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土木工程制图课程探索

 论文栏目:土木工程论文     更新时间:2014-7-11 17:27:51   

一、手工绘图与板图授课取舍问题

三维建模技术和虚拟现实技术,能使学生直观地了解三维立体图像。工程界的图纸也从繁琐的描图、晒图发展到使用计算机出图的阶段。对于大多数高校学生来讲,在土木工程制图学习阶段,依然采用手工绘制。在毕业设计时,采用计算机绘图。这里要谈到是否取消手工绘图的讲授和训练的问题。手工绘图能力是一种工程素养。现在各种文字排版软件已经发展到既专业又易学易用的程度,是否需要练好字,写好字呢?答案是肯定的。工程界使用的图纸都是计算机图纸。但是在设计、施工和管理等活动中,人员互相交流,甚至在构思时,不可能总是使用计算机图纸,有时候最方便的往往就是徒手作图,也就是画草图。画草图是一种重要的技能,基本要求是快、准、好,即画图速度要快,目测比例比较准确,画出的图样基本正确,字体工整,图面质量较好,这正是交流时需要的。至于尺规作图,在大多数高校,也是不能放弃的,主要原因有两个。一是像前面提到的,尺规作图是一种素养,是在学习阶段培养立体思维、养成良好制图习惯的好方式,也是后面要学习的计算机绘图的重要基础。二是与制图课程相关的后续课程设计比较多。例如,建筑设计、钢筋混凝土结构设计、钢结构设计、基础设计等,都需要绘制图纸。而且,目前大多数高校的土木工程专业,不具备足够数量的计算机供学生使用。所以,尺规制图教学肯定不能取消,多媒体优点再多,也取代不了教师伴随着学生的思维活动,一笔一笔绘制板图的效果。但为了提高学时利用率,建议只在必要的内容进行尺规作图讲解。同时,建议增加草图课时,并适当布置作业。

二、土木工程制图课程设计问题

土木工程制图能力的获得是不可能通过一门课程的学习一蹴而就的,必须通过与其他专业课程的相互配合(尤其是土木工程制图训练),在大学四年的各个课程设计,以及最后的毕业设计中逐渐形成,甚至很多技能的熟练掌握要在实际工作之后。高校一直都有土木工程制图训练这门课程设计,只是课时从两周的时间,逐步减为一周的时间。有的高校为了缩减学时,已经砍掉土木工程制图训练这门课程设计了。由于学时的限制,在土木工程制图课程32学时的学习过程中,学生只能学到简单的图样绘制方法,没有时间进行绘图工作量比较大的多张1号图纸绘制。只有经过了制图训练,才能使他们的空间思维能力与土木工程制图能力得到真正的提高,才能为后续课程设计打下坚实的制图基础。考虑到画法几何、工程制图和计算机绘图是一个课程体系,可将土木工程制图的时间安排进行调整,即在计算机绘图课程结束后,安排土木工程制图训练。这就要求计算机绘图和土木工程制图两门课程在时间安排上要紧密衔接或者相互融合。在制图训练内容安排上,学生尺规作图部分尽量安排制图基础和制图方法方面的内容,而计算机绘图部分尽量安排工作量较大的施工图方面内容,学时建议为1周或1.5周。

三、土木工程制图教材内容改革问题

大多数高校目前采用的教材比较经典,编写质量较高,延续使用了多年,都是非常优秀的教材。但是随着制图的改革,增加了混凝土结构施工图平面整体设计方法,以及国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体方法制图规则和构造详图》03G101-1、03G101-2和03G101-3等。图集包括:常用的现浇混凝土构件的平法制图规则和标准构造详图。平法的表达形式是把结构构件的尺寸和配筋等,整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上,再与标准构造详图配合,构成一套完整的结构设计,再逐个绘制构件详图表示构件尺寸、配筋和构造。平法标注现在已经广泛使用,但是教材并没有详细的配套案例以供讲解,只是简单介绍平法标注方法,导致学生毕业设计、毕业后从事设计工作无从下手。而且教材施工图主要还是以某砖混结构为主,按照老方法讲授其结构平面图、结构详图。因此,必须增加平法标注内容,除了讲解砖混结构的施工图外,还应讲解以某钢筋混凝土结构实例为对象的平法标注施工图。

