CAD教学系统的工程教育

CAD教学系统的工程教育（精选12篇）

CAD教学系统的工程教育 篇1

目前在我国开展的工程教育专业认证是国际认证, 是高等学校工程教育改革的国际化趋势, 也是高校进一步发展的契机。我校测控技术与仪器专业已于2014年通过普通高等学校工程教育认证, 为专业和学科的建设和发展赢得了新的机遇。工程教育认证通用标准中对毕业要求有明确定义, 本专业认证过程中对毕业要求也进行了相应的细化, “电子线路CAD (Computer Aided Design) ”课程对于通用标准第4项 (具备设计和实施工程实验的能力, 并能够对实验结果进行分析) 具有有效的达成度和支撑作用。该课程是电子电气类、自动控制类、机电类、信息类、计算机类等专业都需要掌握的重要课程, 教学内容涉及在硬件设计领域中实用的电子线路设计和仿真软件的应用[1], 实践性、应用性很强。测控技术与仪器是以光、机、电、计算机为学科基础的宽口径专业, 具有多学科交叉特点, 借助计算机完成电子电路的仿真设计和制板, 是本专业学生的基本功。通过本课程的学习, 可使学生正确掌握电子线路的计算机辅助设计基础知识、基本理论和基本设计方法, 包括电子线路原理图绘制、电路性能仿真、印刷电路板绘制的基本知识, 掌握绘制电路原理图和印刷电路板设计的操作技能, 培养电子线路的实际问题时具备分析和解决问题的技能, 并具有独立设计电子线路图和制板的工作能力。

一、教学软件的确定

在电子线路CAD技术涉及到的软件中, 我们选用使用广泛、认可度高的Multisim和Altium Designer作为教学工具。二者各有特点[2,3], Multisim主要用于模拟/数字电路的精确仿真, Protel主要用于电路板PCB设计。Mulitisim是一款专业的计算机仿真软件, 数据模型丰富, 运算能力强大, 仿真结果稳定, 包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式, 主要用来进行交互式的电路教学、电路图设计以及仿真分析。其元件库包含实际元器件和虚拟元器件两种模型, 实际元器件的型号、参数值以及封装都对应于市场上已有的元器件, 可使设计仿真与实际情况有良好的对应性, 而虚拟元器件专门用于电路的设计与更为精确的仿真分析[4]。本课程选用了在国内高校普遍使用的、性能稳定的Multisim10作为教学工具。Altium Designer是一款杰出的设计制作电路板的工具软件, 是业界第一款也是唯一完整的板级设计解决方案, 将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件 (如FPGA) 设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起, 具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能[5]。Altium Designer主要用来输入原理图及设计PCB板, 相比其他电路板设计软件, 它更适用于生产, 在国内流行最早、应用面最宽, 相关资料也很丰富。但其仿真元器件模型库较为简单, 设置参数较为困难, 因此其仿真功能被较少使用。本课程选用了成熟稳定的Altium Designer10作为教学工具。

二、课程实验设计

1. 制定课程实验的目标。

本课程“电子线路CAD”讲解的是在硬件设计领域中实用的电子线路设计和仿真软件, 授课总学时为24, 其中讲课为12学时, 实验为12学时。讲课12学时主要是进行软件操作的课堂演示以及讲解重要的知识点, 实验12学时主要是训练学生操作和使用两个软件的能力。因此实验内容包括了软件操作的基本技能以及核心运用能力, 强调实用性, 加深学生对电子线路CAD软件应用的理解, 正确掌握电子线路原理图设计与绘制、电路性能仿真、印刷电路板设计与绘制的基本知识和操作技能, 达到遇到问题及时上手、能够合理完成设计任务的目的, 为将来从事电子线路设计工作打下坚实的基础。

2. 设置实验项目。

在本课程的实验项目中设置了12学时必开实验, 包括验证型实验和设计型实验。主要目标概括为以下四点: (1) 掌握电路性能仿真方法, 提高对电路的设计、分析、调试、故障排除的能力。 (2) 掌握虚拟仪器仪表的使用方法。 (3) 掌握电子线路原理图设计的过程、方法及技巧。 (4) 掌握印刷电路板图设计的过程、方法和技巧, 训练电路设计方面的综合工程素质。具体项目设置为:Multisim10界面设置及原理图绘制 (2学时验证型) 、Multisim10虚拟仪器仪表使用 (2学时验证型) 、Multisim10分析功能及电路特性仿真 (2学时设计型) 、Altium Designer原理图设计 (2学时设计型) 、Altium Designer PCB步线练习 (4学时设计型) 。

3. 考核方式。

考核内容为学生实验完成情况和实验报告两项。关于实验完成情况, 考核学生是否参加实验、实验过程中是否认真、是否完成 (独立完成) 并得到正确结果;关于实验报告, 考核学生的实验报告是否正确、完整、无误, 实验报告的内容应包括实验目的、实验内容、实验中遇到的问题及解决办法, 并附实验结果及分析, 最后在实验报告上给出考核分数。对实验完成情况记实验成绩分, 对实验报告记实验报告分。两项成绩之和为实验课成绩, 占课程总成绩的50%。

三、上机考试设计

1. 考试方法。

配合本课程的教学目标, 期末考试采用上机操作考试, 开卷, 一人一机, 上交电子答卷word文件。老师对电子答卷进行评阅, 记录成绩。考试题目类型为综合型大题, 考查软件操作、模拟/数字电路分析与仿真、常用仪器仪表使用、元器件辨识、原理图和PCB图绘制的基本技能, 考核范围全面, 难度中等偏上, 符合教学大纲的要求。

2. 考试内容。

试卷一般包括三道大题, 覆盖了本课程两个电子线路CAD教学软件的主要内容, 包括基础部分和应用部分, 考查了学生的基本操作技能和虚拟设计及测量的工程素质。第一大题为Multisim模拟电路操作题, 主要考察软件Multisim的基本概念学习情况及模拟电路的仿真与分析能力, 包括一些基本物理单位的使用、基本虚拟测量仪器仪表的使用等, 例如:绘制单管放大电路、对电路输出变量进行测量以及电路频率特性测量等内容;第二大题是Multisim数字电路操作题, 考察软件Multisim的使用情况, 包括数字电路的元器件、常用虚拟仪器仪表及常用分析和仿真方法等, 例如:按要求绘制异步预置计数器电路图、电路元件设置、添加逻辑分析仪进行波形测量等内容;第三大题是Altium Designer上机操作题, 主要考察软件Altium Designer的学习应用情况, 包括原理图输入、元器件库使用、PCB板绘制的基本规则和方法等, 例如:计数显示电路原理图绘制、PCB图绘制、PCB板参数设置等内容。

四、结论

目前该教学模式已实行两年, 效果显著, 课堂演示、实验操作的出勤率接近100%, 实验报告上交接近100%, 多数学生成绩优良。从上机考试答题情况看, 学生对基础知识点的掌握情况较好, 按要求绘制电路原理图的操作技能达到了熟练的程度。对于“电子线路CAD”这门实践性和应用性很强的课程, 我们在教学中选用Multisim和Altium Designer两个流行软件作为教学工具, 完全符合时代科技发展要求。另外, 加强课程实验和采用上机考试都强调了工程实践能力的培养需求, 对学生动手能力的锻炼起到重要作用, 这种工程能力在后续课程中得到了充分的应用和实践, 包括:课程学习实验、课程设计 (综合测控实践) 、毕业设计、电子设计竞赛、大学生创新科技活动等环节。随着工程教育专业的建设与发展, 对于各门专业核心课程的教学改革与探索始终是非常重要的。

参考文献

[1]张文博, 包振山, 方娟.“电子线路计算机辅助设计”本科教学研究[J].计算机教育, 2012, (22) :49-52.

[2]郑富龙, 连桂仁.Multisim10和Protel DXP软件在电子产品研发中的应用[J].电子科技, 2010, 23 (11) :19-21.

[3]王艳红, 孔亮, 李杨, 等.计算机仿真软件在电路课程中的应用与比较[J].实验室研究与探索, 2012, 31 (7) :88-91.

[4]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理, 2012, 29 (4) :108-111.

[5]谢龙汉, 鲁力, 张桂东.Altium Designer原理图与PCB设计及仿真[M].北京:电子工业出版社, 2012.

