以竞赛促土建类学生绘图能力提高

李富平 皇甫平

(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124)

0 引言

图学课程是土建类专业学生入学最先接触到的专业基础课之一，该课重点培养学生绘制、阅读施工图样的能力[1]。为推动北京市高校工程图学课程教学水平，培养学生空间思维能力、创新能力、工程意识，北京市教委主办“北京市大学生工程设计表达竞赛”。该竞赛反映了当前社会对工科学生绘图能力的需要，对课程的教学起到了很好的借鉴和引导作用。本文探讨在工程图学教学过程中，依托竞赛，将课上课下有机结合，从培养形象思维、设计表达能力出发，以赛促教，提升学生工程设计能力，培养学生绘图能力[2-3]。

1 大赛考评分析

大赛涵盖机械类、土建类，每类分别设置二维、三维，本文以土建类二维施工图为例阐述题目设置。竞赛时间150min，题目为房屋的轴测图，3个学生组建一团队，用计算机绘图软件共同完成建筑的施工图，内容包括至少2～3个平面图、2～3个立面图、2个剖面图，以pdf格式输出。从内容上分析，重点考察以下4点。

1.1 掌握国家标准能力

所绘制的建筑施工图，应符合《房屋建筑制图统一标准》，图样的线型应粗细分明，字体具有西文字体和工程字，尺寸标注、汉字和数字高度应符合国家标准规定，轴网、标高、楼梯等内容的表达也应严格遵守国家制图标准。

1.2 具备空间思维能力

题目为房屋的一层、二层、三层、屋面轴测图，如何看懂所给的房屋轴测图，如何完成平立剖图的绘制，需要学生从轴测图中分析各部分结构尺寸的关系，在头脑中形成房屋内外完整的结构形状，明确剖切位置，想象出房屋哪些结构被剖切到，在剖面图中需要表达哪些结构，哪些结构看不见，所有这些均需要学生具备一定的空间思维能力。

1.3 绘制施工图的表达能力

平立剖图需要表达的内容很多，首先图样的表达应符合投影关系。平面图重点反映房屋的平面形状和大小，以及房间、走廊、楼梯等布置，墙、柱、门窗位置等情况；立面图主要反映房屋的外貌，其定位轴线、外墙门窗、标高应与平面图一致；剖面图是假想用平行于房屋墙面的竖直剖切平面剖开房屋，重点表达房屋内部的结构，其定位轴线、门窗、标高也应与平面图一致。这三大图样应完整表达出房屋的内外结构，因此需要学生具备正确的工程图样表达能力[4-5]。

1.4 团队合作能力

3人在150min内完成平面图、立面图、剖面图，3人任务不同，但各图样之间要符合投影关系，轴网一致，标高一致，门窗的位置一致，需要3人合作，充分反映团队沟通能力、合作能力。

2 目前教学现状

在以往教学中，施工图这一部分教学大纲要求学生用AutoCAD软件完成1个平面图、1个立面图、1个剖面图、1个楼梯详图的绘制，学生作业是临摹教材上图样。这种临摹性练习，虽然在一定程度上让学生理解国家标准关于建筑图样的规定画法，但无法发挥学生学习的主观能动性，无法体现学生的空间思维能力；作业是各自完成，无法体现团队的合作意识。成绩以平时作业和计算机上机考核为主，考核比较单一。若给学生立体图要求学生绘制平面图、立面图、剖面图，学生所绘的平面图常常出现缺少标高、箭头、文字、剖切符号等内容，立面图缺少门窗及标高等信息，剖面图中剖到的墙体、楼板绘制不完整，所有这些造成图样不规范，不能灵活运用国家标准，都无法直接参加竞赛。

3 改变课堂教学授课模式

为提升学生的绘制能力，首先则要改变课堂上的教学模式。在教学过程中，以学生为主体，教师为主导，让学生综合分析，自己梳理平面图、立面图、剖面图所包含的内容，以回答问题的方式促使学生去思考[6]。

例如，在读一层平面图时给出问题，让学生看平面图寻找答案：

(1)图线粗细表达图中哪些结构？

(2)室外3道尺寸标注了哪些内容？

(3)窗、门的编号及定位尺寸在哪体现？

(4)平面图标高符号有几个？含义是什么？

……

因此，教学中，要让学生通过寻找这些问题的答案读懂平面图，以深刻领会平面图应包含哪些内容。

在读二层、三层平面图时也给出问题，让学生看平面图寻找答案：

(1)不同层图示的平面图内容有哪些不同？

(2)楼房层高多少？

教学中要通过这些问题让学生明白：剖切符号、指北针、散水、室外标高仅在一层平面图绘制；楼梯在每层表达方法不同，从而掌握国标对于楼梯在不同楼层的规定画法；从一层室外台阶、二层雨棚想象室外出入口处空间结构；从标高不同清楚楼房的层高以及休息平台、台阶高度等信息。这些信息的掌握，方便学生绘制立面图和剖面图。

