土木工程制圖課程探索論文

土木工程制圖課程探索論文

　　一、手工繪圖與板圖授課取舍問題

　　三維建模技術和虛擬現實技術，能使學生直觀地了解三維立體圖像。工程界的圖紙也從繁瑣的描圖、曬圖發展到使用計算機出圖的階段。對于大多數高校學生來講，在土木工程制圖學習階段，依然采用手工繪制。在畢業設計時，采用計算機繪圖。這里要談到是否取消手工繪圖的講授和訓練的問題。手工繪圖能力是一種工程素養。現在各種文字排版軟件已經發展到既專業又易學易用的程度，是否需要練好字，寫好字呢？答案是肯定的。工程界使用的圖紙都是計算機圖紙。但是在設計、施工和管理等活動中，人員互相交流，甚至在構思時，不可能總是使用計算機圖紙，有時候最方便的往往就是徒手作圖，也就是畫草圖。畫草圖是一種重要的技能，基本要求是快、準、好，即畫圖速度要快，目測比例比較準確，畫出的圖樣基本正確，字體工整，圖面質量較好，這正是交流時需要的。至于尺規作圖，在大多數高校，也是不能放棄的，主要原因有兩個。一是像前面提到的，尺規作圖是一種素養，是在學習階段培養立體思維、養成良好制圖習慣的好方式，也是后面要學習的計算機繪圖的重要基礎。二是與制圖課程相關的后續課程設計比較多。例如，建筑設計、鋼筋混凝土結構設計、鋼結構設計、基礎設計等，都需要繪制圖紙。而且，目前大多數高校的土木工程專業，不具備足夠數量的計算機供學生使用。所以，尺規制圖教學肯定不能取消，多媒體優點再多，也取代不了教師伴隨著學生的思維活動，一筆一筆繪制板圖的效果。但為了提高學時利用率，建議只在必要的內容進行尺規作圖講解。同時，建議增加草圖課時，并適當布置作業。

　　二、土木工程制圖課程設計問題

　　土木工程制圖能力的獲得是不可能通過一門課程的學習一蹴而就的，必須通過與其他專業課程的相互配合（尤其是土木工程制圖訓練），在大學四年的各個課程設計，以及最后的畢業設計中逐漸形成，甚至很多技能的熟練掌握要在實際工作之后。高校一直都有土木工程制圖訓練這門課程設計，只是課時從兩周的時間，逐步減為一周的時間。有的高校為了縮減學時，已經砍掉土木工程制圖訓練這門課程設計了。由于學時的限制，在土木工程制圖課程32學時的學習過程中，學生只能學到簡單的圖樣繪制方法，沒有時間進行繪圖工作量比較大的多張1號圖紙繪制。只有經過了制圖訓練，才能使他們的空間思維能力與土木工程制圖能力得到真正的提高，才能為后續課程設計打下堅實的制圖基礎。考慮到畫法幾何、工程制圖和計算機繪圖是一個課程體系，可將土木工程制圖的時間安排進行調整，即在計算機繪圖課程結束后，安排土木工程制圖訓練。這就要求計算機繪圖和土木工程制圖兩門課程在時間安排上要緊密銜接或者相互融合。在制圖訓練內容安排上，學生尺規作圖部分盡量安排制圖基礎和制圖方法方面的內容，而計算機繪圖部分盡量安排工作量較大的施工圖方面內容，學時建議為1周或1.5周。

　　三、土木工程制圖教材內容改革問題

　　大多數高校目前采用的教材比較經典，編寫質量較高，延續使用了多年，都是非常優秀的教材。但是隨著制圖的改革，增加了混凝土結構施工圖平面整體設計方法，以及國家建筑標準設計圖集《混凝土結構施工圖平面整體方法制圖規則和構造詳圖》03G101-1、03G101-2和03G101-3等。圖集包括：常用的現澆混凝土構件的平法制圖規則和標準構造詳圖。平法的表達形式是把結構構件的尺寸和配筋等，整體直接表達在各類構件的結構平面布置圖上，再與標準構造詳圖配合，構成一套完整的結構設計，再逐個繪制構件詳圖表示構件尺寸、配筋和構造。平法標注現在已經廣泛使用，但是教材并沒有詳細的配套案例以供講解，只是簡單介紹平法標注方法，導致學生畢業設計、畢業后從事設計工作無從下手。而且教材施工圖主要還是以某磚混結構為主，按照老方法講授其結構平面圖、結構詳圖。因此，必須增加平法標注內容，除了講解磚混結構的施工圖外，還應講解以某鋼筋混凝土結構實例為對象的平法標注施工圖。

