水利水電工程專業(yè)計算機繪圖課程授課探索與實踐

孫旭曙　李洋波　徐夢羆

摘 要： 計算機繪圖已成為一種重要的現(xiàn)代化繪圖工具，也是工科類學(xué)生必須掌握的一項重要的專業(yè)技能和必備素質(zhì)。在教學(xué)活動中，選擇合適的學(xué)習(xí)方法、優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容、改進教學(xué)與考核方法，可使學(xué)生較好地掌握計算機繪圖的基本知識和操作，并繪制滿足要求的工程圖樣，有助于學(xué)生更好地完成課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，為從事本專業(yè)工作打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 水利水電工程 計算機繪圖 授課內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方法

水利工程圖學(xué)主要包括三部分內(nèi)容，即畫法幾何、工程制圖和計算機繪圖[1，2]。畫法幾何和工程制圖與工程專業(yè)緊密結(jié)合，對培養(yǎng)工程技術(shù)人員的識圖、繪圖、空間思維能力有重要作用。隨著計算機技術(shù)和計算機圖形學(xué)的發(fā)展，傳統(tǒng)手工制圖已被計算機繪圖取代，并且已成為一種現(xiàn)代化繪圖工具，也是工科類學(xué)生必須掌握的一項專業(yè)技能和必備素質(zhì)[3]。如何使學(xué)生熟練應(yīng)用計算機繪圖軟件，繪制符合制圖標準、表達正確、標注完整的工程圖樣，是圖學(xué)教師和工程類學(xué)生共同追求的目標，也是工程類單位對新進員工的要求。

美國Autodesk公司開發(fā)的AutoCAD軟件是出現(xiàn)最早、發(fā)展最快、市場占有率最高的繪圖軟件，被廣泛應(yīng)用于電子、機械、建筑、水利、廣告等領(lǐng)域[4，5]，同時，AutoCAD軟件繪圖被高校納入到工科教學(xué)體系中。通過對往屆學(xué)生制圖作業(yè)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)均存在較多問題。通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)Autodesk繪圖軟件，學(xué)生掌握計算機繪圖的基本知識和操作，并繪制符合要求的工程圖樣，提高學(xué)生的自身專業(yè)技能。筆者主要探討了Autodesk繪圖軟件的學(xué)習(xí)方法、授課內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法四方面內(nèi)容。

1.AutoCAD繪圖軟件的學(xué)習(xí)方法

AutoCAD軟件是一種新的繪圖工具，要通過由易到難、由淺到深、循序漸進的方式學(xué)習(xí)，可采取以下學(xué)習(xí)方法和步驟：

（1）掌握基本繪圖命令和編輯命令。首先應(yīng)熟練掌握基本繪圖命令和編輯命令的基本操作。其次應(yīng)區(qū)分不同命令的差異，不同的繪圖環(huán)境選擇不同的命令。比如使用直線（Line）、多段線（Pline）、構(gòu)造線（Xline）、射線（Ray）、多線（Mline）均可繪制直線，但繪制直線使用頻率最高的是直線和多段線命令，構(gòu)造線和射線命令多用于繪制輔助線，多線命令用于繪制多條平行直線。

（2）掌握基本設(shè)置。在作圖之前進行設(shè)置，比如單位精度、圖層、線寬、線型、文字樣式、標注樣式等，可建立圖形樣板文件，即另存為*.dwt格式文件，新建圖形文件時可直接打開設(shè)定好的樣板文件；或者使用設(shè)計中心工具，可將原圖形中的任何設(shè)置拖動到當(dāng)前圖形中，避免重復(fù)設(shè)置。

（3）掌握正交模式、對象捕捉、對象捕捉追蹤、極軸追蹤等功能，使繪圖尺寸準確，畫圖到位，提高作圖精度。

（4）掌握AutoCAD軟件的作圖原則。第一，作圖步驟：設(shè)置圖幅→設(shè)置單位及精度→建立圖層→設(shè)置文字樣式和標注樣式→繪圖。第二，按照設(shè)計建筑物實際長度繪圖，即繪圖比例為1：1，便于后期圖形編輯、修改，避免產(chǎn)生錯誤。第三，繪圖過程遵循“少畫多編”的原則，充分利用AutoCAD強大的修改和編輯功能，提高繪圖效率。

（5）與實際應(yīng)用相結(jié)合，不孤立地學(xué)習(xí)單個命令，從全局的角度掌控整個繪圖過程，培養(yǎng)獨立繪圖的能力。

2.計算機繪圖課程授課內(nèi)容

AutoCAD軟件功能強大[6，8]，授課以二維繪圖（見（1）～（6））為主、三維繪圖（見（7）～（9））為輔，三維繪圖不作為考核內(nèi)容，具體授課內(nèi)容如下：

（1）基本操作：新建、打開、保存、退出。

（2）基本繪圖命令：直線、多段線、射線、構(gòu)造線、多線、圓弧、圓、圓環(huán)、橢圓、樣條曲線、矩形、正多邊形、點、多行文字、單行文字、圖案填充、漸變色填充、表格、圖形打印。