CAD教学系统的工程教育 篇2

针对环境工程方向的特点明确教学目的，合理选择与教学内容相关的污水处理厂，对单体设备如泵房建筑、格栅、沉降池、絮凝、曝气池、厌氧处理池、污泥干燥、污泥焚烧等进行教学演讲，分析各单体结构特点、功能、作用原理，在集成体系中的作用。在学习的过程中，培养学生独立解决问题能力，以在设计思路解决“做什么”、“怎样做”、“结果如何”三方面设计框架，将学生绘图思想转化为CAD设计绘图思维，在短时间内使学生解决设计思维的转化，从培养学生的自学能力出发，提高学生理解能力，更激发了学生的CAD设计的兴趣。

2注重CAD上下游软件的关联性

基于AutoCAD图形平台，其下游软件Skechup在设计中实现了专业化、可视化、智能化的设计理念，快速、方便、迅达地在施工设计图上，能够深度且同步地表现三维立体模型，该系列软件拥有先进的结构分析软件包，并有污水处理计算的常用方法，以及丰富和成熟的结构施工方案辅助设计功能，其在物料恒算、污水处理曝气计算、污泥产生计算、动力消耗、热能损失等方面形成完整体系，同时可以应用Skechup软件和PhotoShop软件，对作品进行三维造型设计和图形渲染，使得作品更加生动、直观，达到理想的教学效果。

3案例设计教学的实施过程

案例设计教学是一种有计划、有目标的活动，通过对教学案例进行设计讲解，是实现CAD课程有计划、有步骤进行的必要手段，案例设计教学不是一种随意、随机的行为，在设计案例时应用与实际应用相联系，通过一个案例-厌氧处理池基本应用设计，将厌氧处理池设备分解、分化成不同的功能单元，分组完成的不同单元结构体设计，通过单元教学使得绝大部分基本操作融汇在单元案例中，在设计过程中了解其具备的基本功能，同时掌握单元体的实际应用和操作使用方法。将厌氧处理池的独立搅拌系统、污水输入系统、厌氧发酵系统、沼气收集系统压力控制系统进行案例操作、设计与三维立体模型制作，并通过数码成像处理技术、图像合成技术制作形成完整控制单元，并以AutoCAD图形平台、Skechup建模、Photoshop可视化渲染的特效处理，实现功能化的宏观表现，通过组合案例的设计与实践，使用同学们在掌握大三元功能设计的同时，深刻地了解了该单元体在现实工作中应用，使得案例教学开放性、生成性得以体现，使案例设计更好地为教学服务，培养了学生的自主创新能力。

4课程设计的实践与提高

注重课程设计实践活动，运用单元设计的知识和设计技巧，在教师指导下独立或小组结合的方式完成工程的综合设计。老师应对课程设计的主要内容和实施步骤进行讲解，设定课程设计题目，供同学们筛选，以小组为单位，各组员进行分工安排、制定计划，组员明确各自的任务，同学之间互相合作共同完成设计工作。在设计的初期阶段，需要同学们通过各种渠道查阅相关资料，以及已有的.样例，根据资料做了设计分析，完善工程单元设计，独立产生各种部件如管道、阀门、水泵、搅拌机、污水进入、净水输出等设计，达到设计规范的技术要求，使用户体验更真实、流畅的目的。通过应用CAD课程设计使同学们逐步锻炼出解决问题的能力，同时将把毕业设计的一般性内容，延伸到CAD课程设计的实践环节中，通过多年的努力实践取得了良好的效果。

5CAD的多元化考核评价方式

采用多元化考核方式完成对环境工程CAD课程教学效果的评价，在环境工程主要环节如格栅、沉降池、絮凝、曝气池、厌氧处理池、污泥干燥、污泥焚烧单元操作，采用主导教师提供3-5个设计单元方案，学生根据自身特点和擅长自由选择设计方案，最终提交自行设计的不同方向的设计作品。学生提交作品的方式，单元设计实施过程中，学生完成的设计作品能够反映学生对环境工程CAD软件绘图技巧和图像处理技术掌握水平和应用能力，能够反映出学生对格栅、沉降池、絮凝、曝气池等单元的创新设计能力。综合上述因素CAD课程的评价方式采用教师评价、学生互评和小组评析的形式，其中教师评价中包含对每一位学生的所有作业进行分数计量，作为阶段成绩的一部分。同时过程性评价则由教师根据学生平时学习态度、出勤、作业、提问等方面综合评定。而设计技能的评价以实训大纲为依托，由专业任课教师对学生的实际操作能力以模块进行考核。

6新旧教学效果比较

CAD教学系统的工程教育 篇3

关键词：CAD技术 建筑工程 教学

设计领域逐渐受到各大企业重视，社会发展速度快，也将CAD技术推至巅峰。在各个领域之中，都可以使用CAD技术进行图片制作。其中建筑、机械行业中，应用范围最为广泛。正是因为CAD技术的广泛应用，适用性高、制作效果好，在各大高校之中，也将CAD课程当做是最重要的教学重要内容之一。怎样将CAD课程教学质量提升，是一项艰巨的任务。特别是在建筑行业中，CAD技术尤其重要。

1 CAD技术对建筑工程的重要性

传统建筑设计非常繁琐，设计人员每天需要带上图板、拿着铅笔、带着丁字尺等工具进行手绘，消耗大量时间、精力。设计好之后，还要用手一点点修改，工作量非常庞大。基于传统设计所存在的弊端，必定要被多媒体绘图技术所完全替代。

CAD技术的存在，是设计行业发展的里程碑，完全改变了传统绘图模式。特别是在建筑设计领域之中，绝对是一场空前的技术革新，从技术上，相比传统制图模式更为优质，效果更好。最主要是在工作效率上大大提升，减少设计人员在设计过程之中的劳动强度，这点最为明显。在CAD技术的全面革新之后，进入建筑工程领域之中，在设计的各个方面，都更为流畅，在效果上比手绘更为直观，效果更逼真。

2 CAD在建筑教学之中的应用

2.1 教学背景 在各个领域之中，都可以看到有计算机的渗透，各大专业都十分重视在计算机领域之中的教育。这也是顺应时代发展最重要的步骤，在这样的教育背景之下，CAD技术在建筑工程中的使用极为重要。计算机发展势头迅猛，设计领域自然也不能落后，国内高校意识到设计行业也应该进入计算机专业之中，使用计算机辅助设计前景非常广阔。

因此，计算机课程开始进入建筑工程教学之中，CAD就是其中最主要的组成部分。现在所需要做的就是将CAD教学做的更好，以求获得更高的教学收益。改善教学方式，革新CAD的教学实践，面对潮流发展，更应该将时代发展与教学完美契合，致力于培养出高新技术型人才。在教学之中，更应该逐渐探索新的领域，将经验进行总结，以求获得更好的教学方式。

2.2 当前CAD教学所存在的问题 各大高校都在展开CAD的教学课程，但或多或少也会存在一些问题，正是这些问题，导致教学结果不理想。要知道CAD是一门操作性特别强的课程，需要有很强的应用性。大部分高校都采用多媒体教学方式，利用多媒体进行演示，这样的教学方式可以让整个教学内容十分丰富，学生更加直观的看到CAD的应用方式，加大信息量的传递，学生也更容易对教学内容理解。

但这种教学方式也是双刃剑，首先在绘制之时，必须要按照规范进行，因此，教学也必须按照标准进行，贴合实际。现在的CAD教学都存在极大的弊端，脱离行业现状需要，随意教学，所造成的后果可能会影响到学生以后的事业发展。局限于软件本身，导致学生的实际操作能力低。

教学过程之中，学生仍然以教师为核心，从而导致学生自主学习积极性完全没有调动起来，这也是教学弊端之一。

在授课过程之中，教师的课件信息量大，在教学过程之中，导致学生无法获得连贯性知识，在听课的同时，没办法自己做笔记，需要自己完全用脑记，学习效果肯定会下降。

上课之时，很多都是用教材里面的知识按部就班，而教材知识太过于系统化，理论性强，但是实践性不高，纵使面面俱到，也无法让学生灵活应用，导致教学效果不理想。

除此之外，CAD本身的教学也出现问题，也是导致教学不理想的重要因素。教学模式千篇一律、落后；学生以死记硬背的方式进行学习，实际操作能力下降。这些因素，都直接造成学生在学习过程中，无法切实提升自我操作能力的主要原因。

3 解决CAD教学所存在的问题

3.1 激发学习兴趣 所以有效的学习，都是在以兴趣为前提之下进行。兴趣可以提高一个人的学习热情，促进学习成效。想要让学生接受教学内容，首先就是要培养学生的学习兴趣和热情，这点是很重要的。新颖教学、老师精彩的讲解、实践式教学，都会提高学生的学习热情，提高学习主动性及积极性。

3.2 实践与理论相结合 一门应用性很强的课程，自然需要在教学过程中，让学生掌握各种软件内容。传统教学模式以重理论、轻实践的形式存在，学生在教学中听懂了，但是自己实际操作之后，才发现很多无所适从，不知如何下手。针对这样的传统教学问题，最好的解决方式就是将理论带进实践之中，在机房里面，一边讲解，一边让学生练习，这样才可以让CAD内容根深蒂固，更好掌握学习要领。这样的教学方式，可以让学习效率提升，每一堂课都可以让学生真正学习到CAD要领。

3.3 独立创新思维需培养 很多高校的教学，都是学生能够在教学基础中，进行基本图形绘制。忽视学生自主创新能力，很容易导致学生存在依赖，而无法自主进行学习。因此，在CAD的教学过程之中，一定要重视学生自主创新问题，利用多媒体捷径，激发学生在学习过程的好奇心，通过进一步的了解，发展内容和之前的大不相同。产生好奇之后，才会引领学生去探索。

3.4 巧妙增加课堂互动 传统教学将老师当做容器，直接将知识灌输给学生，而学生一直都处于被动接受状态。学生思维不活跃，造成接受能力低等问题。改变这种情况，就必须在课堂之上，多增加一些互动环节。老师和学生之间可以相互讨论，同学之间能够相互探讨，都会有意想不到的效果。

4 结语

CAD是计算机发展的产物，在建筑工程之中，也是设计人员最重要的辅助工具。将计算机与设计结合，会提高工作效率，设计图也更加清晰、简易、直观，有效促进设计工作进行。在CAD教学过程中，传统教学已经不能满足需求，需要从根源上进行改善，让大家更容易接受新知识，将课程中的知识，转化为自己的。提高学生操作性、实践性，才是教学最主要的方向。针对问题，辩证施治，改良传统教学模式。

参考文献：

[1]沈卫.CAD技术在建筑工程教学中的应用[J].电脑知识与技术，2008，3（24）：1349-1350.

