李富平 皇甫平 郭鐵能

摘要：在分析了當(dāng)前土建類專業(yè)制圖教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以競賽為切入點(diǎn)，開設(shè)通識教育核心課程三維建筑建模藝術(shù)制作，從軟件選擇、題目設(shè)置、教學(xué)方法、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)入手，組織學(xué)生在中望環(huán)境下二維繪圖，在Sketchup環(huán)境下三維建模，該教學(xué)活動激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生藝術(shù)鑒賞水平。學(xué)生繪出的二維圖樣符合建筑國家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生的綜合實(shí)踐能力得到提高，多名學(xué)生在競賽中獲獎。

關(guān)鍵詞：施工圖;創(chuàng)新實(shí)踐;效果圖

中圖分類號：G6421;TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）03-0116-06

高水平設(shè)計(jì)師和創(chuàng)新型人才不僅要求有一定的圖學(xué)理論知識、熟練的計(jì)算機(jī)繪圖能力，還要具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，同時具備團(tuán)隊(duì)合作意識，這給傳統(tǒng)的教學(xué)模式帶來巨大沖擊，僅注重培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力和空間想象能力，滿足不了當(dāng)代社會發(fā)展的要求[1]。創(chuàng)新是通過各種要素的有機(jī)聯(lián)系與重新組合來建立具有特定功能新系統(tǒng)的思維與實(shí)踐過程。圖樣是工程設(shè)計(jì)人員表達(dá)和交流的重要工具，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效載體[2-3]。以競賽為切入點(diǎn)，以通識教育核心課——三維建筑建模藝術(shù)制作為渠道，激發(fā)土建類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新意識，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生制圖實(shí)踐創(chuàng)新能力[4-5]。

一、目前教學(xué)中存在的問題

（一） 學(xué)時減少

土建類專業(yè)工程制圖實(shí)踐部分主要包含房屋建筑施工圖和房屋結(jié)構(gòu)施工圖，制圖基本知識和AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖。隨著2015版教學(xué)計(jì)劃的編制，土建類專業(yè)實(shí)踐部分的學(xué)時由原來的60減為30，學(xué)生繪圖訓(xùn)練的學(xué)時也隨之減少。

（二）學(xué)生主動性不高

學(xué)時減少的情況下，教師授課以知識傳授為主，學(xué)生以被動聽課為主，土建類專業(yè)學(xué)生實(shí)踐部分主要為模仿繪制教材和習(xí)題集上的圖樣，在作業(yè)環(huán)節(jié)上缺少對房屋結(jié)構(gòu)空間認(rèn)知程度的訓(xùn)練，學(xué)生綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺失，工程實(shí)踐能力較弱。

（三）圖樣不規(guī)范

模仿繪制教材上的圖樣，只是感性認(rèn)識建筑國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生繪制的平面圖常缺少標(biāo)高、箭頭、文字、剖切符號、指北針等內(nèi)容。定位軸線的細(xì)實(shí)線圓不按規(guī)定大小繪制，隨意性較大，更不用說給房屋軸測圖讓學(xué)生自己繪制建筑施工圖，若這樣缺少的內(nèi)容更多。

（四）空間思維能力弱

目前建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖大部分作業(yè)停留在模仿繪制的水平上，圖上有什么，自己畫什么，整個過程簡單，學(xué)生不用花費(fèi)時間思考房屋的內(nèi)外部空間結(jié)構(gòu)，作業(yè)無法體現(xiàn)學(xué)生空間想象能力的差異，更不用說創(chuàng)新實(shí)踐能力，考核也無法體現(xiàn)空間構(gòu)圖能力。若由建筑平面圖、立面圖讓學(xué)生自己繪制剖面圖時，就會出現(xiàn)投影錯誤。

（五） 團(tuán)隊(duì)合作意識差

目前模仿繪制的建筑圖樣大部分是獨(dú)自完成的，相互之間沒有合作，學(xué)生之間缺乏交流，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識淡薄。

為推動高校深化人才培養(yǎng)模式改革，以學(xué)生為中心，提高大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，北京市教委主辦北京市工程設(shè)計(jì)表達(dá)競賽，搭建以賽促教、以賽促學(xué)的平臺，引導(dǎo)教師深入探索基礎(chǔ)課程的改革。

以目前的教學(xué)現(xiàn)狀，組織學(xué)生直接參加北京市工程設(shè)計(jì)表達(dá)競賽顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