　　四、教學計劃調整與課程體系完善

　　土木工程制圖相關課程內容大致可分為三個組成部分：畫法兒何、工程制圖及計算機制圖。畫法幾何主要是學習投影理論基礎，培養學生的空間想象能力和邏輯思維能力，是后續工程制圖課程的基礎。工程制圖部分涉及大量專業知識和制圖標準，對于初次接觸專業課程學習的學生來說，由于缺乏必要的專業預備知識，很難準確掌握知識要點，這給教學帶來了一定的難度。計算機制圖部分主要是學習CAD軟件的使用。CAD軟件是一個繪圖的平臺，它的作用與過去的圖板和繪圖工具是一樣的，并且在編輯圖形元素方面更加便利。傳統上這三部分內容一般按照畫法兒何、建筑制圖、計算機繪圖順序分別進行教學。1.工程制圖與認識實習由于大一的學生對實際工程認識不深，缺乏空間想象能力，缺乏建筑結構常識，對繪圖和讀圖感到十分困難，在課程開始階段就失去學習興趣。單純的理論教學很難達到該課程的教學目的。多數學校開設認識實習課程，對于鋼筋，角鋼，基礎梁、板、柱和樓梯構造，磚混結構與框架結構等概念進行認知訓練。認識實習課程往往安排在第一學年末，而這個時候土木工程制圖課程已經結束。為提高教學質量，建議對教學計劃進行調整。認識實習時間安排在工程制圖課程前，或者二者同時穿插進行。在教學中，圍繞工程圖學教學規律，遵循理論與實踐相結合的教學方法，可先閱讀工程圖紙，看不懂的結構就近認識實習，現場參觀建筑物，并進行相關知識的講解，以提高學生的感性認識。如，繪制建筑施工圖、結構施工圖、梁板柱構造圖、樓梯詳圖等之前，可到工地參觀后繪制。對于一些比較隱蔽的結構與施工過程，可提前到工地認識實習，也可用施工視頻輔助教學。還可以應用工程實際案例教學。在授課過程中講解授課教師參與設計的實際工程圖紙，學生學習工程制圖就有一種“近距離感”，有利于學生產生出色設計的理想，從而強化其內驅力，使其積極主動學習。2.計算機制圖與三維造型技術國內主流的工程制圖教學改革模式是把三維建模融入教學當中[2]。比如，清華大學童秉樞教授總結了現有各院校提出的三維內容引入方式，以及由此形成的新課程體系。浙江大學施岳定教授通過添加式、分離式、結合式、融合式等多種模式引入計算機繪圖和三維模式。華南理工大學陳熾坤提出，從三維模型入手，直接建立從體到圖的教學體系等。總之，將三維建模引入工程制圖教學當中，是未來工程制圖教學改革的一個模式。引入三維建模并不是在完全意義上取代二維繪圖，目前二維繪圖就其自身來講也有很多優勢。因此，工程制圖教學短期內仍然需要以“畫法幾何——二維繪圖”為主，同時引入三維建模，以培養學生的空間思維能力。建議主要在計算機繪圖中引入三維建模問題。涉及的主要軟件有CAD繪圖軟件、CAD建模軟件。土木工程制圖課程大多選擇AutoCAD繪圖軟件進行計算機繪圖的教學，而CAD建模軟件一般是計算分析軟件的一部分。談到建模軟件，自然涉及到PKPM，目前大多數設計院采用PKPM進行結構設計。實際上，PKPM是學習結構知識的工具[3]，學生應用PKPM建模分析可逐漸掌握結構的特性，如，軸線的規律、層與層之間的關系、樓層組裝的方法、結構荷載、側向剛度、扭轉剛度等。在理解結構特性的基礎上，學生需要掌握結構布置的方法，如，柱的定位、柱距的確定、梁的跨度與截面取值、板的布置等。建議學校開設PKPM課程，作為土木工程制圖課程體系的延伸，或者在計算機繪圖中，加入PKPM建模模塊。總之，土木工程制圖課程體系改革涉及相關課程、相關內容的取舍與融合，只有以“卓越計劃”培養目標為標準，深入進行課程體系探索，并付諸實踐，才能為后續課程的學習以及畢業后走入社會打下必要的基礎，真正培養出符合培養目標要求的人才。

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