[2]沈卫.CAD技术在建筑工程教学中的应用[J].中国校外教育（理论），2008（10）：137.

[3]杨红宇，赵砺.高校建筑设计教学中CAD技术的应用研究[J].土木建筑工程信息技术，2011，03（2）：107-109.

[4]邓辉，李娜.浅析CAD技术在建筑工程专业教学中的应用[J].科技致富向导，2010（21）：35，48.

[5]王磊.CAD技术在建筑教学中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（25）：187.

CAD教学系统的工程教育 篇4

关键词：三维CAD造型,工程制图,构型能力,应用

一、三维CAD辅助教学方法

目前, 制图教学过程中教师主要以几何体实物模型来为学生演示, 或利用幻灯片等多媒体教学手段来帮助学生进行理解。对于学生来说, 实物模型是非常形象化的教学模式, 可以帮助学生不断加强对复杂截交、相贯问题空间概念的理解, 但是在制图教学过程中受到实物模型教具的限制, 教师无法在讲解某一知识点时通过大量的实物模型来帮助学生全面理解, 所以教师在制图教学过程中亟须新的教学手段、教育技术来满足学生空间想象的要求。[1]CAD/CAM技术的快速发展使计算机绘图软件在工程领域的应用范围不断扩大, 尤其是三维CAD技术, 在具体应用中, 其强大的三维建模造型功能, 可以帮助教师在工程制图教学中快速实现立体实物的造型和变换, 并且其视图的快速转变也可以满足工程制图教学的发展要求。CAD软件所具备的三维建模能力可以帮助教师将复杂的空间几何形体问题具体化地展现给学生, 从而在制图教学中帮助教师培养出学生良好的空间想象力, 同时也对丰富学生工程结构感性认知能力有着重要作用, 对于教师来说三维CAD辅助工程制图教学可以取得良好的教学效果。[2]教师利用三维CAD辅助工程制图教学可以帮助学生提前接触三维CAD软件, 并且可以让学生对CAD软件界面的具体操作有一个认识与了解, 这也对进一步提高后续课程教学成效有着重要作用。

二、三维CAD辅助工程制图教学的优势

1. 图形展示更清晰、灵活

在复杂的组合体教学过程中, 教师可以通过三维CAD技术建造出直观的几何模型, 再利用其三维图与二维图之间的转换工程, 将二维图与三维模型的动态转换过程展现给学生。三维CAD软件还可以实现几何模型的主视图、俯视图以及左视图的视角转换, 通过对立体图的旋转处理来使学生从任意角度进行观察, 从而代替几何体实物模型演示教学方法。[3]对于学生来说, 该种技术可以将抽象的空间想象问题进行具体化、直观化处理, 进一步提高学生在工程制图教学中的感性认识。[4]三维CAD技术可以对复杂零件进行剖切、爆炸以及运动仿真处理, 使学生对零件内部结构等进行直接的观察与分析, 确保工程制图教学内容的清晰化, 并进一步强化学生对知识点的理解。教学过程中, 教师可以根据具体情况将学生所提的问题通过CAD软件展示在学生面前, 并可根据下一环节教学的需求对三维模型进行修改, 使教学模型可随教学需求灵活变动。

2. 图形携带更便捷

在工程制图教学过程中教师可以将三维CAD技术建立的几何模型制作成电子文档储存到U盘中, 以便在工程制图教学领域对教学资源进行共享, 并可彻底消除传统教学模式下实物模型携带不便等问题。三维CAD辅助工程制图教学模式的应用还可以降低教学成本, 进一步提高多媒体教学设备在工程制图教学中的利用效率。故对于工程制图教学领域来说三维CAD辅助教学技术是其发展的必然趋势。[5]

三、三维CAD建模与工程制图教学的融合

将三维CAD技术应用于工程制图教学中需要教师明确三维CAD技术只是一种辅助教具, 明确三维CAD辅助工程制图教学中教学内容的主体地位, 充分解决好工程制图教学内容与三维CAD软件之间的主辅关系。这样才能确保教师通过三维CAD技术不断提高工程制图教学质量。

1. 三维CAD建模与工程制图教学内容的协调

教师要将三维CAD技术作为一种教学工具、方法和手段, 对其应用的主要目的在于改善工程制图教学全过程, 工程制图投影理论教学的内容主要以点、线、面与立体的投影为主, 所以教师在教授点、线、面内容之初便可以将CAD软件引入其中, 利用三维CAD建模来帮助学生正确培养出“体”的概念, 这对进一步提高学生在工程制图教学中的空间意识有着重要作用。对于点、线、面之间的空间相对位置关系, 需要利用“体”进行说明, 并可利用三维CAD软件来改变立体形状及立体间相对位置, 来对同一立体与不同立体间点、线、面的位置关系进行说明, 在该环节中可以充分利用三维CAD辅助工程制图教学模式的优势。在工程制图教学中由于学生没有良好的空间概念, 很难理解点、线、面等抽象元素的投影问题, 利用几何实体模型将其形象化, 可以帮助学生进一步加强对该类抽象知识的认识与理解, 并确保整个工程制图教学具备良好的趣味性。将三维CAD建模融入到工程制图教学中是一种创新教学理念, 但由于受到课程学时等多方面因素的限制与影响, 不能将三维CAD建模的教学作为工程制图教学的主要内容, 而要将三维CAD建模作为工程制图教学的一种教学手段。

2. 三维CAD建模与传统实体模型教学的比较

在工程制图教学中, 三维CAD建模的应用侧重于建模的过程与方法, 而传统的实体模型只能作为相关知识的“结果”。传统的实体模型无法将建模的动态过程展示给学生, 导致很多学生在工程制图教学中空间意识较差, 尤其是当前部分院校采用工程制图大班教学, 传统模型教学方法的局限性更为突出。工程制图教学对几何造型动态变化的内容没有过高要求, 利用三维CAD建模技术可以达到传统教学手段相同的教学效果, 还能将几何形体建模动态过程展现在学生面前, 弥补传统实体模型的不足。三维CAD辅助工程制图教学模式的实时性、动态性以及可操作性等特征, 使三维CAD技术成为工程制图教学的一种有效手段。

四、结语

综上所述, 三维CAD辅助工程制图教学模式在具体应用中具有以下优势性能:三维CAD技术可以在最大程度上弥补传统实物模型演示教学方法的不足;三维CAD技术具有实时性、动态性以及可操作性等特点, 可以帮助教师进一步提高工程制图教学的整体成效。

参考文献

[1]Fitzpatrick M.机械加工技术[M].卜迟武, 唐庆菊, 岳雅璠, 等译.北京:科学出版社, 2009:44—53.

[2]张京英, 焦永和, 罗会甫, 等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报, 2010, 31 (06) :151—154.

[3]叶军, 孙根正.三维建模引入制图课程的改革研究[J].图学学报, 2008 (02) .

[4]陈丽军.三维CAD软件在《机械制图》教学中的应用[J].洛阳师范学院学报, 2011, 37 (02) :120—122.

CAD教学系统的工程教育 篇5

土木工程CAD是广播电视大学土木工程专业（专升本）学生的一门必修课，是从事工程设计及CAD应用和开发的基础。本课程共4学分，72学时，开设一学期。

土木工程CAD是土木工程科学中一个比较年轻的分支学科，它的核心内容是研究如何运用计算机处理土木工程设计中的信息。本课程要求学生了解计算机技术在土木工程中应用的最新发展，掌握CAD技术的基本概念和理论。本课程的主要任务是，使学生了解计算机图形系统中有关硬件配置方面的基本知识，掌握图形生成与输出的基本原理，学会图形设计的基本方法。

二、课程的教学媒体说明

1、多种媒体教材的配置和特点

文字教材：天津大学、中央电大出版社联合出版的陈忠良主编的《土木工程CAD基础》教材。

IP课件：14讲，包括2讲教师辅导。考虑到资源的合理利用，针对本课程特点，IP课程以课程的知识点为线索，采用系统讲授、重点精讲与交互辅导相结合的方式制作，与文字教材密切呼应，达到启迪学生独立思考能力及提高学生的自学能力的目的。

录像教材：安排4讲（学时），采用专题讲座方式，突出介绍重点和难点。

三种教学媒体发挥各自优势，取长补短，形成互补的较完善的综合性教材体系。

2、教学辅助手段

根据中央电大开放教育特点和条件，采用下列教学辅助手段，加强教学双方的沟通和联系。（1）网上答疑：利用中央广播电视大学电大在线，课程主持和主讲教师直接与各地电大的教师和学生进行联系，介绍情况、答疑解难。网址：new．open．edu．cn。（2）电话答疑：由课程主持教师在每周固定时间安排电话答疑。