二、 改革思路

在目前學(xué)時減少的情況下，開設(shè)通識教育核心課程三維建筑建模藝術(shù)制作，在該課程上引入三維軟件，讓學(xué)生用三維軟件創(chuàng)建房屋模型，并將該房屋模型分層進(jìn)行水平剖切或縱向剖切，展示內(nèi)部及外部結(jié)構(gòu)。

在建模的過程中引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生思維，題目應(yīng)具有開放性。僅給房屋的平面圖，讓學(xué)生自己對屋頂、門窗、外墻的材質(zhì)及色彩進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，完成房屋的建模，并創(chuàng)建外部環(huán)境，完成效果圖。每個學(xué)生的生活閱歷、審美觀均不同，所創(chuàng)建的模型亦不同，這個過程培養(yǎng)了學(xué)生空間構(gòu)型能力、三維建模能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和三維軟件綜合運(yùn)用能力。

在二維訓(xùn)練過程中，以3人為團(tuán)隊(duì)，分別繪制房屋的平面圖、立面圖、剖面圖，平立剖圖樣應(yīng)符合投影關(guān)系。在訓(xùn)練過程中，加強(qiáng)了學(xué)生之間的交流與溝通，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，增強(qiáng)了學(xué)生之間的合作能力。

在繪制平立剖過程中，僅給房屋部分軸測圖，3名學(xué)生協(xié)作完成平立剖圖樣，這個過程不再是模仿繪圖，學(xué)生自己按建筑標(biāo)準(zhǔn)繪制。在這個過程中，培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的能力，圖示、圖解的工程表達(dá)能力及計(jì)算機(jī)繪圖能力[6]。

經(jīng)過訓(xùn)練，組織優(yōu)秀的學(xué)生參加北京市工程設(shè)計(jì)表達(dá)競賽，增強(qiáng)學(xué)生的成就感。獲獎的學(xué)生給低年級學(xué)生做出了榜樣，激勵剛?cè)雽W(xué)的大一新生學(xué)習(xí)工程圖學(xué)的主動性，形成良性循環(huán)。

三、 教學(xué)改革的措施

培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力和設(shè)計(jì)表達(dá)能力，為工程設(shè)計(jì)實(shí)踐服務(wù)，在操作方式上尊重學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，最大限度為學(xué)生提供思考、研究和創(chuàng)新的空間[7]。

（一）軟件選擇

三維建模采用Sketchup軟件，該軟件是一套直接面向設(shè)計(jì)師，注重設(shè)計(jì)創(chuàng)作過程的軟件。軟件吸收了“手繪草圖”和“工作模型”兩種傳統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)手段的特點(diǎn)，使用過程與設(shè)計(jì)師手工繪制草圖的過程相似。

二維繪圖采用中望CAD建筑軟件，該軟件以建筑構(gòu)件作為基本設(shè)計(jì)單元，具有人性化、智能化、參數(shù)化、可視化特征，能高效繪制符合要求的圖樣。

（二） 精心設(shè)置題目

三維建模訓(xùn)練僅給平面圖，引導(dǎo)學(xué)生按剖切位置繪制水平剖切圖和縱向剖切圖，設(shè)計(jì)屋頂、門窗的外觀，完成房屋的建模，并創(chuàng)建外部環(huán)境。學(xué)生繪制的水平剖切圖和縱向剖切圖因門窗風(fēng)格的不同而不同，差別較小，但房屋屋頂?shù)男问?、門窗的外觀、戶外環(huán)境的設(shè)計(jì)則因人而異，差別較大。圖1～圖3為三層房屋的首層、二層、三層平面圖，學(xué)生分別設(shè)計(jì)不同的屋頂形式，并創(chuàng)建不同室外環(huán)境完成的效果圖（圖4～圖6）。

二維制圖訓(xùn)練以三人為團(tuán)隊(duì)，給定房屋的軸測圖，引導(dǎo)學(xué)生分別繪制房屋的平立剖圖樣，團(tuán)隊(duì)三人之間必須相互討論，確定定位軸線、附加軸等問題，定位軸線選取不同最終圖樣也有所區(qū)別，只有對整個房屋的內(nèi)外

