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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(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能使學(xué)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(fā)展到使用計(jì)算機(jī)出圖的階段。對于大多數(shù)高校學(xué)生來講，在土木工程制圖學(xué)習(xí)階段，依然采用手工繪制。在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，采用計(jì)算機(jī)繪圖。這里要談到是否取消手工繪圖的講授和訓(xùn)練的問題。手工繪圖能力是一種工程素養(yǎng)�，F(xiàn)在各種文字排版軟件已經(jīng)發(fā)展到既專業(yè)又易學(xué)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(jì)算機(jī)圖紙。但是在設(shè)計(jì)、施工和管理等活動(dòng)中，人員互相交流，甚至在構(gòu)思時(shí)，不可能總是使用計(jì)算機(jī)圖紙，有時(shí)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(zhǔn)、好，即畫圖速度要快，目測比例比較準(zhǔn)確，畫出的圖樣基本正確，字體工整，圖面質(zhì)量較好，這正是交流時(shí)需要的。至于尺規(guī)作圖，在大多數(shù)高校，也是不能放棄的，主要原因有兩個(gè)。一是像前面提到的，尺規(guī)作圖是一種素養(yǎng)，是在學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)立體思維、養(yǎng)成良好制圖習(xí)慣的好方式，也是后面要學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)繪圖的重要基礎(chǔ)。二是與制圖課程相關(guān)的后續(xù)課程設(shè)計(jì)比較多。例如，建筑設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等，都需要繪制圖紙。而且，目前大多數(shù)高校的土木工程專業(yè)，不具備足夠數(shù)量的計(jì)算機(jī)供學(xué)生使用。所以，尺規(guī)制圖教學(xué)肯定不能取消，多媒體優(yōu)點(diǎn)再多，也取代不了教師伴隨著學(xué)生的思維活動(dòng)，一筆一筆繪制板圖的效果。但為了提高學(xué)時(shí)利用率，建議只在必要的內(nèi)容進(jìn)行尺規(guī)作圖講解。同時(shí)，建議增加草圖課時(shí)，并適當(dāng)布置作業(yè)。
二、土木工程制圖課程設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)一蹴而就的，必須通過與其他專業(yè)課程的相互配合（尤其是土木工程制圖訓(xùn)練），在大學(xué)四年的各個(gè)課程設(shè)計(jì)，以及最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中逐漸形成，甚至很多技能的熟練掌握要在實(shí)際工作之后。高校一直都有土木工程制圖訓(xùn)練這門課程設(shè)計(jì)，只是課時(shí)從兩周的時(shí)間，逐步減為一周的時(shí)間。有的高校為了縮減學(xué)時(shí)，已經(jīng)砍掉土木工程制圖訓(xùn)練這門課程設(shè)計(jì)了。由于學(xué)時(shí)的限制，在土木工程制圖課程32學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生只能學(xué)到簡單的圖樣繪制方法，沒有時(shí)間進(jìn)行繪圖工作量比較大的多張1號圖紙繪制。只有經(jīng)過了制圖訓(xùn)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(xù)課程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的制圖基礎(chǔ)�？紤]到畫法幾何、工程制圖和計(jì)算機(jī)繪圖是一個(gè)課程體系，可將土木工程制圖的時(shí)間安排進(jìn)行調(diào)整，即在計(jì)算機(jī)繪圖課程結(jié)束后，安排土木工程制圖訓(xùn)練。這就要求計(jì)算機(jī)繪圖和土木工程制圖兩門課程在時(shí)間安排上要緊密銜接或者相互融合。在制圖訓(xùn)練內(nèi)容安排上，學(xué)生尺規(guī)作圖部分盡量安排制圖基礎(chǔ)和制圖方法方面的內(nèi)容，而計(jì)算機(jī)繪圖部分盡量安排工作量較大的施工圖方面內(nèi)容，學(xué)時(shí)建議為1周或1.5周。
三、土木工程制圖教材內(nèi)容改革問題
大多數(shù)高校目前采用的教材比較經(jīng)典，編寫質(zhì)量較高，延續(xù)使用了多年，都是非常優(yōu)秀的教材。但是隨著制圖的改革，增加了混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體設(shè)計(jì)方法，以及國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》03G101-1、03G101-2和03G101-3等。圖集包括：常用的現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件的平法制圖規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖。平法的表達(dá)形式是把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和配筋等，整體直接表達(dá)在各類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)平面布置圖上，再與標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖配合，構(gòu)成一套完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再逐個(gè)繪制構(gòu)件詳圖表示構(gòu)件尺寸、配筋和構(gòu)造。平法標(biāo)注現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用，但是教材并沒有詳細(xì)的配套案例以供講解，只是簡單介紹平法標(biāo)注方法，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)后從事設(shè)計(jì)工作無從下手。而且教材施工圖主要還是以某磚混結(jié)構(gòu)為主，按照老方法講授其結(jié)構(gòu)平面圖、結(jié)構(gòu)詳圖。因此，必須增加平法標(biāo)注內(nèi)容，除了講解磚混結(jié)構(gòu)的施工圖外，還應(yīng)講解以某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)例為對象的平法標(biāo)注施工圖。