（3）批改作业：由各省、市电大组织当地辅导教师安排时间对学员进行定期教学辅导，收交和批改作业。

（4）网上辅导：网上教学资源，主要是为学生的自主学习提供一个平台，讲重点、讲难点，为学员的自主学习提供支持服务。

三、教学过程的组织、监督与管理

1、教学辅导安排 根据开放教育的特点，课程内容的学习以学员自学为主，教师辅导教学工作必须结合学员的学习进度和情况组织安排。

1）辅导教师在学期开学前要安排编写教学辅导计划，在集中面授和辅导答疑时，辅导教师要了解学员学习情况和存在的问题，督促学习滞后的学员加快学习进度，同时收交和批改学员的平时作业。

2）辅导教师在面授期间应统计学员学习中存在的问题和疑难点，对于较集中的问题和疑难点应及时与主讲教师联系，以便集中发布辅导答疑信息。

3）辅导教师要利用面授时间，指导学员充分利用多种媒体教材，互相补充和强化对本课程知识的学习和理解。

2、自学安排与建议

学员是学习的主体，学员学习的主观能动性、正确的学习方法和合理利用现有的教学媒体是学好本课程的重要保证。

1）学员应合理安排自学的时间和进度，充分利用文字教材，录像教材。

2）每个学员必须认真、独立、按时完成作业，对疑难问题作好记录，利用多种方式与辅导教师或主持主讲教师联系，以取得帮助和指导。

3）在学习每章内容后，利用思考题与习题进行自我检测，以判断对本章知识的掌握情况，对不足之处加强学习和练习。

3、对实践性教学环节的检查和督促

上机实验是学生学好本课程重要的实践环节。实验内容以教材中的实验指导为依据，通过上机实验，加深课程中各种概念的理解，提高CAD技术的应用水平，达到熟练使用AutoCAD完成施工图绘制的目的。

学员的形成性考核册应在面授阶段按进度适时交给辅导教师批阅并记录成绩，拖延不交的要从形成性考核成绩中扣除相应的分数。形成性考核成绩不及格，将要求该学员重修本课程。

四、教学安排建议

根据土木工程CAD课程的内容和进度，下面提出面授辅导时间安排建议。面授辅导时间要由各地辅导教师根据具体情况和现场工作安排和进行调整，但不能与本学期总体进度安排相冲突。

集中面授辅导建议安排4次。

第四周一次，主要辅导计算机图形学部分知识，介绍二维图形生成的原理和常用算法，讲解主要几种图形变换（二维、三维几何变换、投影变换和窗口裁剪）的工作原理和实现方法。第九周一次，主要内容为AUTOCAD基本绘图命令、基本编辑命令的使用，图形信息的组织与管理等。

第十三周一次，主要内容为绘制建筑施工图。第十八周一次，主要内容为复习。

五、上机实验内容与要求

1、上机实验内容（20学时）

实验一

基本操作

实验二

基本绘图命令

实验三

基本编辑命令

实验四

图形信息的组织与管理

（一）实验五

图形信息的组织与管理

（二）实验六

绘制建筑平面施工图

实验七

绘制建筑剖面施工图

实验八

绘制建筑立面施工图

2、上机实验要求

实验一

熟悉软件环境、设置自己基本绘图参数

实验二

能够熟练使用AutoCAD的基本绘图命令，包括：点、直线、圆、圆弧、矩形、多边形等图形元素的建立方法，多段线的绘制方法，样条曲线的绘制方法，图案填充方法

实验三

能够熟练地建立对像选择集，以及使用基本编辑命令，学会对象捕捉与对象跟踪方法

实验四

学会图形显示的特性和控制图形显示的几种方法，及图层的设定、线型、线性比例、图形比例的设定

实验五

学会块的设定与插入方法、图形的外部引用方法、尺寸及文字的标注方法

实验六

能够熟练地运用AutoCAD绘制建筑平面施工图

实验七

能够熟练地运用AutoCAD绘制建筑剖面施工图

实验八

能够熟练地运用AutoCAD绘制建筑立面施工图

六、与主持教师联系方式

CAD教学系统的工程教育 篇6

关键词：建筑CAD；建筑工程技术；教学改革

目前，在建筑领域要求施工人员、技术人员要掌握建筑CAD这一绘图工具，能应用BIM完成立体化的模型设计，做到专业知识与操作技能一体化。这一问题的解决，校企合作显得尤为重要，通过校企合作，可以将新设备、新技术的专业理论知识和操作技能快速、有效、直接地传授给学生，为学生毕业后快速融入工作岗位打下基础。我院建筑CAD教学工作经过几年的探索，形成了比较合理的教学体系，学生的综合素质也明显增强。

一、建筑CAD教学改革，有利于提高建筑工程技术专业人才培养的针对性和实践性

职业院校的发展必须以市场需求作为培养人才的标准，建筑CAD教学要紧扣社会人才培养的需要，与企业进行无缝对接。建筑CAD教学在调查、分析、听取各行业企业部门技术专家对职业岗位的要求基础上，开展项目教学、考试改革和技能竞赛，重点突出建筑工程技术专业学生能力的培养，不断开拓学生的创新能力。在项目教学中，以具体的工程案例为引领，使学生完成职业基础知识的学习、专业拓展与综合实训的学习、顶岗实习四个阶段的学习内容，有效地将教学与实践紧密结合起来。同时，教学融传授知识、技能训练和素质提高于一体，把行业对人才的要求渗透到人才培养方案中，使得人才培养方案具有较高的针对性和实践性。

在建筑CAD教学改革与竞赛中会找到更多的机会与企业接触，进一步实现人才培养目标与企业需求“零距离”对接，根据企业的需求制订职业教育人才培养方案，从而培养更多适应行业企业需求的、高素质的合格人才。

二、建筑CAD课程改革，有利于促进高职院校“双师型”教师队伍的建设

新的教学模式对教师的能力要求不断提升，原来教师只是掌握教学层面的知识、技能，现在要想更好地开展项目教学，教师就必须领先于学生掌握新设备、新技术、新技能，这样才能在课程改革中领会课程体系的精神实质，提高自身的综合能力，从而能够更好地指导学生，引领学生掌握更新的知识。

通过校企合作，教师可以到企业挂职锻炼，有针对性地参加短期培训，促使教师考取各类相关证书，通过校企合作开阔教师的视野。教师可以直接参与企业的实践环节，把最新的知识内容带到课程的教学改革中。通过这样一个良好的学习平台，践行高职教育“以项目为载体、以工作任务为导向”的教学改革理念，形成了做中学、做中教、教学做合一的特色化教学。

在课堂教学中，教师由传统的知识传授者转变为学习辅导者，更加突出了学生的主导地位。通过下发项目任务，使学生进行深入分析和反复探讨，找出解决问题的途径，逐步培养学生独立自主的学习能力和创新能力。通过校企合作，学生能够更深入、更全面地了解企业，也能够充分调动学习的积极性、主动性和创造性，锻炼了独立思考的能力和分析解决问题的能力。将教学做真正融为一体，强化了学生的综合能力的培养，教学效果也得到明显提升，这使课程改革更贴近了企业的生产实际。

三、建筑CAD教学改革，有利于提高高职院校学生的就业机会

随着市场对人才需求的不断提高，不同施工企业对人才的专业要求也是多方面的，其中施工技术人员已经占据了行业的80%。从行业调研来看，目前企业需要更多的高素质人才，如施工技术与管理人员、CAD制图人员等。

1.就业方向

（1）土建施工企业从事项目管理、施工质量控制、施工安全、施工质量验收等工作；

（2）房地产开发公司从事项目的开发与管理工作；

（3）工程监理单位从事项目的监理工作；

（4）市政工程及水利路桥工程的施工管理工作。

2.主要工作岗位

（1）项目经理、技术负责人；

（2）施工员、质检员、安全员、预算员、材料检测实验员；

（3）施工现场监理员等。

综上所述，这些岗位都要求从业者具备CAD绘图与识图的能力。建筑CAD课程改革将引领高职院校校企合作发展到一个新的局面，成为技术创新、促进职业教育发展的重要手段。通过校企合作，把项目教学融入到课堂，把工地搬到课堂，这样有利于把多年来高职院校发展过程中逐步探索出的具有中国特色的“校企合作、工学结合、顶岗实习”的经验和做法加以规范化和具体化，促使“以改革促发展，以合作促就业”的新局面的形成。

参考文献：

[1]陈英.建筑专业CAD教学改革探析[J].中国成人教育，2013（23）.

[2]金宁.CAD/CAM技术课程教学的现状与改革[J].辽宁工程技术大学学报，2010（29）.

[3]孟宪辉.浅议技能大赛在职业教育中的地位[J].当代教育论坛，2010（10）.

[4]徐莉.高职建筑专业CAD课程教学改革探讨[J].新疆职业教育研究，2012，3（2）.

