導(dǎo)語：非機械電子工程制圖課程改進(jìn)現(xiàn)況一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］工程制圖作為工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，對工科專業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。內(nèi)江師范學(xué)院電子信息工程專業(yè)的工程制圖課程存在教學(xué)內(nèi)容重復(fù)、教學(xué)手段單一的問題，從而導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。對此，在分析了其他學(xué)校的工程制圖課程教學(xué)后，發(fā)現(xiàn)提高學(xué)生的課程重視度和學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生良好的空間想象能力成為學(xué)好工程制圖的關(guān)鍵因素。基于此，教師可以在工程制圖課程教學(xué)中適時調(diào)節(jié)教學(xué)內(nèi)容，緊密聯(lián)系專業(yè)特色，并結(jié)合三維軟件輔助化教學(xué)，增強學(xué)生空間意識，從而達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

［關(guān)鍵詞］非機械類工科專業(yè);工程制圖;電子信息工程;專業(yè)特色;三維軟件

一、引言

20世紀(jì)60年代，工程制圖課程雖已被定為我國工科專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，但進(jìn)入新世紀(jì)以后，工程制圖在非機械類工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)體系中逐漸被淡化。許多非機械類工科專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)工程制圖無用，甚至一些教育工作者和管理人員將自己所從事的專業(yè)或從自己所研究的方向是否用到工程制圖作為評判該課程有用或無用的標(biāo)準(zhǔn)，一度認(rèn)為該課程開不開、開多少都沒有影響。［1］確切地說，工程制圖作為非機械類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，是許多非機械類工科專業(yè)獲取制圖知識的唯一來源。對非機械類工科專業(yè)來說，工程制圖具有特殊的地位和至關(guān)重要的作用。工程制圖課程的學(xué)習(xí)有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪聭B(tài)度、基本的讀圖和繪圖能力、一定的空間想象能力和創(chuàng)新設(shè)計能力，還能培養(yǎng)學(xué)生在工程實踐中解決實際問題的能力。［2－3］以內(nèi)江師范學(xué)院(以下簡稱我校)電子信息工程專業(yè)為例，該專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)、科研和工作中都會遇見各種各樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，無論是鉆研軟件還是硬件方向，學(xué)生具備一定的制圖知識都是很有必要的。學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，不能僅停留在各種芯片、電路板上，而是應(yīng)該通過工程制圖課程的學(xué)習(xí)，在獲取一定的制圖知識后，加大設(shè)計范圍，這對后續(xù)了解生產(chǎn)和科研中出現(xiàn)的各種設(shè)備結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品架構(gòu)及相關(guān)的知識起著重要作用。［4］

二、我校工程制圖課程教學(xué)的現(xiàn)狀

我校電子信息工程專業(yè)工程制圖課程的課時設(shè)置為48學(xué)時，其中包括32學(xué)時的理論課時和16學(xué)時的AutoCad上機課時。該課程一般開設(shè)在大一的第二學(xué)期，此階段的學(xué)生基本延續(xù)了高中的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)態(tài)度端正，上課認(rèn)真，大多具有較強的求知欲和好奇心。［2］但是，在該課程教學(xué)過程中，面對這些非機械類專業(yè)學(xué)生，不少教師仍然采用機械專業(yè)的授課模式，教學(xué)內(nèi)容缺乏與本專業(yè)的聯(lián)系，且具有一定的難度，致使不少學(xué)生認(rèn)為工程制圖課程對本專業(yè)沒有作用，從而缺乏重視度和學(xué)習(xí)興趣。工程制圖課程具有較強的空間概念，對學(xué)生的空間想象能力要求較高。該課程雖然部分內(nèi)容與初高中幾何部分有一定的相關(guān)性，學(xué)生具備一定的基礎(chǔ)，但不同學(xué)生存在基礎(chǔ)差異，空間想象能力也不盡相同。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映了難以想象物體的空間形狀，尤其是在截交線、相貫線、補畫視圖等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中常常感到無從下手。完整的工程制圖課程主要包括畫法幾何、制圖基礎(chǔ)、機械制圖和計算機輔助繪圖四個部分的內(nèi)容。由于面對的是非機械類專業(yè)學(xué)生，加之課時有限，因此筆者選取了畫法幾何和部分制圖基礎(chǔ)及計算機輔助繪圖進(jìn)行授課。但是，在各因素綜合影響下，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不佳，教學(xué)措施有待改進(jìn)。