四、教學(xué)計(jì)劃調(diào)整與課程體系完善
土木工程制圖相關(guān)課程內(nèi)容大致可分為三個(gè)組成部分：畫法兒何、工程制圖及計(jì)算機(jī)制圖。畫法幾何主要是學(xué)習(xí)投影理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力，是后續(xù)工程制圖課程的基礎(chǔ)。工程制圖部分涉及大量專業(yè)知識和制圖標(biāo)準(zhǔn)，對于初次接觸專業(yè)課程學(xué)習(xí)的學(xué)生來說，由于缺乏必要的專業(yè)預(yù)備知識，很難準(zhǔn)確掌握知識要點(diǎn)，這給教學(xué)帶來了一定的難度。計(jì)算機(jī)制圖部分主要是學(xué)習(xí)CAD軟件的使用。CAD軟件是一個(gè)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(tǒng)上這三部分內(nèi)容一般按照畫法兒何、建筑制圖、計(jì)算機(jī)繪圖順序分別進(jìn)行教學(xué)。1.工程制圖與認(rèn)識實(shí)習(xí)由于大一的學(xué)生對實(shí)際工程認(rèn)識不深，缺乏空間想象能力，缺乏建筑結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)興趣。單純的理論教學(xué)很難達(dá)到該課程的教學(xué)目的。多數(shù)學(xué)校開設(shè)認(rèn)識實(shí)習(xí)課程，對于鋼筋，角鋼，基礎(chǔ)梁、板、柱和樓梯構(gòu)造，磚混結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)等概念進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練。認(rèn)識實(shí)習(xí)課程往往安排在第一學(xué)年末，而這個(gè)時(shí)候土木工程制圖課程已經(jīng)結(jié)束。為提高教學(xué)質(zhì)量，建議對教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。認(rèn)識實(shí)習(xí)時(shí)間安排在工程制圖課程前，或者二者同時(shí)穿插進(jìn)行。在教學(xué)中，圍繞工程圖學(xué)教學(xué)規(guī)律，遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，可先閱讀工程圖紙，看不懂的結(jié)構(gòu)就近認(rèn)識實(shí)習(xí)，現(xiàn)場參觀建筑物，并進(jìn)行相關(guān)知識的講解，以提高學(xué)生的感性認(rèn)識。如，繪制建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖、梁板柱構(gòu)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(jié)構(gòu)與施工過程，可提前到工地認(rèn)識實(shí)習(xí)，也可用施工視頻輔助教學(xué)。還可以應(yīng)用工程實(shí)際案例教學(xué)。在授課過程中講解授課教師參與設(shè)計(jì)的實(shí)際工程圖紙，學(xué)生學(xué)習(xí)工程制圖就有一種“近距離感”，有利于學(xué)生產(chǎn)生出色設(shè)計(jì)的理想，從而強(qiáng)化其內(nèi)驅(qū)力，使其積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。2.計(jì)算機(jī)制圖與三維造型技術(shù)國內(nèi)主流的工程制圖教學(xué)改革模式是把三維建模融入教學(xué)當(dāng)中[2]。比如，清華大學(xué)童秉樞教授總結(jié)了現(xiàn)有各院校提出的三維內(nèi)容引入方式，以及由此形成的新課程體系。浙江大學(xué)施岳定教授通過添加式、分離式、結(jié)合式、融合式等多種模式引入計(jì)算機(jī)繪圖和三維模式。華南理工大學(xué)陳熾坤提出，從三維模型入手，直接建立從體到圖的教學(xué)體系等�？傊瑢⑷S建模引入工程制圖教學(xué)當(dāng)中，是未來工程制圖教學(xué)改革的一個(gè)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(yōu)勢。因此，工程制圖教學(xué)短期內(nèi)仍然需要以“畫法幾何——二維繪圖”為主，同時(shí)引入三維建模，以培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。建議主要在計(jì)算機(jī)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(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖的教學(xué)，而CAD建模軟件一般是計(jì)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(shù)設(shè)計(jì)院采用PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。實(shí)際上，PKPM是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)知識的工具[3]，學(xué)生應(yīng)用PKPM建模分析可逐漸掌握結(jié)構(gòu)的特性，如，軸線的規(guī)律、層與層之間的關(guān)系、樓層組裝的方法、結(jié)構(gòu)荷載、側(cè)向剛度、扭轉(zhuǎn)剛度等。在理解結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，學(xué)生需要掌握結(jié)構(gòu)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(xué)校開設(shè)PKPM課程，作為土木工程制圖課程體系的延伸，或者在計(jì)算機(jī)繪圖中，加入PKPM建模模塊�？傊聊竟こ讨茍D課程體系改革涉及相關(guān)課程、相關(guān)內(nèi)容的取舍與融合，只有以“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，深入進(jìn)行課程體系探索，并付諸實(shí)踐，才能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后走入社會打下必要的基礎(chǔ)，真正培養(yǎng)出符合培養(yǎng)目標(biāo)要求的人才。
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