CAD教学系统的工程教育 篇7

工程制图是高等学校工科各专业学生必备的一门技术基础课, 绘制和阅读工程图样是工程技术人员必须掌握的一门技术, 但非机械工科学生在这方面的基础较弱, 且这门课程本身难度较大, 要求有很强的空间思维能力, 随着我国高等教育体制的深化改革, 以及社会对综合性人才的需求, 非机械类工科学生所使用的教材在内容及课时上都有所删减。本文把AutoCAD软件的三维建模运用到工程制图第三章“立体投影”的习题课课堂设计中, 提高了学生的空间想象能力, 更直观地了解决了习题中复杂立体图的投影面的分析和绘制。

二、CAD软件简介

AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的大型计算机辅助绘图软件。CAD 是计算机辅助设计的简称, 是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计制图工作。学习将空间形体绘制成二维工程图样和识别二维工程图样并还原成空间形体, 是一件比较困难的事情。而AutoCAD中的三维建模模块以形象、具体、真实的三维实体造型功能使学生的认识可以从感性认识开始, 进而培养学生的空间想象能力。

三、课堂设计

(一) 题目的设计。

提取工程制图习题册中的某一习题:根据立体几何的正面和水平投影, 画出其侧面投影 (如图1所示) 。

(二) 例题分析。

在实际的教学实践中, 对于非机械类专业的工科学生, 特别是空间想象能力较差的学生, 很难根据这2个投影想象出投影的空间立体图, 这样就无法根据立体图来画出侧面的投影。这时教师就可以利用AutoCAD软件中三维建模模块按步骤进行绘图讲解、分析习题。

(三) 结合AutoCAD软件的习题讲解。

一是打开AutoCAD2004, 根据题目的要求分别创建主视图、俯视图、左视图以及西南轴测四个视口。二是根据习题中已知的正面投影和侧面投影, 分别在四个视口中画出已知视图。根据西南轴测图的情况旋转轴测视图, 运用实体及实体编辑命令完成三视图及轴测图的绘制。三是旋转轴测图, 分析在三个视图中线条的可见性, 最终完成绘图效果 (如图2所示) 。

(四) 根据软件中三个视口的视图结合轴测视图。

给学生讲解立体几何的形状, 以及在各个视图中的特征, 最终完成习题的要求 (如图3所示) 。

(五) 布置作业。

让学生运用CAD软件里的相关知识用同样的方法来完成。

四、结语

通过本次试题课堂的设计可以发现, 巧妙地将CAD三维技术运用到工程制图中, 不但可以增强学生的空间想象能力, 让学生更直观, 更生动地完成习题的分析, 让非机械类学生对枯燥乏味的工程制图感兴趣, 同时也可以加强学生对绘图软件Auto CAD的巩固, 收到事半功倍的教学效果。

参考文献

[1].王玲, 许淑慧, 李辛沫等.画法几何及工程制图[M].广州:华南理工大学出版社, 2010, 第3版

CAD教学系统的工程教育 篇8

《工程制图及CAD》是一门既有理论更重实践的课程。对于制图技能, 需要通过一定数量的练习才能掌握。而对于投影作图的基本理论和方法, 要清楚空间形体的几何性质及其与视图之间的投影关系, 同时要积极发展空间思维能力, 也就是指形体与视图之间的一种形象思维和逻辑思维能力, 它是图示能力、读图能力以及图解能力的基础。

如何让学生更好地学习和掌握这门课用软件绘制图形的实践技能, 每个老师都有自己的教学方法。而我认为, 要掌握好这门课, 首先, 在理论上要有一定的认知过程, 也就是说要先会手工绘图, 找到手感, 知道空间每个点在投影面上点的位置, 也就能绘制出直线、面以及形体在投影面上的图形, 也就能绘制出零件图及装配图等。其二, 才用计算机软件进行绘制图形。《工程制图及CAD》这门课一般是用AutoCAD软件进行图形绘制, 而这门课的上机实验学时数一般是占总学时的四分之一, 具体的学时数随不同的专业而变化。如何使学生在有限的学时内掌握基本平面图形、基本形体、形体的组合及其轮廓线的提取、零件图及装配图等等的绘制, 是先熟悉AutoCAD软件的命令后绘制图形, 还是直接绘制图形呢?前者需要的学时数多, 后者能在有限的学时内快速地掌握图形的绘制。我的方法主要是采取绘制图形的过程中学习命令。因学时数有限, 不能很详细地讲解命令并将所有命令的每个参数选项都操作给学生看, 对于实操性强的实验, 就是老师操作太过详细, 学生会产生厌听的感觉, 没有效果。大学生已经有一定的自学能力, 关键的是引导, 告诉学生方法。曾有学生跟我说:老师我到图书馆借了几本书, 都是讲命令, 对绘制图形还是不知如何入手, 听你这么一讲, 好象很简单。我的方法能使学生, 从对这门课不感兴趣, 作业做不出来, 手工绘图也做得不好, 变得认真听课, 对我讲的内容和步骤会做记录, 能使学生从怕制图、厌制图和恨制图, 感觉上变得从难到易, 对这门课从不感兴趣变得能认真去学, 我觉得这种实验教学方法是成功的。

教学实验内容的改革

大学生已具备自学能力, 上机实验的内容不用象手工绘图一样, 从点、线、面的投影开始绘制, 也不需要用太多的时间绘制平面基本图形, 如圆、矩形、多边形等, 软件绘平面基本图形只需用圆、矩形、多边形等命令直接绘制可以得到。所以对点、线、面的投影和平面基本图形不用专门安排学时上机操作练习, 直接在绘制平面图形时学习。主要是学习制图的基本知识、基本原理和基本技能, 这是学生学习这门课的关键所在。

根据教学实验内容采用相应的教学方法

1. 绘图基础

手工绘图是用笔尖粗细不同的笔来绘制粗线和细线的, 以及实线、虚线、点划线等不同类型的线, 通过量角器绘制不同角度的线, 用尺子来确定线段的长度, 圆规来绘制圆弧和圆等。而计算机绘图的工具是鼠标和键盘, 以及绘图软件的命令。《工程制图及CAD》这门课是大学一年级第一学期就开始学习, 对于还没有计算机基础知识的学生来说, 刚开始学习会比较吃力。关键是看老师如何讲解, 让学习尽早进入状态。讲课时不是说讲命令就是命令, 而是要把这个命令的作用和使用方法告诉学生, 知道了作用和方法, 以后绘制再复杂的图形都能从难变易。比如, 坐标点的输入方法有绝对坐标和相对坐标, 按不同的坐标点的输入方法绘制出来的线段长度就不同, 以及输入坐标值时正值和负值数据绘制出来的线段方向也就不同;而图层特性管理器的使用, 就好象手工绘图一样必需准备的工具, 绘制出来的图形, 线的粗细以及线型就是由它来管理。刚开始学习时, 要特别提醒同学们注意命令行的提示信息, 因为提示信息是告诉操作者下一步要做什么, 学生往往只会乱点击鼠标, 不知道要干什么。操作过程中, 何时按回车键都要告诉学生, 因为学生刚学习时只注意绘图区域还不知道结束一个命令的操作或是输入某个数据时要按回车键, 让学习知道回车键的作用在绘图过程中是不可轻视的一个操作部分。在绘图时, 命令行经常会提示“选择对象”这样的信息, 这里的对象就是所绘制的直线、曲线、矩形、多边形、圆、圆弧、椭圆、尺寸线和图形块等。在计算机绘图中, 是没有胶擦删除不要的图形或画错的图形, 只能用删除命令或是修改命令对图形进行编辑。当某个对象要分成多段对象, 其中某部分不要时, 编辑对象的方法就有几种, 既可将对象打断又可用修剪的方法。绘图命令及修改命令等在绘制实际图形时一边使用一边讲解命令的作用和使用技能。

2. 绘图过程

有了绘图基础, 就要开始绘制图形。刚开始绘制的图形不会很大, 可以先选择A4图幅尺寸, 绘制好边界线、图框线和标题栏, 并在标题栏内输入文本内容。绘制这部分内容, 使用的是直线和矩形命令, 再通过偏移和修剪命令以及多行文本命令完成, 这里使用的命令不多, 只是反复使用偏移和修剪命令。绘制矩形可以直接用矩形命令或是直线命令得到, 而直线也可以通过矩形分解成四条直线, 例如绘制标题栏外框用这种方法较快捷, 标题栏内框用分解得到的直线作为偏移对象再修剪即可完成标题栏的绘制。刚开始学生操作不熟练, 只能先让学生学会几个命令的应用和使用技能。先做这一部分内容是为了学生以后绘制图形有合理的绘图布局。

绘制平面图形。平面图形的绘制要结合手工绘图的绘图步骤: (1) 画基本定位线, (2) 画已知线段, (3) 画连接线段和中间线段。在绘图过程中, 图形中某个点的坐标位置的值是多少, 在绘图前要先根据哪一点作为坐标原点来定位, 这种方法花费时间较多, 且坐标点容易算错。在这我要求同学们用辅助线找坐标点的方法, 这种方法使用的命令不多, 就是要根据不同的距离重复使用偏移命令, 得到交叉点作为某对象的起点、终点或圆心等, 再用直线命令或其他命令绘制出图形。对于绘制圆弧连接的图形, 很多圆弧的绘制不用圆弧命令, 因为圆弧命令的使用要知道三个条件才能确定圆弧, 而这三个条件又较难得到准确的位置, 圆弧给出的条件一般是半径以及与某两个对象相切, 根据这个条件用圆命令知道两个切点和半径的方法画出圆, 再用修剪的方法得到圆弧, 在这准确的切点位置也不知道, 但可以用捕捉方式自动获取切点;有些则可用圆角命令得到圆弧。图形绘制完成后要求学生养成编辑图形的习惯, 尺寸的标注要按国家标准的要求标注, 中心线或对称线的长度都要按要求用命令编辑到合适的位置, 就编辑中心线或对称线就有几种方法:用夹点功能、打断、拉伸或拉长等命令。