三、工程制圖課程的教學(xué)改進(jìn)探究

(一)適時調(diào)節(jié)教學(xué)內(nèi)容，緊密聯(lián)系專業(yè)特色

不同的專業(yè)具有不同的特色，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該結(jié)合授課對象的專業(yè)特色，展示工程制圖在專業(yè)培養(yǎng)中的重要性，幫助學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀，提升學(xué)習(xí)效果。［5］西安電子科技大學(xué)電子信息類制圖課就充分體現(xiàn)了專業(yè)特色，不僅專門介紹電子設(shè)備圖，而且在課堂用例和作業(yè)中選取一些體現(xiàn)專業(yè)特色的零部件進(jìn)行授課，如波長計、開關(guān)、插頭等。在該種教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高，學(xué)習(xí)效果較好。［1］湖北大學(xué)熊娟等人也對傳統(tǒng)工程制圖課程內(nèi)容與授課對象專業(yè)性結(jié)合度不高的問題進(jìn)行了探究，并以該校電子信息類專業(yè)為例，指出了工程制圖課的授課教師應(yīng)該幫助學(xué)生建立該課程與學(xué)生所學(xué)專業(yè)的聯(lián)系。［4］例如，教師可以選用典型場效應(yīng)晶體管的版圖設(shè)計、芯片工藝流程圖的繪制等案例，使學(xué)生了解到從工程制圖課程中所學(xué)的識圖、讀圖和繪圖等能力對本專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)揮的積極作用。授課環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系專業(yè)特色，有助于提高學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣和重視度。例如，在課程導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，教師可以借助模擬電路實驗箱、示波器和數(shù)字萬用表等專業(yè)相關(guān)實驗儀器實機或模型代替某些傳統(tǒng)實體模具，這樣更能吸引學(xué)生注意力并提高其學(xué)習(xí)興趣。具體如下，某種示波器(圖1)就存在許多教學(xué)連接點，其中一個按鈕平面圖(圖2)可看作由4個圓弧分別連接2條直線組合而成。授課教師可以將此按鈕的平面圖作為項目導(dǎo)入，從這里引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)工程制圖課程中的常用線性、圓弧連接知識點和尺寸標(biāo)注等內(nèi)容。借助該模型，在圓弧連接知識點中，教師可以先介紹與圖2相同的兩線成直角的圓弧連接形式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)這種形式下圓弧基本作圖的方式方法，同時引申出兩線成鈍角、兩線成銳角的其他兩類形式并進(jìn)行學(xué)習(xí)。不僅如此，對比示波器整機和按鈕的大小，教師還能引導(dǎo)學(xué)生思考如何選擇圖形繪制比例才能清晰表達(dá)繪制對象的相關(guān)制圖問題，進(jìn)而引申出制圖比例的相關(guān)知識點。教師對比例進(jìn)行介紹后，還能進(jìn)一步引出圖幅的選擇，進(jìn)而學(xué)習(xí)圖幅、圖框和標(biāo)題欄等知識點，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)。教師應(yīng)該適時調(diào)節(jié)教學(xué)內(nèi)容，轉(zhuǎn)換教學(xué)模式，選用一些具有專業(yè)特色的案例，引出教學(xué)知識點，提升該課程和專業(yè)的關(guān)聯(lián)度，這樣可以在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提升學(xué)習(xí)效果。

