案例式教學(xué)在“計算機繪圖”實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

楊洪波 楊曉波

摘要：“計算機繪圖”是土木和機械類本科大學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。計算機繪圖技能，對于學(xué)生以后工作是必不可少的，但其實踐性強，繪圖命令多，難于全面掌握，需要設(shè)計出一種高效且樂于被學(xué)生接受的實驗教學(xué)方式來提高實踐學(xué)習(xí)效果。文章中闡述的典型案例式教學(xué)方式，以現(xiàn)實生活中人們喜聞樂見的實物圖例作為案例，有機地將CAD各種繪圖命令和技巧糅合在其中，使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中運用，在運用中不斷成長。實踐證明，案例式教學(xué)在教學(xué)實踐中是切實可行且頗具成效的。

關(guān)鍵詞：計算機繪圖；案例式教學(xué)；繪圖技巧

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-120X（2016）17-0087-02收稿日期：2016-05-09

作者簡介：楊洪波（1969—），女，湖南長沙人，湖南大學(xué)土木工程學(xué)院資深工程師，主要研究方向：計算機管理和計算機輔助設(shè)計。

一、CAD教學(xué)的特色及問題的提出

隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機作為現(xiàn)代教學(xué)的媒體和工具，已廣泛應(yīng)用于高校理論教學(xué)和實驗教學(xué)中，熟練掌握和運用計算機技術(shù)服務(wù)于教學(xué)，已成為高校培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)[1]。

“計算機繪圖”是土木和機械類本科學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程實踐性強，學(xué)生需要反復(fù)實踐和應(yīng)用AutoCAD才能掌握所學(xué)知識和技能，因此實踐課時安排較多，理論課和上機實踐課的課時一般安排為1∶2。此外，AutoCAD繪圖命令的使用靈活多變，既可以點擊功能面板上工具欄按鈕執(zhí)行命令，也可以搜索下拉菜單命令執(zhí)行命令，還可以在命令行直接輸入命令字執(zhí)行命令，而且每個命令往往有多種實現(xiàn)方式。以圓的繪制為例，實現(xiàn)方式就有“圓心，半徑”“圓心，直徑”“兩點”“三點”“相切、相切、半徑”“相切、相切、相切”等多種，具體繪制時采用哪種方式需根據(jù)已知條件來靈活運用。所以，在實際教學(xué)中采用怎樣的教學(xué)方式才能達(dá)到最佳效果，是一個值得探討和深思的問題。如果采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，上課時簡單地介紹各種命令的使用方法，這樣不但浪費時間，而且學(xué)生抓不到重點，缺乏對知識點的深刻理解。反之，如果教師針對實施的教學(xué)目標(biāo)，精心地準(zhǔn)備一些日常生活中熟悉的圖形模型，把繪圖命令的各種繪制方式和技巧都巧妙地糅合在其中，不但能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能促使學(xué)生對繪圖命令的使用融會貫通、得心應(yīng)手[2]。

二、案例式教學(xué)的引入和在CAD教學(xué)中的應(yīng)用

案例式教學(xué)起源于美國哈佛大學(xué)，指的是在教學(xué)中運用某些精選出的案例來講解課程中的某些知識點，通過對一個有針對性的案例進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)案例展開討論、分析[3]。 案例式教學(xué)的關(guān)鍵在于案例的選取和討論，這有賴于教師平時注意收集和創(chuàng)造貼近現(xiàn)實生活的典型圖例素材，把繪圖的知識點和技能充分融合到繪圖案例中，理論聯(lián)系實際，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和想象力，把學(xué)習(xí)效率發(fā)揮到極致。

在CAD實驗教學(xué)中為了更加直觀、形象地說明某些知識點，教師們精選出一些具有代表意義的圖例，將繪圖命令的用法和技巧巧妙地糅合在其中，這種教學(xué)方法生動、形象，能迅速吸引學(xué)生的注意力，并激發(fā)他們強烈的求知欲。這就是案例式教學(xué)在CAD實驗教學(xué)中的應(yīng)用和推廣。