有了绘制平面图形的基础, 再绘制三视图也就不难了。绘制三视图前, 先做好实体图形, 展示给同学们看, 让他们知道实体的模型, 实体在主视图、府视图和左视图这三个视图中的投影。在绘制三视图时, 要按照三视图的投影规律:“长对正, 高平齐, 宽相等”的原则来绘图, 如果是组合体, 可把它按各自的基本体来绘制三个视图, 最后根据轮廓线是虚线还是实线进行编辑图形得到组合体的三个视图。在绘制三视图过程中, 可按任意图层绘制, 最后用特性命令将各种线型、线的粗细改为相应的图层。如果学时数允许可以要求学生绘制一些组合体的实体, 以增加学生对机件的认识。

3. 综合训练

有了前面的基础, 最后就是绘制零件图和装配图。

有可能也尽量把零件图的实体绘制好, 让学生从中观察以哪个面作为主视图的投影最能完全表达零件的结构, 有些视图的投影基本一致, 可以画某些局部图或断面图, 只需能够把零件表达完整就可以, 不一定要把三个视图都绘制出来。在这主要是点评构件的绘制和绘图的技巧。

AutoCAD软件使用的命令不多, 同样的图形可以根据不同的命令和方法绘制, 只有通过多练才能提高绘图技能。《工程制图及CAD》课程的实验, 在教学上不仅在内容上要改革, 在教学方法上也要针对学生的接受能力不断地改进。对于工科类的学生来说, 学好这门课程, 掌握了绘图技能, 对后续相关课程的学习具有很大的帮助。

根据不同的专业实验内容可做适当的调整。通过以上的学习方法, 再多加练习, 同学们基本能达到计算机辅助设计中级员考证的要求。

摘要：文章介绍和分析《工程制图及CAD》课程在掌握了理论知识和手工绘图技能以后, 如何在有限的时间内, 用AutoCAD软件快速掌握该门课所学图形的绘制, 以达到计算机辅助设计中级员考证的要求。

关键词：《工程制图及CAD》,课程,实验教学,改革

参考文献

[1]陈锦昌.计算机工程制图[M].广州:华南理工大学出版社, 2005.7.

CAD教学系统的工程教育 篇9

因此, 探讨CAD技术在建筑工程教学中的应用是十分有必要的。

1传统的建筑工程制图教学法存在的不足

在传统的工程制图教学中, 为便于学生理解, 教师往往使用木模或者挂图进行辅助教学, 以提高教学的直观性, 以期取得较好的教学效果。这种传统的方法虽然有它的优点, 即直观, 也就是说教师可以运用木模和投影理论, 画出其投影图形。然而, 其不足也是显而易见的, 那就是缺乏变化, 木模只是从空间物体的形态到平面图, 可以解决由物画图, 反过来呢, 可能就没有合适的木模了。同时, 虽然一些院校尝试用了AutoCAD技术教学, 其一般都采用多媒体教室授课和演示的方式, 这种方法极大地丰富了课堂教学内容, 加大了传递信息的容量, 可以使讲解的内容更加直观形象, 更易于学生理解。但这种方式仍有以下缺点: (1) 学生的学习过程仍然以老师为中心, 自主学习和协作学习的积极性仍然没有充分调动起来; (2) 授课过程中教师整堂课放课件, 信息量大、速度快, 学生在2个小时内连续看画面、文字, 无法把整个知识连贯起来, 而且不能做到边听课边做笔记, 重点难点容易遗忘, 且易造成学生疲劳。如果教材选用不当, 将直接影响教学效果而学生在面对厚厚的教材, 短学时内学习方方面面的内容, 更容易产生无从下手的情况, 甚至对学习软件产生厌倦的情绪。

2 加强CAD技术在建筑工程教学应用的措施

CAD技术的应用性很强, 对建筑设计水平和建筑科技水平的提高起着重要作用, 对未来绿色建筑创作奠定了坚实的基础。为了能够真正实现建筑技术与功能、艺术完美结合, 培养学生真正把所学的建筑物理知识运用到实践中, 我们建议应该在以下几个方面搞好措施。

2.1 增强实践教学

CAD工程制图是一门实践性很强的课程, 实践教学不仅能增强学生对理论知识的理解与应用, 培养学生的空间想象能力, 提高学生的读图和绘图能力, 而且能培养学生实践动手能力、创新设计能力和团队协作能力, 提高学生的工程素质与综合素养。教学中增强实践教学, 具体的思路是:增加实地参观教学环节, 保留徒手绘制草图, 适当增加与加强计算机绘图。实地参观可以让学生了解现代产品设计的技术状况, 体验本课程在实际工作应用中的作用与地位, 让学生更早地接触社会, 扩大学生的视野, 增强学生自主学习的积极性。徒手绘制草图是理工科学生的一项基本功, 是计算机辅助绘图与尺规无法取代的, 手绘图不受时间、地点和条件的限制, 通过它可以随心所欲地表达设计意图, 方便沟通和讨论。计算机辅助绘图是相对设计必备的知识, 在以二维工程图为主的基础上, 增加基本的三维草图、特征造型与参数化的部分内容, 让学生接触3D设计, 增加对零件与装配体的感性认识与概念, 增强空间想象能力, 提高学生的学习兴趣

2.2 设计课堂师生互动环节

传统的教学模式中, 教师把学生当作接受知识的容器, 采用直接灌输的模式, 学生处于被动接受状态。要改变这种状态, 教师要将课堂建构成学生主动学习的情境。设计课堂师生互动环节是最有效的方法。比如, 在CAD的组合体教学中, 不管是画图, 还是看图或者标注尺寸, 都离不开形体分析或线面分析, 以前的方法中, 由于图形相对复杂, 学生往往对投影图中的投影关系不清楚, 即一条线或一个线框在另一个视图中是什么不知, 对空间能力稍差的学生更是如此, 因而要让他分析出组合体的形状, 就感到非常困难。运用AUTOCAD在组合体的分析时, 可以对某一线或线框在另两个视图中是什么用不同的颜色标示出来, 也可以对组合体的某一部分在三个视图中用不同的颜色标示出来, 这样就将问题简化, 从而分析出物体这一部分的形状。运用同样的手段, 分析组合体其它各部, 再组合起来就可以想象出复杂组合体的形状。

2.3实行分层目标教学法

分层目标教学法是在承认学生之间差异的基础上, 达到因材施教的目的, 使每位学生都能充分发挥自身潜力, 并通过自身的努力达到最佳的学习效果。分层目标教学在集体教学的框架里, 以中上水平的学生为教学重点, 带动差生, 提高优生, 优化整体教学效果。课堂教学的一个重要任务是提高学生智力, 培养学生的思维能力和创新能力。集中授课与分组学习, 二者有机结合, 是分层施教的主要操作手段。教学的起始阶段, 教师先进行集体授课, 通过讲解教材中的一些章节和例题, 为学生提供方法的示范或思路上的启迪。重视基础层学生, 关注提高层学生, 鼓励发展层学生。由于理论教学采用分层教学法还有一定的困难, 若采用传统的教学方法, 部分学生在理论教学中不能完全理解教学内容, 导致他们在完成实验习题时发生困难, 在实验教学中教师要重视他们, 更多地指导他们, 使他们能顺利完成基础层的实验题。

2.4 构建CAD三维设计平台

在教学中, 除了传统的二维计算机辅助绘图外, 应该构建三维CAD教学与实验平台。三维CAD设计软件具有形象、直观、精确、快速方便、易于掌握、便于修改的特点, 非常适合于老师作为教学手段, 构建以“体”为中心的教学方法, 教学中直接创建物体的三维数字化模型。在介绍投影原理时, 直接由三维立体的立体形状, 动态地生成二维图形, 学生能更深刻地理解三维立体与二维图形的对应关系。立体相贯、截断等内容被认为是学生较难掌握与理解的部分, 可以利用三维CAD直接创建立体模型, 动态地展现不同现状与不同位置间的相贯线或截断线的形态以及其在二维图中的形状。这种利用CAD教学不仅调动学生的学习积极性与兴趣, 而且可以大大提高教学效率与效果。

总之, AutoCAD是一门实践性很强的专业技能课, 只要教师潜心研究教学, 引导学生专心投入, 就一定可以取得很好的教学效果, 让学生在建筑教育领域得到更好的发展。

摘要：本文根据笔者多年的CAD建筑工程制图教学的实践经验, 分析了传统的建筑工程制图教学法存在的不足。论述了解决这些关键问题的方法, 为CAD教学和建筑类专业的工程技术人员更好地进行工程绘图提供了有益参考。

关键词：建筑工程,CAD教学,实践教学,分层目标教学法

参考文献

[1]董海荣.谈建筑物理教学的几点体会, 绿色建筑与建筑物理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.10.

[2]彭小云.建筑专业“建筑物理”课程体系改革[J].理工高教研究, 2005, (4) :63-64.

[3]许国玉, 薛开.工程制图与计算机绘图课程立体化建设[J].教书育人, 2007, (5) :84-85.

[4]陈深榕, 李克东.基于三维实体造型的现代工程制图研究性学习设计[J].计算机与信息, 2006, (7) :116-118.