(二)三維軟件輔助化教學(xué)，增強學(xué)生空間意識

上機實踐部分所用軟件為AutoCad，主要用于繪制二維圖形，這在一定程度上調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了分析圖形和繪制圖形的能力。［6］但是，課程中立體的投影、組合體、軸測圖等章節(jié)的內(nèi)容，主要涉及二維與三維的相互轉(zhuǎn)化，在過往教學(xué)過程中，授課教師主要借助PPT課件插圖、有限的實體模型或者少量的動畫進(jìn)行授課。部分教師在課堂教學(xué)中應(yīng)用新興的AR技術(shù)進(jìn)行穿插教學(xué)，可以幫助學(xué)生掌握知識點，但是許多圖形未能收入該資源庫中，以至于在一些難點章節(jié)學(xué)生仍然難以理解圖形的結(jié)構(gòu)與形成，致使學(xué)習(xí)效果不佳。針對該問題，在工程制圖課程教學(xué)中引入三維軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，將單一的講解過程色彩化、生動化，有助于教學(xué)效果的提升，許多高校都對此進(jìn)行了相關(guān)研究，南華大學(xué)肖章［7］等人和江西理工大學(xué)吳翠琴［8］等人、貴州商學(xué)院李坤岑［9］等人和九江學(xué)院余梅香［10］、湖南工程學(xué)院陳玲萍［11］等人分別對工程制圖教學(xué)中引入三維軟件SolidWorks、UG、ProE的教學(xué)效果進(jìn)行了研究，均指出教學(xué)效果有一定的提升。這幾類三維軟件具有相似功能，其中SolidWorks軟件具有易學(xué)、易懂、工作界面操作簡便、用戶界面清晰直觀等優(yōu)點。故本文以SolidWorks軟件為例，對工程制圖課程教學(xué)中應(yīng)用三維軟件輔助化教學(xué)進(jìn)行研究與探討。1．SolidWorks軟件在立體投影學(xué)習(xí)中的應(yīng)用截交線和相貫線是立體的投影教學(xué)中的重難點，內(nèi)容抽象，使得很多學(xué)生難以理解和掌握。借助SolidWorks軟件讓抽象的問題直觀化，首先應(yīng)用該軟件創(chuàng)建實體模型，然后將截交線與相貫線的產(chǎn)生過程直觀生動地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，即應(yīng)用SolidWorks軟件動態(tài)演示截切與相貫的過程和變化，將枯燥無趣、生澀難懂的文字和圖面知識轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦佑腥さ膭赢嬓问剑梢院艽蟪潭壬蠋椭鷮W(xué)生理解截交線和相貫線形狀。［8］例如，在圓柱的截交線學(xué)習(xí)中，當(dāng)截平面傾斜于軸線且與上下表面相交時，若只是基于二維圖形的講解，學(xué)生對該截交線的形狀就很難想象和理解，很容易認(rèn)為該截交線為長方形，但實際上卻為復(fù)合圖形(圖3)。那么此時教師借助SolidWorks軟件建立模型，現(xiàn)場截切(圖4)，可以讓學(xué)生直觀、清晰地了解到該截交線的形狀分布。在相貫線學(xué)習(xí)中，兩等直徑圓柱體正交產(chǎn)生的相貫線(圖5)，此為其二維平面圖，但其空間形狀為一橢圓，同樣運用SolidWorks軟件建立模型，剖切模型(圖6)讓學(xué)生觀察相貫線，學(xué)生就能很快理解并掌握。2．SolidWorks軟件在組合體學(xué)習(xí)中的應(yīng)用組合體一般分為疊加型、切割型和綜合型三種，任何形狀復(fù)雜的立體都可以看作由一些基本幾何體通過或疊加或切割或疊加并切割的方式組合而成，組合體章節(jié)的內(nèi)容是工程制圖課程畫法幾何部分的重點內(nèi)容，掌握組合體三視圖的繪制和閱讀是學(xué)習(xí)工程圖樣繪制和閱讀的前提和基礎(chǔ)。［12］在組合體學(xué)習(xí)過程中，對學(xué)習(xí)者空間想象能力要求極高，尤其是根據(jù)已知三視圖補畫漏線、補畫第三視圖等無一不是要求學(xué)生腦海中對該組合體的立體形狀有準(zhǔn)確完整的勾勒，而空間想象能力較弱的學(xué)生一般很難想象出組合體的空間立體形狀，從而不易掌握組合體的讀圖和畫圖。以某個應(yīng)用形體分析法畫切割型組合體視圖的實例為例，授課教師在課堂中引入三維軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，采用SolidWorks軟件對基本體進(jìn)行一系列切割操作，將組合體的形成動態(tài)展示在學(xué)生面前(圖7)，可以引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地理解組合體的形成，這對學(xué)生成功繪制出其三視圖有很大幫助。3．SolidWorks軟件在軸測圖學(xué)習(xí)中的應(yīng)用軸測圖通常稱為立體圖，能夠同時反映出物體的長、寬、高三個方向的尺寸，直觀性強并富有立體感。［13］初學(xué)者由于沒有完全建立立體概念，很難思維清晰地根據(jù)三視圖繪制出軸測圖。以根據(jù)凹型槽三視圖繪制正等軸測圖(圖8)為例，授課教師在講解相關(guān)理論知識后，應(yīng)觀察特征形狀，借助SolidWorks軟件進(jìn)行草圖繪制，選用拉伸和切割等命令演示整個立體圖的創(chuàng)作過程。在模型建立環(huán)境中，教師可以通過旋轉(zhuǎn)等命令全方位展示立體模型的空間結(jié)構(gòu)，選擇“等軸測”調(diào)出正等軸測模型進(jìn)行觀察(圖9)，也可在工程圖中生成正等軸測圖(圖10)。值得注意的是，SolidWorks軟件軸測圖采用的是美國標(biāo)準(zhǔn)，雖然與我國標(biāo)準(zhǔn)第一角畫法繪制的正等軸測圖存在差異，但選擇3D工程圖視圖里的視圖旋轉(zhuǎn)功能，可任意旋轉(zhuǎn)視圖(圖11)，學(xué)生能直接觀察到該立體圖的結(jié)構(gòu)，生動的3D創(chuàng)作過程仍然值得穿插于課堂教學(xué)中。工程制圖課程對工科專業(yè)具有重要作用，工科專業(yè)學(xué)生有必要學(xué)習(xí)工程制圖課程。針對該課程在非機械類專業(yè)中的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題，提出緊密聯(lián)系專業(yè)特色，并借助三維軟件輔助教學(xué)，有助于提高非機械類專業(yè)學(xué)生對工程制圖課程的學(xué)習(xí)興趣和提升空間想象能力，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

作者：樊維 單位：內(nèi)江師范學(xué)院