以下探討的是日常生活中常見的錨鉤圖例的繪制過程，由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點，完成它的繪制過程即能讓學(xué)生充分體會到繪制圓的各種方法和技巧。

首先做繪圖前的準(zhǔn)備工作，比如：建立圖層，設(shè)置好線型、顏色、線寬、線型比例等。然后開始作圖，鎖定正交模式，調(diào)用直線命令繪制過點O的水平和垂直中心十字架，如圖1所示，下面開始繪制圖例中的各圓。

1調(diào)用【繪圖】工具欄面板命令繪制圓

（1）通過調(diào)用“圓心，直徑”繪制圓。

從原圖中可看出圓1和圓2的圓心和直徑是已知的，很顯然可以調(diào)用“圓”的“圓心，直徑”命令繪制圓。具體操作步驟為：選取功能區(qū)選項板【常用】選項卡，調(diào)用其中的【繪圖】工具欄面板上的“圓”命令，選取命令“圓心，直徑”，繪制出圓1和圓2。

（2）通過調(diào)用“圓心，半徑”繪制圓。

圓3的圓心和半徑均已知，可直接調(diào)用“圓心，半徑”繪制。具體步驟是：調(diào)用【繪圖】工具欄面板上的“圓”命令，選取“圓心，半徑”方式繪制出圓3。

圓 4的繪制首先需要確定圓心，從圖中可以看出它是圓3與垂直線l2的交點，把基礎(chǔ)中心線的縱軸“偏移”6個單位并加以縮放即可求得垂直短線l2。鎖定圓3與l2的交點為圓心，調(diào)用“圓心，半徑”命令即可繪制圓4，同樣方式可繪制出圓7。

（3）通過調(diào)用“起點、圓心、端點”繪制半圓。

由于圓2下半圓線型與上半圓不一致，所以還需做相應(yīng)的編輯處理，如裁去圓的下半部分，設(shè)置好下半圓的線型樣式，而后調(diào)用【繪圖】工具欄面板上的“圓弧”命令-“起點、圓心、端點”，繪制下半圓。

（4）通過調(diào)用“相切、相切、半徑”繪制圓。

圓5的半徑是已知的，但圓心的位置待定，從錨鉤示意圖不難看出圓5和圓2、圓4均相切，所以可調(diào)用“圓”命令中的 “相切、相切、半徑”命令，繪制出圓5，如圖2所示，同樣方式亦可繪制出圓9。

（5）通過調(diào)用“倒圓角”命令繪制圓。

對于小圓角，AutoCAD還提供了一種特殊繪圓方式“倒圓角”，比如錨鉤圖例中圓8，它和圓6和圓7均相切，是個典型的小圓角，它的繪制就適合使用“倒圓角”命令。其操作步驟為：調(diào)用繪圖功能面板【常用】選項卡下的【修改】工具欄面板按鈕，選擇“倒圓角”命令即可。

以上畫圓的幾種方式調(diào)用的均是繪圖工具欄面板的命令功能鍵，是繪圖方式中最為簡單快捷的方法，事實上，調(diào)用繪圖命令的方式多種多樣，如使用下拉菜單命令，或在命令行直接輸入命令等。

2調(diào)用【繪圖】下拉菜單命令繪制圓

實際繪圖中很少用到下拉菜單命令，事實上，菜單命令的內(nèi)涵更為豐富，所以對這種繪圖方式也應(yīng)該有個基本了解。例如，錨鉤圖中圓6的繪制可以采用菜單命令，操作步驟為：在菜單主項中選擇菜單“繪圖”，在彈出的下拉菜單中選擇 “圓”-“圓心，半徑”命令。當(dāng)然，還可直接在命令行鍵入命令：Circle或C。

最后的工作是編輯圖形，修剪多余的圓弧和線條。選擇相鄰且相切的兩圓為修剪邊界，被剪除的一邊為裁剪對象，調(diào)用“修剪”命令編輯圖形，最終繪出一光滑連接的錨鉤圖。