CAD教学系统的工程教育 篇10

1 系统总体设计

1.1 系统组成模块图

油田地面工程工艺流程CAD系统是以AutoCAD 2008forWindowsXP作为开发平台, 充分利用AutoCAD所提供的AutoLISP语言、VisualLISP编译环境、DCL语言等开发资源和开发工具, 结合油田地面工程及相关领域的标准、规范进行CAD二次开发。该系统不仅可以简化油田地面工程工艺流程图的绘图过程, 实现管线和对象的自动标注, 而且还可以实现对管线和对象的数据查看, 实现设备表、标题栏、明细表的自动生成。该系统由绘图模块、查询模块、标注模块、数据统计模块和绘图辅助工具模块组成, 系统组成模块如图1。

1.2 系统工作流程

首先下达设计任务书, 然后进行收集整理设计资料和确定相关的参数, 完成设计的前期准备工作后开始绘图, 在绘图的过程中对管线对象命名, 绘图后可实现尺寸和名称的自动标注, 最后自动生成管线表、标题栏、明细表和相关文档。图2是系统工作流程图。

1.3 系统工作原理

CAD图形数据库是以DXF格式存储图形中各个对象的数据[2]。外部图形数据库是利用Visual LISP程序对所绘制的图形和其他对象进行统计的外部数据, 如对象的规格和尺寸, 管线的名称和长度等等, 实际上就是以文本方式表示的材料表和设备表。CAD图形是外部数据库和CAD图形数据库之间联系的桥梁[3]。CAD图形中各个对象通过程序把对CAD图形数据库的操作统计到外部图形数据库中, 反之外部图形数据库中的内容也可以被写到CAD中的材料明细表中。通过调用CAD图形数据库也可实时查看和标注CAD图形的管线、设备和管件等等。油气田地面工程工艺流程CAD系统工作原理如图3所示。

2 系统实现的关键技术

2.1 参数化设计理论

参数化设计是20世纪80年代提出的一种CAD产品设计方法。它的基本思想是保持图形结构之间的相互拓扑关系不变, 通过设置一组参数来控制图形的几何尺寸大小, 部分参数值的改变能够直接导致设计结果的自动修改[4]。参数化设计极大地改善了图形设计的重构能力, 提高了设计的柔性。它不仅可以使CAD系统具有交互式绘图功能, 而且还具有自动绘图功能, 利用参数化的设计手段实现油田地面工程工艺流程图中不同管线和阀门、泵、罐等规格化和系列化设备的简化设计, 使设计人员从大量繁琐的绘图工作中解脱出来, 极大地提高设计速度。图4所示一个输水泵设计的参数化选择窗口。

2.2 DXF组码和组值数据交互技术

在AutoCAD的图形数据库中, 任何一个图形实体都是按一定的格式存放的, 这种格式就是DXF组码和组值。DXF格式是AutoCAD图形文件中所包含的全部信息的标记数据的一种表示方法[5]。标记数据是指在每个数据元素前都带一个称为组码的整数, 组码的值表明了其后的数据元素的类型, 也指出了数据元素对于给定对象 (或记录) 类型的含义。实际上, 图形文件中所有用户指定的信息都能够以DXF文件格式表示。在DXF格式中, 组码将与组码关联的值 (组值) 定义为整型, 浮点数型和字符串型。在编写程序提取数据时如果类型不匹配将有可能产生随机数, 得不到正确的数据, 所以必须注意组值类型, 部分组码值类型 (部分) 如表1所示:

在DXF格式中, 对象的定义与图元的定义不同。对象没有图形表示, 而图元则有图形表示。图元也称为图形对象, 而对象称为非图形对象。图元出现在DXF文件的BLOCK和ENTITIES段, 组码在这两段中的用法相同。定义图元的某些组码始终显示, 其他组码是可选的, 仅当其值与默认值不同时才显示。在程序设计时不能按照所显示的次序进行。图元的结尾由下一个0组表示, 该组表示下一个图元的开始或指示此段已结束。DXF组码和组值数据交互技术实现管线和对象的查询和自动标注及材料表、明细表和文档的自动生成。

2.3 人机界面的开发技术

人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介, 它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。一个系统的人机界面和人机交互能力是衡量其易用性的一个重要指标。

几乎所有系统的用户界面都含有菜单。菜单既便于用户对程序的调用, 也便于将系统的功能、命令或操作有机地进行组织。常见的菜单有固定式、下拉式和弹出式。菜单项有字符和图像两种形式。菜单类似一个框架, 框架里的内容是从菜单文件装入的。当用户选取了框架的某个单元后, 该单元对应的内容就作为当前的输入。利用菜单文件可以定义用户专用的菜单, 可以扩充AutoCAD的功能, 提高其自动化程度, 因此是开发AutoCAD的有效途径。通过菜单文件还可以定义工具栏、快捷键和菜单项的帮助功能。图5是工艺流程菜单和子菜单。

对话框形象、直观, 可随意输入、修改, 鼠标、键盘并用。对话框用对话框控制语言DCL (Dialog ControlLanguage) 定义, 得到“.dcl”类型的文件后, 用AutoLISP驱动。DCL向用户提供了图形与正文共存的可视化环境, 使操作更为自然、简便和快速。DCL文件由ASCII码组成, 后缀为“.dcl”。对话框是由其本身的框架和框架中的控件组成的。这些基本控件已经由AutoCAD预定义, 用户可以使用它们创建出各种控件的组合。图6是绘制阀门的对话框窗口。下面该阀门对话框的调用程序:

3 油田地面工程CAD系统应用实例

以油田转油、水质站工程为例, 应用油田地面工程工艺流程图CAD系统, 绘制了转油站油水泵房及计量间工艺流程图。应用该系统绘制工艺流程图, 零件生成速度快, 尺寸标注更为方便快捷, 能够自动生成标题栏、明细表, 同时也便于用户查询和查找已绘制的管线和零件。通过实例的绘制可以看出, 该系统可以应用于设计实际, 为油田地面工程设计人员提供了一个新的设计工具。

4 结束语

开发面向油田地面工程工艺流程的CAD系统, 实现了工艺流程图设计中常见图形的参数化设计和管线、设备、管件等的智能标注和查看及设备表和材料表的自动生成。该系统的研究改变了油田地面工程设计的传统工作方式, 为设计人员提供了一种更方便、更快捷的设计模式。该系统适用于油气集输、油田注水和油气田生产污水处理系统的设计, 可以提高设计效率, 缩短设计周期。该系统也可为油田地面工程的设计及其它相关领域的设计模式与方法提供宝贵的经验, 具有一定的开创性。

参考文献

[1]石油天然气总公司编.油气田地面工程设计.北京:石油大学出版社, 1995

[2]王晶.协同设计系统中油气田地面工程工艺流程CAD研究, [硕士学位论文].大庆:大庆石油学院, 2005, 21—22

[3]黎新懿, 赵景亮.用V isual LISP开发AutoCAD 2004应用程序.北京:科学出版社, 2003

[4]方贵盛.AutoCAD二次开发技术及其应用研究.机床与液压, 2007;35 (6) :185—212

CAD教学系统的工程教育 篇11

关键词：电气工程CAD课程 模块化改革 技工院校

为了适应新技术发展带来的创新，以及培养学生AutoCAD电气工程制图能力，根据当前情况，需要对技工院校的电气工程CAD课程进行改革，以期培养出具有专业性、技术性、实践性的人才。电气工程CAD课程要求学生能熟练使用AutoCAD软件，熟悉常用电器元件的绘制，能够绘制电力电气工程图，能用ACE软件绘图等。由于课时紧张、教学任务多，要在有限的时间内完成教学任务，就需要通过模块化教学提高教学效率。

一、模块化教学的优点

由于学生上课的时间有限，教师在规定的时间内所能传授的知识也是有限的。在有限的教学时间里，怎样提高学生的学习效率以及教师讲课的速率是我们研究的重点。调查发现，模块化教学能在很大程度上提高上课期间学生接受知识的能力，教师也能把更多的知识传授给学生，该教学方法采用总分的结构方式，能更具专业性地介绍知识点。

模块化教学具有很强的专业性、针对性、快速性等特点。专业性体现在每个模块就是一次新的课程；针对性体现在教师有效地针对知识点进行重点讲解，让学生学到更多的知识；快速性体现在教师在上课过程中，针对模块的要点进行讲解。

二、电气工程CAD课程模块化的实施

1.电气工程CAD课程的意义

这门课程对于学习电气工程及其自动化的学生有极其重要的作用，掌握这门课程有助于认图、绘图等，这是对电气工程专业学生最基本的要求。电气工程CAD可作为高等院校电气信息类等相关专业或者高职高专相关专业的必修课，是对学生最基本的认图能力的培养，企业和工厂招聘的专业人才必须具备这方面的能力。

2.电气工程CAD课程模块化教学方案

模块化教学方案包括了教学计划的制订、教材的选用、教学模块的划分等几个方面，笔者在这里做详细的介绍。

教学计划是学校基于学生日常生活学习的时间制订的。在制订时，充分考虑了实用性、针对性等，增加了学习实践的项目。

教材的选用尤为重要，好的教材会对学生的学习行为产生很大的影响，能促进学生学习的兴趣。一本好的教材在编写时应该考虑到能让学生学到什么，培养什么样的人才等。

在教学模块的划分方面，对于电气工程CAD这门课程来说，主要是为了培养学生的绘图能力和认识元器件的能力，因此，首先要让学生熟练掌握并能应用AutoCAD；其次是在学生进行绘图时，对遇到的各种元器件进行讲解；最后就是让学生独立绘制电气工程图。