（3）編輯和修改命令：刪除、復(fù)制、鏡像、偏移、陣列、移動、旋轉(zhuǎn)、縮放、修剪、延伸、打斷、分解、倒直角、倒圓角、合并。

（4）尺寸標注：線性、對齊、坐標、半徑、直徑、角度、圓心、基線、連續(xù)標注。

（5）高級編輯與技巧：正交模式、極軸追蹤、對象捕捉、對象捕捉跟蹤狀態(tài)、特性匹配、特性、夾點編輯、塊。

（6）定義繪圖環(huán)境：圖層、顏色設(shè)置、線性設(shè)置、線寬設(shè)置、圖形單位、文字樣式、標注樣式、表格樣式、點樣式、多線樣式、AutoCAD設(shè)計中心、樣板文件。

（7）三維繪圖設(shè)置：視圖、視口、視圖縮放、平移、三維空間坐標、三維動態(tài)觀察器、視覺樣式。

（8）三維基本繪圖命令：多段體、長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體、棱柱面、螺旋、平面曲面、面域、拉伸、掃掠、旋轉(zhuǎn)、放樣。

（9）三維模型編輯命令：并集、差集、交集、三維移動、三維旋轉(zhuǎn)、三維對齊、三維鏡像、三維整列、渲染。

3.教學(xué)方法

（1）課堂講授與上機操作比例分配。課堂講授使學(xué)生掌握繪圖命令的功能、使用方法等基本理論知識，而上機操作使學(xué)生掌握該命令的操作方法，需要更多的時間進行練習(xí)，這個過程是對理論知識的再次學(xué)習(xí)和深入理解，有助于學(xué)生更好地掌握繪圖命令的操作。在筆者授課期間，課堂講授與上機操作課時比例為1：2，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

（2）多媒體機房教學(xué)，小班授課。課堂講授與上機操作均在多媒體機房進行，將學(xué)生分配為30人的小班進行授課，這樣便于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和做好進一步的指導(dǎo)工作。授課期間可通過控制學(xué)生電腦，確保每位學(xué)生清楚地看到授課PPT內(nèi)容和演示步驟，上機操作期間針對每位學(xué)生存在的問題進行單獨講解，深入與學(xué)生的交流，了解學(xué)生的知識掌握情況和學(xué)習(xí)的困難之處，便于教師調(diào)整授課內(nèi)容和授課方法，確保教學(xué)質(zhì)量。

（3）加強上機操作，提高學(xué)生的動手能力。上機操作以繪制練習(xí)題目為主，主要開展三個階段的練習(xí)。第一階段，設(shè)置單個繪圖命令可繪制的簡單題目，注明作圖過程中所需的繪圖命令，使學(xué)生逐步掌握繪圖命令及其選項的操作，尤其是坐標（相對坐標和極坐標）、長度、角度等數(shù)據(jù)的輸入，這將是后續(xù)繪圖的重要基礎(chǔ)。第二階段，設(shè)置多個繪圖命令或編輯命令可繪制的題目，使學(xué)生掌握采用多個命令繪制復(fù)雜圖形的方法、技巧和準確性，比如繪制任意位置直線與圓弧相切、繪制角平分線、圖形陣列等。第三階段，設(shè)置具有一定難度的圖形，通過此類題目的練習(xí)，使學(xué)生逐步培養(yǎng)好的作圖習(xí)慣，拿到圖形首先進行分析，其次選擇合理的作圖步驟，用最簡單的方法繪制圖形，盡量避免計算，降低作圖誤差。

（4）工程制圖與計算機繪圖相結(jié)合。此部分以繪制完整工程圖樣為目的，首先授課教師向?qū)W生講解水利工程制圖的基本知識，包括圖紙幅面、圖線及其畫法、字體、繪圖比例、尺寸標準、工程形體的表達方法、圖形打印等，其次選取難度適中的工程圖形，向?qū)W生繪圖示范，并講解繪圖所用命令及繪圖方法，使學(xué)生掌握工程圖樣的繪圖流程及表達方法。

4.考核方法

針對計算機繪圖以上機為主的授課特點，設(shè)置如下考核方法：第一，加大平時成績所占權(quán)重，設(shè)定為60%，對階段所學(xué)內(nèi)容和操作進行分步考核；第二，結(jié)課后的大作業(yè)以抄繪水工建筑物圖形為考察形式，以考核繪圖知識綜合運用能力為目的。本次設(shè)定的課程考核內(nèi)容和權(quán)重見下表，綜合考核成績按式（1）計算。

參考文獻：

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[4]楊海如，陳國治.《AutoCAD》課程的改革[J].無線互聯(lián)科技，2014，（10）：248.

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[8]田明武，梁藝，曾琳.水利工程制圖與AutoCAD[M].北京：水利水電出版社，2012.