結(jié)構(gòu)清楚，才能畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的圖樣。不同的團(tuán)隊(duì)平面圖軸網(wǎng)的設(shè)置可能不同，但同一團(tuán)隊(duì)平面圖、立面圖、剖面圖軸網(wǎng)表達(dá)應(yīng)一致，標(biāo)高、房屋輪廓結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)矛盾。

（三） 教學(xué)方法

（1）學(xué)生根據(jù)房屋平面圖三維建模，若繪制剖切圖，需畫雙線墻，若是外型模型，僅畫單線墻，這樣建模速度快。具體方法是先用鉛筆根據(jù)軸間距繪出輪廓，用“推拉”工具制作墻體，利用組或組件制作門窗，構(gòu)思屋頂，完成模型制作，最后添加室外環(huán)境，使建筑與環(huán)境相配。

（2）學(xué)生根據(jù)房屋軸測圖繪制二維圖樣，3名學(xué)生商量確定軸間距，先繪制軸網(wǎng)、軸網(wǎng)生墻，制作門窗，添加樓梯、陽臺等輔助設(shè)施，最后進(jìn)行軸網(wǎng)標(biāo)注、尺寸標(biāo)注，添加相應(yīng)的箭頭、標(biāo)高、索引符號等文表符號，完成平立剖圖樣。

整個過程以學(xué)生為主體，教師處于主導(dǎo)地位，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生認(rèn)真查閱資料， 獨(dú)立思考并完成任務(wù)。

（四）驗(yàn)收

三維建模是開放性題目，門窗外型不同剖切圖也有所差別，但差別較小。屋頂每人設(shè)計(jì)差異較大，但屋頂設(shè)計(jì)的原則應(yīng)遵守，即注意屋面坡度傾斜角度為20°～45°之間，方便雨水排走。若為同坡屋面，檐口線距離越大，屋脊線就越高。在這些原則下，屋頂?shù)男问娇勺杂蛇x擇，不能籠統(tǒng)定義為對、錯。設(shè)計(jì)中，房屋周圍環(huán)境和材質(zhì)顏色也不同，體現(xiàn)學(xué)生色彩設(shè)計(jì)、審美能力的差別，以建筑與環(huán)境是否融合去判斷設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。

由中望CAD建筑軟件繪制二維圖樣，最后生成PDF格式，以團(tuán)隊(duì)成果來評價(jià)。平面圖從墻體、樓梯投影是否正確，門窗位置、編號是否齊全，尺寸、標(biāo)高、軸線編號是否完整等方面評價(jià);立面圖從墻體、屋頂是否正確，門窗、臺階是否合乎要求，標(biāo)高、尺寸標(biāo)注是否齊全等方面評價(jià);剖面圖從墻體、屋頂、樓面、地面、窗、樓梯欄桿、陽臺、雨棚等剖面部分投影關(guān)系是否正確來評價(jià)。

四、 改革成效

（一）培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識

中望CAD建筑軟件圖庫管理中有很多門窗形式，如何選擇合適的結(jié)構(gòu)繪制，需要學(xué)生自己查找。三維制作房屋屋頂，需要思考屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，常見的屋頂有單坡、雙坡、四坡，這幾種形式如何組合，組合的屋頂是否合理，也需要學(xué)生自己去查找資料。另外，由于軟件版本不斷更新，學(xué)生要快速、高效完成任務(wù)，自己思考問題、解決問題。該過程提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

（二）提高學(xué)生空間思維能力

二維繪圖不再是模仿畫圖。如何表達(dá)平面圖、立面圖、剖面圖？平面圖內(nèi)部墻體結(jié)構(gòu)如何？樓梯在剖面圖中如何繪制？立面圖四個方向門窗位置關(guān)系如何？學(xué)生帶著這些問題相互討論，從軸測圖上尋找答案。三維是僅給建筑平面圖，沒有給立面圖和剖面圖，學(xué)生要在大腦中先建立房屋的空間結(jié)構(gòu)，自己構(gòu)思屋頂和門窗、陽臺的結(jié)構(gòu)形式，繪出合理的模型，培養(yǎng)學(xué)生空間感知能力。

（三）訓(xùn)練學(xué)生繪制規(guī)范圖樣的能力

二維建筑施工圖不再是模仿畫圖，根據(jù)軸測圖繪制二維工程圖，使學(xué)生更加清楚建筑國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，如，樓梯的首層、標(biāo)準(zhǔn)層、頂層結(jié)構(gòu)區(qū)別，3道尺寸標(biāo)注的規(guī)范使用，屋頂平面圖的外輪廓加粗等。