学生在学习的过程中经常会遇到各类电气图形、符号，要单独分出一个模块讲解这些图形和符号，让学生知道导线和连接件、基本无源元件、半导体管和电子管、电能的发生和转换、测量仪表、开关、控制和保护器件、二进制逻辑元件等一系列的图形符号，能识别并加以运用是对元器件认知的最基本的要求。

三、教学内容模块化方案

模块一：熟悉电气工程图纸的技术要求。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是对知识训练的掌握、对技能训练的掌握。

模块二：熟悉AutoCAD软件的操作。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是二维坐标点的表示及输入方式、AutoCAD技能的训练、AutoCAD知识的拓展。

模块三：关于常用电气元器件的绘制。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是创建图形表，绘制电阻、电容、电感图形符号。

模块四：对电力电气工程图的绘制。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是了解电力电气工程图的基础知识、绘制输电工程图。

模块五：对建筑电气图的绘制。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是了解建筑电气图的特性、绘制建筑竖向配电系统图。

模块六：对机械电气控制图的绘制。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是了解机械电气控制图的基础知识、绘制C630车床电气原理图。

模块七：对楼宇智能化系统图的绘制。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是图纸的布局、绘制可视对讲系统图。

模块八：认识ACE绘图。本模块可以继续分解成几个子项目，分别是认识AutoCAD Electrical、AutoCAD Electrical 2012工作界面，AutoCAD Electrical 2012原理图绘制与编辑。

参考文献：

[1]花丹红.高职AutoCAD教学改革探讨[J].职业教育， 2006（5）.

[2]易敏，赵勇.浅析AutoCAD教学研究与实践[J].电脑知识与技术，2007（6）.

CAD教学系统的工程教育 篇12

配网工程设计是供电企业生产活动中非常重要 的基本环节, 对电力资源的有效利用起着关键作用。但是长期以来国内的配网设计存在设计标准不一、从业人员专业素质低、设备选型规格复杂、设计工作重、造价计量不统一等问题, 导致设计出图不规范、工作效率低下, 作为电网运行维护最重要的设计 数据, 在工程结束后, 却很难再 发挥作用, 造成优质 资源的极 大浪费。

显然, CIM模型的应用为配网工程设计提供了有力的技术支撑, 但是具体到实际工作中, 则需要解决一系列的管理和 技术问题:首先工程图纸设计和CIM的思想不一致, 甚至差异还比较大;其次工程设计普遍使用AutoCAD作为工具, 而AutoCAD的数据模型和CIM模型完全不同。因此我们需要用新的观点和思路实现技术创新, 解决这些实际问题, 不仅要提高 配网工程设计的质量和效率, 还要实现异构系统之间的数据统一性, 为配网的运行维护提供唯一、准确、即时的电力基础数据。

1课题背景

随着电力企业信息化建设大量使用分布式应用系统, 在业务运作过程中, 用户经常需要在不同的系统之间进行切 换, 不可避免地需要重复同一组数据条目, 导致工作效率低、数据 一致性差等问题。通常这些系统的设计注重于提供解决某 些具体问题的完美方案, 而忽略了与其他一些系统的接口。

2系统功能需求

功能 (Function) 是描述系统的行为, 特别是系统与环境关系的一个重要概念。用户需求 (UserRequirement) 描述了待开发软件一定要 完成的任 务。功能需 求 (FunctionalRequirement) 定义了软件功能一定要实现的目标, 允许用户通过这些功能来完成他们应该完成的任务, 从而满足业务需求。

3系统设计总体环境条件

空气温度:-45~70℃, 最大变化 率1℃/h;相对湿度:10%~100%, 最大绝对湿度:35g/m3;大气压力:70~106kPa。

4系统的设计

4.1系统目标

CAD工程设计图形系统是整个系统的核心, 图形系统设计目标如下:

(1) 在AutoCAD2006版本上进 行开发, 支持在低 版本AutoCAD上进行浏览。

(2) 在AutoCAD2006的ObjectARX (C+ + 语言) 、ObjectARX.Net (C! 语言) , 数据库为Oracle, 数据库访 问技术为ADO.Net的基础上来实现系统。

(3) CAD工程设计软件数据库包括dwg文件和相应的后台网络数据库, 同时支持离线编辑。

(4) 图纸设计状态包括草图设计、方案设计和施工设计, 但不是每个工程都经过上述状态。

(5) 各个图纸设计阶段的历史状态、图纸资料需要保存, 以备检索、分析。

4.2系统主要功能

工程设计管理系统是GIS基础数据的重要来源, 同时具备了工程项目信息的简易管理功能。将工程设计管理工作规 范化和日常化起来, 有助于为GIS提供及时准确的数据, 也有助于对所有工程的全面管理。主要功能有工程信息的登记、修改和删除, 工作流程控制、审批管理, 工程查询统计等, 其核心是基于工作流技术的流程控制。

4.3系统总体架构

为了完成基于CIM的配网工程设计, 并实现数据的标准交换、SVG发布, 本系统主要由以下4个模块组成:

CAD设计界面:CAD设计界面主要是利用CAD系统对于图形处理的速度精度等特点。系统的图形界面采用在CAD系统上二次开发的配网工程设计界面。

数据库:数据库部分是整个系统的数据 存储和交 换中心, 系统中配网模型依照CIM标准模型建立, 同时为了实现配网设备在图形系统中的统一表现, 本系统中具有基于CAD的配网图元编辑器, 图元编辑器统一管理系统中电气设备的图形表现形式。

标准接口:数据交换 接口是实 现本系统 与其他系 统采用CIM标准进行数据交互的具体体现, 其他系统与本系统的数据交互采用 标准的数 据库连接 方式, 数据接口 规范采用CIM标准。

SVG图形发布系统:本系统中存有配网设计的基本数据和图形, 为了实现数据最大范围内脱离专用应用软件的共享, 本系统具有配网图形的SVG发布功能。

4.4系统各部分设计思路和原则

可靠性原则:系统能够稳定运行, 关键设备能够保证24h连续不间断工作, 能准确、及时、可靠地发送和接收数据。主站系统应该具有很强的并行处理能力和容错能力。

安全性原则:系统具有非常严密的安全保护机制。

开放性原则:系统应基于开放式体系结构的设计和开发标准, 可以与其他系统进行集成。应用开放的通信协 议, 主要终端可以适应不同供应商的标准协议。

方便性原则:系统用户友好的操作界面, 操作方便、灵活。

5系统的实现

5.1关联单向与双向问题

一个XML文件存在 单向和双 向连接的 问题。从理论 上讲, 只要有一个单向连接就可以代表完整的XML语义, 但如果使用双向连接, 可以增加XML文件的可读性。所以在这个项目中, 希望能实现双向关联。

5.2CIM字符版本

CIM字符版本 主要有两 种:一种是UTF-8, 一种是GB2312。一般来说在国内最好使用GB2312。

5.3CIM扩展

CIM中是能够扩展的, 扩展的部分一定是在自己的名称空间中, 可以有几个不同的名称空间存在一个XML文件。

5.4拆分模型

拆分模型主要用于传输两个网格模型, 或一些计算只需要使用一个特定的区域, 有必要拆分整个网格模型。在一个大型的配网模型中, 要拿出所有超过220kV电压水平的数据, 这就是一个数据模型的拆合问题。拆分和合并配网数据模型 是很有意义的。

5.5增补模型

增补模型主要用于静态网格模型交换 (不包括测量) 时, 假设SCADA内部和中心库的模型为B1和B2, B1和B2最初是一样的。在B1改变时, 传统的方法是将B1全部发送给B2, 但这种模型会非常大, 全部发送是很浪费时间的, 而且XML文档的验证需要很长时间, 有时还需要人工干预。所以这时候如果能够只发送改变的部分, 那么将会非常有效。

6结语

本文旨在解决当前低压配网管理中的问题, 适应当前形势发展, 通过提出基于CIM标准的配网工程CAD系统, 实现一体化的低压配网管理, 深化DMS的推广应用, 对住宅小区配网工程从设计到竣工进行集中统一管理, 运用专业设计软件规范和标准化工程图纸设计, 缩短出图周期, 提高信息共享性, 允许把竣工图数据直接导入GIS中, 视竣工图 数据的准 确性和有 效性, 在GIS中经过简单处理, 即可集成用户数据, 并实现与中压GIS拓扑连接, 使以前纷 繁复杂的 低压数据 更新过程 一步到位, 在管理和技术实现上都做到了创新, 在业界具有一定 的先进性。

摘要：随着电力企业的信息化发展, 新的配网地理信息系统 (GIS) 应该更加灵活, 统一标准、支持共享, 基于CIM标准发展, 支持业务重组, 为智能电网运行提供辅助决策支持, 而这需要解决一些关键技术问题, 例如基于GIS的配网工程CAD系统标准化设计, 现对此进行简要介绍。

关键词：GIS,配网工程,CAD,CIM

参考文献

[1]费勇超, 陈宇拓.基于ObjectARX的木线花纹三维建模[J].电脑编程技巧与维护, 2012 (8)

[2]张洁.基于AutoCAD图形的三维地表地质建模方法研究[D].成都理工大学, 2007