3注重繪圖技巧的培養(yǎng)，不斷提升學(xué)生繪圖能力和技巧

繪圖是講究技巧的，繪圖之前必須把繪圖環(huán)境設(shè)置好，把繪圖方法考慮清楚。

繪圖的技巧可以巧妙地糅合在范例的講解中，以“對象捕捉”為例，繪圖中經(jīng)常會遇到一幅圖中可能用到多種對象捕捉方式的現(xiàn)象，例如，錨鉤諸圓的繪制就用到了“捕捉圓心”“捕捉交點”“捕捉切點”等多種方式，捕捉方式的設(shè)置和轉(zhuǎn)換難免延緩繪圖的進(jìn)程，但是，如果能調(diào)出“對象捕捉”快速訪問工具欄，則“捕捉”將變得精準(zhǔn)而快捷。

“對象捕捉”快速訪問工具欄的實現(xiàn)步驟為：將鼠標(biāo)游動至AutoCAD繪圖界面左上端的【快速訪問工具欄】點擊右鍵，選擇“工具欄”，再選擇“AutoCAD”，在彈出的子項中選擇“對象捕捉”即可。

繪圖界面的設(shè)置很重要，有時經(jīng)常會遇到繪圖功能面板缺失，或功能面板消失的狀況，此時，只需重新設(shè)置一下即可。比如，二維繪圖，可將鼠標(biāo)放置繪圖界面右下端狀態(tài)欄【切換工作空間】圖標(biāo)“”處點擊鼠標(biāo)左鍵，選取 “二維草圖與注釋”即可恢復(fù)正常。

當(dāng)然，繪圖技巧很多，在此不再一一詳述，很多知識和經(jīng)驗是要靠不斷實踐才能獲取的，為了加快繪圖速度，工程技術(shù)人員往往直接在命令行輸入簡化的命令字，所以熟記命令的簡化字，將大大提升繪圖速度。

三、教學(xué)成效

典型案例的教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，融趣味性、實用性于一體，不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且提高了他們學(xué)習(xí)的主觀能動性，學(xué)生學(xué)會了在學(xué)習(xí)中思考、在不斷實踐中提升。典型案例式教學(xué)對教師提出了更高的要求，案例的發(fā)掘、案例的積累、案例的創(chuàng)造等，由于選取的案例一般源自現(xiàn)實生活，學(xué)生既容易理解，也會表現(xiàn)出濃厚的研究興趣，研究和繪制圖例的過程，讓學(xué)生輕松掌握了繪圖的方法和技巧，不僅學(xué)習(xí)效率高，而且學(xué)習(xí)效果顯著。學(xué)生在愉悅中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中收獲知識，在收獲知識的同時獲得自信和成就感。

“計算機繪圖”在土木工程學(xué)院雖為選修課，但是學(xué)生選課率高達(dá)95%以上，而且，由于案例式教學(xué)方式的成功推廣，學(xué)生如饑似渴，到課率也高達(dá)95%以上，可見案例式教學(xué)方法是卓有成效的。

結(jié)合作圖實踐提示學(xué)生一些作圖技巧，可以達(dá)到事半功倍的效果，極大地提高他們的作圖效率。

學(xué)生在完成了CAD課程學(xué)習(xí)后，均能比較全面地掌握計算機繪圖的方法和技巧，能精準(zhǔn)地繪制一般平面圖形，模型的三視圖、軸測圖、三維立體圖，平面施工圖，房屋建筑平、立、剖等，一些勤于鉆研、敢于創(chuàng)新的學(xué)生能精準(zhǔn)地繪制出房屋立體渲染圖。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉聰敏制圖課開設(shè)計算機繪圖實驗的教學(xué)實踐實驗科學(xué)與技術(shù)，2006，（12）：79—80.

[2]寧旺云，匡玉蘭AutoCAD教學(xué)中運用典型圖例介紹繪圖命令的方法與技巧云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，6（1）：100，102.

[3]陳林杰，趙寧雨，陳彬科以案例式教學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量當(dāng)代教育理論與實踐，2016，（1）：68.