（四）增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力

二維平面圖三人為一團(tuán)隊(duì)，一人畫平面圖、一人畫立面圖、一人畫剖面圖和屋頂平面圖。平立剖圖樣要符合投影關(guān)系，三個人要相互配合、共同商議，有一致的軸網(wǎng)間距。門窗立面圖與平面圖投影關(guān)系一致，立面圖與剖面圖標(biāo)高一致，才能共同完成房屋的平立剖圖樣。該模式增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作與交流的能力。

（五） 提高學(xué)生藝術(shù)鑒賞水平和審美能力

建筑離不開其所處的環(huán)境，環(huán)境則是建筑所依存的條件，建筑與周邊環(huán)境應(yīng)當(dāng)保持和諧的關(guān)系。學(xué)生先創(chuàng)建三維模型，再創(chuàng)建戶外環(huán)境，保持環(huán)境與建筑協(xié)調(diào)，要求學(xué)生具備一定的審美能力。

（六）提升學(xué)生的成就感

經(jīng)過訓(xùn)練，組織優(yōu)秀的學(xué)生參加競賽，表1為近3年北京工業(yè)大學(xué)代表隊(duì)在北京工程設(shè)計(jì)表達(dá)競賽中獲獎情況，通過參賽增加了學(xué)生的成就感。

五、 結(jié)語

在確立以圖形思維能力為核心的課程教學(xué)指導(dǎo)思想之外，還必須從學(xué)生工程能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的角度審視圖學(xué)教育改革，將工程美學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入教學(xué)過程中[8]。分析目前土建類專業(yè)工程制圖教學(xué)中存在的問題，設(shè)計(jì)教學(xué)改革思路，開設(shè)通識教育核心課程提高學(xué)生的空間思維能力。以組為單位，判斷學(xué)生繪制的建筑施工圖是否與給定的軸測圖一致，從而提高建筑施工圖的正確性，最后組織學(xué)生參加競賽，以競賽為切入點(diǎn)，為學(xué)生搭建實(shí)踐平臺，激發(fā)學(xué)生的求知欲，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識及視野，補(bǔ)充和完善第一課堂教學(xué)效果[9]。

參考文獻(xiàn)：

[1]王淑俠，張茜，蔡旭鵬. 制圖測繪課程的多元化實(shí)踐教學(xué)改革研究[J].? 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2017，38（3）：453-457.

[2]陸國棟，孫毅，費(fèi)少梅，等. 面向思維力、表達(dá)力、工程力培養(yǎng)的圖學(xué)教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7.

[3] 陸國棟，譚建榮，李金祥. 工程圖學(xué)與相關(guān)課程整體優(yōu)化[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（Sup1）：165-168.

[4] 劉克非，湯小紅，吳慶定，等. 建筑類工程圖學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新型教學(xué)內(nèi)容與方法的研究與實(shí)踐[J].? 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（6）：123-129.

[5] 曾建仙，趙冬香. 應(yīng)用型本科土木工程CAD教學(xué)改革與實(shí)踐[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2014，35（1）：151-154.

[6] 張滿棟，梁國星.泛土木水利工程制圖教學(xué)內(nèi)容體系改革探討[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（4）：132-134.

[7] 梁國星，黃永貴，董黎君，等. 工程制圖類課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（11）：57-60.

[8] 白蘭. 工程圖學(xué)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，5（3）： 102-103.

[9] 許國玉，張夢，蘭朝鳳. 依托“技能競賽和考試”提升機(jī)械制圖創(chuàng)新教育[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36（4）：631-637.

Abstract：Through the analysis of the current civil engineering cartography teaching status， regarding competition as the breakthrough point， a general education core course “production of three-dimensional architectural modeling arts” is set up. From software selection， subject setting， teaching methods， checking and accepting， students are organized to draw two dimensional drawing in the ZwSoft environment， to create three dimensional modeling in the Sketchup environment. These teaching activities inspire students innovative design thinking， strengthen students team cooperation ability， and improve students artistic appreciation level. Students two dimensional drawing conforms to the national building standards， students comprehensive practical ability is improved， and more students win award in the competition.

Key words： construction drawing; innovation practices; effect picture

（責(zé)任編輯 周 沫）