轨”的教学理念，努力创办高水平应用技术型大学。 为了达到此要求，本课程教学在授课安排、授课过程、授课内容和考核形式等方面进行了深入改革。

2.1 授课安排

首先是课时安排。 对于一门实践性课程，教学应结合实际项目进行授课，课时应满足实际要求，在我校本课程课时为48 课时， 各高校根据自身情况，以40～48 课时为宜。另外，学校还需单独设置实训或实践课程，针对以应用型人才为培养目标的建筑电气与智能化专业，这样的课时安排并不多[6]。 其次是地点安排。 本课程是实践性非常强的课程，需要学生多动手操作，因此在授课地点安排上，应以上机课为主，或是直接在机房授课。 机房授课，可以保证学生随时对绘图命令或者绘图方法进行操作练习，实现教、学、做一体化，使学生比较容易掌握，授课效果会比一次上课一次上机好。 最后是学期安排。 高校对本课程开课时间持有不同观点，有的认为CAD 是基础课程，应排在大二授课；有的认为CAD 应在专业课之后学习，否则学生不知道使用CAD 绘制什么内容， 两者观点都不无道理。 我校将本课程安排在大二下学期学习，此时学生已学完计算机基础课程，开始接触电学的基础知识。 虽然他们还没有学习供配电、照明、消防与安防等建筑电气的专业课课程， 但只要授课内容循序渐进，结合引导常见的工程项目， 并不影响学生CAD 的学习。 这在下文授课的内容改革里中将作进一步探讨。

2.2 授课过程

授课方式有多种形式，包括讲授法在内的课堂讨论法、演示法，等等，然而对于实践性很强的建筑电气CAD 课程，仅采用单纯的理论教学加上机练习已无法满足授课需求，需要使用学生容易掌握的方法。

笔者在本课程授课过程中，以学生为中心，重视发挥学生的主观能动性。 普通本科高校学生之间的自制力差距较大， 好多学生课余时间不愿主动学习，教师想要推行将学习的决定权从教师转移给学生这种完全的翻转课堂模式很难。 因此笔者结合本课程特点，探索了半翻转课堂教学模式，即课前提出问题让学生思考，并要求其努力解决问题，课堂上让他们基于项目主动学习，教师则辅助指导。

课程全部在机房授课，实现教、学、做一体化。 课堂上教师的演示非常重要，教师在机房里授课能使学生易于掌握所学知识。 学生只有熟练掌握知识要点，才能进一步学习如何使用设计软件画好电气设计图纸。 在课程前期阶段，教师首先讲解基本的绘图和识图方法，然后结合讲解进行演示，学生同时进行操作练习，这与先在教室上课、再上机练习相比，会取得较好的效果。 在课程中后期阶段，教师要以AutoCAD 技术为手段、以实际工程项目为载体，培养学生工程实践能力和协作精神， 即让学生完成一整套图纸的设计，在绘图时掌握AutoCAD 软件的使用，使学生基于项目主动学习。 在项目教学中，教师课前留下问题，课堂中学生解决问题完成项目， 转变课堂中的角色，让学生通过实践获得知识，实现半翻转课堂授课，使学生知道如何将本软件应用于设计，同时学到绘图的原则及基本标准，一举两得[7]。

目前建筑电气与智能化专业发展已步入比较成熟的阶段，教育部建筑电气与智能化专业教学指导分委员会组织了全国性比赛，其中设置了建筑电气设计单项奖，在授课过程中，采用“以赛代练”的方法，结合学科竞赛中的建筑电气设计考试环节，进行阶段性测验，以达到锻炼学生的目的，同时也为后期参加全国比赛打下基础。

2.3 授课内容

根据时代的发展，CAD 技术已经日趋成熟， 尤其是目前高层建筑以及超高层建筑越来越多，大型商业建筑、展览建筑和体育建筑更是日趋成为地方标志性建筑，这些建筑物最大的特征就是体积大、面积大、结构复杂， 这对使用CAD 绘图的设计人员提出了更高要求，出图量巨大，一般需要多人协同配合[8]。 因此，这就非常容易出现设计上的失误， 从而引起经济损失。正是因为设计要求越来越高， 同样的技术也在进步，BIM 技术随之兴起，并且越来越受到重视。

对于授课内容，教师应秉承着与时代相接轨的理念。 笔者认为，CAD 课程的教学应顺应时代发展，将BIM 技术纳入教学内容中来。 BIM 技术的主导软件为Autodesk 公司的 Revit 软件，该软件与 AutoCAD 软件相互兼容，在绘图方式方法上也与CAD 有相似之处，因此适当增加BIM 的授课内容是时代所需，也是可行的。有的高校将BIM 课程作为单独的一门课，诚然，这是可以的。 然而笔者认为，目前建筑电气与智能化专业还不需要将此课程作为一门单独的课程。 一方面，BIM 内容有限，目前BIM 在电气方面的应用主要是管线综合为主的协同设计， 达不到一门课程所需的要求；另一方面，BIM 还不能完全替代CAD 技术，工程上主要是利用BIM 进行复杂项目的管线碰撞检测，这是目前制约BIM 技术发展的主要方面。

让学生在没有接触专业课的情况下掌握基本的电气设计技术，对任课教师的授课尤其是授课内容提出了较高要求，如专业课中的供配电或者消防安防系统学生无法接受。 授课内容方面，笔者认为教师应从实际出发，推行的项目教学以学生生活中接触到的诸如家庭住宅或者教室等比较熟悉的项目为例，让学生设计基本的配电和系统图， 在此基础上结合规范标准，学生既可以掌握CAD，又可以掌握电气专业的设计。 当然这样尚缺乏系统性，在后续课程中，教师应结合相关课程的课程设计和实习实训等，再做进一步系统实践。

笔者认为，教师在教学中应以实际工程项目为基础，实际工程项目最好是已经完成的工程项目或者是在施工中的工程项目，让学生去施工现场学习，将理论联系实际，做到设计有理有据。 而目前更多的教学却是凭空想象绘制图纸，给学生带来较大困难。

2.4 考核形式

本课程考核应能考察教学的全过程，卷面考试和上机考试的形式显然都无法全面体现学生的水平。 笔者认为教师可以采用期末答辩的形式进行测试，以教学过程中所绘制的项目图纸为基础， 让学生答辩，展现学生在整个学期中的学习成果，进而了解学生对所学知识的掌握情况。

2.5 取得成果

在建筑电气CAD 课程的教学中， 安徽科技学院坚持“以学生为中心、与时代相接轨”的思路，坚持以培养应用技术型人才为目标， 在建筑电气CAD 课程的教学改革方面取得了一定成绩。 学院在近两年参加了由教育部建筑电气与智能化专业教学指导分委员会主办的“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛中取得建筑电气设计单项奖一等奖、二等奖和三等奖各一项， 在参赛的全国40 余所本科高校中成绩名列前茅。

3 结语

安徽科技学院的CAD 课程改革， 提高了学生学习积极性，进而提高了教学效果，真正做到了授课过程中以学生为中心，授课内容上与时代相接轨，让学生既学到基础知识，又学到拓展的知识，培养了具有创新精神的高水平应用技术型人才。