四、教学计划调整与课程体系完善

土木工程制图相关课程内容大致可分为三个组成部分:画法儿何、工程制图及计算机制图。画法几何主要是学习投影理论基础,培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力,是后续工程制图课程的基础。工程制图部分涉及大量专业知识和制图标准,对于初次接触专业课程学习的学生来说,由于缺乏必要的专业预备知识,很难准确掌握知识要点,这给教学带来了一定的难度。计算机制图部分主要是学习CAD软件的使用。CAD软件是一个绘图的平台,它的作用与过去的图板和绘图工具是一样的,并且在编辑图形元素方面更加便利。传统上这三部分内容一般按照画法儿何、建筑制图、计算机绘图顺序分别进行教学。1.工程制图与认识实习由于大一的学生对实际工程认识不深,缺乏空间想象能力,缺乏建筑结构常识,对绘图和读图感到十分困难,在课程开始阶段就失去学习兴趣。单纯的理论教学很难达到该课程的教学目的。多数学校开设认识实习课程,对于钢筋,角钢,基础梁、板、柱和楼梯构造,砖混结构与框架结构等概念进行认知训练。认识实习课程往往安排在第一学年末,而这个时候土木工程制图课程已经结束。为提高教学质量,建议对教学计划进行调整。认识实习时间安排在工程制图课程前,或者二者同时穿插进行。在教学中,围绕工程图学教学规律,遵循理论与实践相结合的教学方法,可先阅读工程图纸,看不懂的结构就近认识实习,现场参观建筑物,并进行相关知识的讲解,以提高学生的感性认识。如,绘制建筑施工图、结构施工图、梁板柱构造图、楼梯详图等之前,可到工地参观后绘制。对于一些比较隐蔽的结构与施工过程,可提前到工地认识实习,也可用施工视频辅助教学。还可以应用工程实际案例教学。在授课过程中讲解授课教师参与设计的实际工程图纸,学生学习工程制图就有一种“近距离感”,有利于学生产生出色设计的理想,从而强化其内驱力,使其积极主动学习。2.计算机制图与三维造型技术国内主流的工程制图教学改革模式是把三维建模融入教学当中[2]。比如,清华大学童秉枢教授总结了现有各院校提出的三维内容引入方式,以及由此形成的新课程体系。浙江大学施岳定教授通过添加式、分离式、结合式、融合式等多种模式引入计算机绘图和三维模式。华南理工大学陈炽坤提出,从三维模型入手,直接建立从体到图的教学体系等。总之,将三维建模引入工程制图教学当中,是未来工程制图教学改革的一个模式。引入三维建模并不是在完全意义上取代二维绘图,目前二维绘图就其自身来讲也有很多优势。因此,工程制图教学短期内仍然需要以“画法几何——二维绘图”为主,同时引入三维建模,以培养学生的空间思维能力。建议主要在计算机绘图中引入三维建模问题。涉及的主要软件有CAD绘图软件、CAD建模软件。土木工程制图课程大多选择AutoCAD绘图软件进行计算机绘图的教学,而CAD建模软件一般是计算分析软件的一部分。谈到建模软件,自然涉及到PKPM,目前大多数设计院采用PKPM进行结构设计。实际上,PKPM是学习结构知识的工具[3],学生应用PKPM建模分析可逐渐掌握结构的特性,如,轴线的规律、层与层之间的关系、楼层组装的方法、结构荷载、侧向刚度、扭转刚度等。在理解结构特性的基础上,学生需要掌握结构布置的方法,如,柱的定位、柱距的确定、梁的跨度与截面取值、板的布置等。建议学校开设PKPM课程,作为土木工程制图课程体系的延伸,或者在计算机绘图中,加入PKPM建模模块。总之,土木工程制图课程体系改革涉及相关课程、相关内容的取舍与融合,只有以“卓越计划”培养目标为标准,深入进行课程体系探索,并付诸实践,才能为后续课程的学习以及毕业后走入社会打下必要的基础,真正培养出符合培养目标要求的人才。

作者:薛景宏 李晓丽 周利剑 于洋 卢召红 单位:东北石油大学

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