在读立面图时给出问题:

(1)立面图的窗户尺寸及定位尺寸？

(2)挑檐伸出外墙是多少？

(3)室外台阶高度如何确定？

……

教学中要通过这些问题，让学生明白立面图主要反映房屋的高度信息，立面图的窗与平面图的窗定位尺寸一致，轴网一致。

在读剖面图时给出如下问题:

素质教育发展至今，存在着诸多问题，如普通高中课程存在偏重接受知识忽视创新知识、偏重理论知识忽视实践知识、偏重显性知识忽视隐形知识等问题，造成学生总体发展水平不够高，可持续发展能力不够强；学生迫于升学压力，身心发展受到损害，学习能力、创新能力、生存能力、心理素质等不能完全适应社会发展需求等。发展学生核心素养体系应以素质教育成果为基础，通过丰富和完善素质教育命题，将教育改革推向高质量发展阶段[8]。

(1)剖切平面要剖到房屋的哪些墙体？

(2)剖到的楼梯尺寸应如何确定？

(3)层高多少？

……

教学中要通过这些问题，让学生明白剖面图楼梯与平面图投影一致，轴网与平面图一致，层高与平面图、立面图表达一致。

4 课下训练模式

课堂上是学生理解平面图、立面图、剖面图应表达的内容，如何灵活运用国家标准绘制平面图、立面图、剖面图，还需要课下相应的训练。

4.1 软件选择

课下训练采用中望CAD软件，该软件可将建筑结构的构件作为基本单元设计，方便高效绘制符合国家标准的建筑图样。

4.2 题目设置

按照竞赛要求，给出房屋的轴测图，并给出具体的要求。例如，门的开启方向、门窗表、内外墙厚、散水宽度，楼梯仅给出参数；踏面宽、踢面高，自己设计楼梯的表达形式。以3人为团队，分别绘制出房屋的平面图、立面图、剖面图。

课下训练的模式，不再是临摹教材书上的图样，而是根据轴测图自己绘制图样，重点考察学生空间思维能力和灵活运用国家标准绘制符合要求的图样能力。

4.3 团队合作

在团队中，这3人首先相互商量如何确定定位轴线，是否要附加轴，选取不同，最终图样也有所区别；对房屋的层高、墙厚、门窗位置等信息需沟通一致。对立面图、剖面图而言，需要在平面图确定轴网的基础上，根据墙厚尺寸画出墙体外轮廓及墙体结构，再根据门窗位置画出细部。在画的过程中，3人也可相互检查所表达的结构是否投影关系一致。

整个过程以学生为主体，教师处于主导地位，启发和引导学生，让学生认真查阅资料、 独立思考、创新思维、完成任务。

5 改革考评机制

以团队为单位考核学生教学内容理解。不同的团队对房屋施工图采取的轴网编号可能有所不同，因此团队之间图样就可能有所差异；3人分工协作共同完成平立剖，每个学生所画图也有所不同。

因此，在考核过程中，先在团队内部，让学生自己先相互判断团队所设计的是否有误，然后老师再判断团队的图样是否有误。

图1～图2是对同一房屋轴测图所采取的一层平面图表达方案，楼梯仅给部分参数，学生自己设计表达形式。从图1～图2中可知，楼梯设置的结构不同，图1设置三跑楼梯，图2设置双跑楼梯；M-2门不同，图1是双开，图2是单开；图1没有画室外标高、散水，图2缺少室外台阶的箭头。因为楼梯结构不同，导致2个团队的1-1剖面图也随之不同。

图1 一层平面图表达一

图2 绘制一层平面图表达二

6 实施效果

6.1 增强了学生主动学习意识

学生采用中望CAD软件绘图，软件中楼梯有单跑、双跑等多种形式，图库中门窗也有很多形式，采用何种形式参数化绘图，如何快速高效完成任务，这些问题促使学生去思考、去解决，在这个思考解决过程中提高了学生自主学习的兴趣，调动了学生的创造性。

6.2 增强了团队意识

3人合作完成房屋平立剖图，平面图与立面图应投影关系一致，立面图与剖面图标高应一致，只有3人相互配合，共同商量，才能绘制出符合要求的建筑施工图。该教学模式增强了学生团队沟通能力和合作能力。

6.3 学生的绘图能力得以提高

通过训练，学生掌握了课堂上关于平立剖图样的要求，空间思维能力得到锻炼，所绘的图样基本上符合国家标准的规定。这几年培训参赛的学生连续获得团体一等奖的好成绩，获奖可增加学生的成就感。

7 结语

本文依据竞赛对参赛学生的要求，对课堂教学及课下训练进行了一些探索，将空间的思维能力训练贯穿课上课下，展示完整建筑施工图的绘制过程，该方式拓宽了学生专业知识及视野，使学生更好地领会国家标准，为后续专业设计打好坚实的基础。