導(dǎo)語(yǔ)：非機(jī)械電子工程制圖課程改進(jìn)現(xiàn)況一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，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(duì)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(wèn)題，從而導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。對(duì)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?；诖?，教師可以在工程制圖課程教學(xué)中適時(shí)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(qiáng)學(xué)生空間意識(shí)，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(jī)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(guó)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(jī)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(jī)械類工科專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)工程制圖無(wú)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(píng)判該課程有用或無(wú)用的標(biāo)準(zhǔn)，一度認(rèn)為該課程開(kāi)不開(kāi)、開(kāi)多少都沒(méi)有影響。［1］確切地說(shuō)，工程制圖作為非機(jī)械類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，是許多非機(jī)械類工科專業(yè)獲取制圖知識(shí)的唯一來(lái)源。對(duì)非機(jī)械類工科專業(yè)來(lái)說(shuō)，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(jì)能力，還能培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中解決實(shí)際問(wèn)題的能力。［2－3］以內(nèi)江師范學(xué)院(以下簡(jiǎn)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(huì)遇見(jiàn)各種各樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，無(wú)論是鉆研軟件還是硬件方向，學(xué)生具備一定的制圖知識(shí)都是很有必要的。學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，不能僅停留在各種芯片、電路板上，而是應(yīng)該通過(guò)工程制圖課程的學(xué)習(xí)，在獲取一定的制圖知識(shí)后，加大設(shè)計(jì)范圍，這對(duì)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(shí)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(shí)設(shè)置為48學(xué)時(shí)，其中包括32學(xué)時(shí)的理論課時(shí)和16學(xué)時(shí)的AutoCad上機(jī)課時(shí)。該課程一般開(kāi)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(qiáng)的求知欲和好奇心。［2］但是，在該課程教學(xué)過(guò)程中，面對(duì)這些非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，不少教師仍然采用機(jī)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(duì)本專業(yè)沒(méi)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(qiáng)的空間概念，對(duì)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(guò)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(bǔ)畫(huà)視圖等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中常常感到無(wú)從下手。完整的工程制圖課程主要包括畫(huà)法幾何、制圖基礎(chǔ)、機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)輔助繪圖四個(gè)部分的內(nèi)容。由于面對(duì)的是非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，加之課時(shí)有限，因此筆者選取了畫(huà)法幾何和部分制圖基礎(chǔ)及計(jì)算機(jī)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(shí)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(guò)程中應(yīng)該結(jié)合授課對(duì)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(shù)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(zhǎng)計(jì)、開(kāi)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(duì)傳統(tǒng)工程制圖課程內(nèi)容與授課對(duì)象專業(yè)性結(jié)合度不高的問(wèn)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的版圖設(shè)計(jì)、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(shí)圖、讀圖和繪圖等能力對(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)箱、示波器和數(shù)字萬(wàn)用表等專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)機(jī)或模型代替某些傳統(tǒng)實(shí)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(diǎn)，其中一個(gè)按鈕平面圖(圖2)可看作由4個(gè)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(xiàng)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(shí)點(diǎn)和尺寸標(biāo)注等內(nèi)容。借助該模型，在圓弧連接知識(shí)點(diǎn)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(shí)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(duì)比示波器整機(jī)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(duì)象的相關(guān)制圖問(wèn)題，進(jìn)而引申出制圖比例的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。教師對(duì)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(shí)點(diǎn)，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)。教師應(yīng)該適時(shí)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(shí)點(diǎn)，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(qiáng)學(xué)生空間意識(shí)

上機(jī)實(shí)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(dòng)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(cè)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(guò)往教學(xué)過(guò)程中，授課教師主要借助PPT課件插圖、有限的實(shí)體模型或者少量的動(dòng)畫(huà)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(shí)點(diǎn)，但是許多圖形未能收入該資源庫(kù)中，以至于在一些難點(diǎn)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(duì)該問(wèn)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(guò)程色彩化、生動(dòng)化，有助于教學(xué)效果的提升，許多高校都對(duì)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(duì)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(jiǎn)便、用戶界面清晰直觀等優(yōu)點(diǎn)。故本文以SolidWorks軟件為例，對(duì)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(diǎn)，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(wèn)題直觀化，首先應(yīng)用該軟件創(chuàng)建實(shí)體模型，然后將截交線與相貫線的產(chǎn)生過(guò)程直觀生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，即應(yīng)用SolidWorks軟件動(dòng)態(tài)演示截切與相貫的過(guò)程和變化，將枯燥無(wú)趣、生澀難懂的文字和圖面知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)有趣的動(dòng)畫(huà)形式，可以很大程度上幫助學(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(shí)，若只是基于二維圖形的講解，學(xué)生對(duì)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(zhǎng)方形，但實(shí)際上卻為復(fù)合圖形(圖3)。那么此時(shí)教師借助SolidWorks軟件建立模型，現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)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(guò)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(huà)法幾何部分的重點(diǎn)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(guò)程中，對(duì)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(bǔ)畫(huà)漏線、補(bǔ)畫(huà)第三視圖等無(wú)一不是要求學(xué)生腦海中對(duì)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(huà)圖。以某個(gè)應(yīng)用形體分析法畫(huà)切割型組合體視圖的實(shí)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(duì)基本體進(jìn)行一系列切割操作，將組合體的形成動(dòng)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(duì)學(xué)生成功繪制出其三視圖有很大幫助。3．SolidWorks軟件在軸測(cè)圖學(xué)習(xí)中的應(yīng)用軸測(cè)圖通常稱為立體圖，能夠同時(shí)反映出物體的長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的尺寸，直觀性強(qiáng)并富有立體感。［13］初學(xué)者由于沒(méi)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(cè)圖。以根據(jù)凹型槽三視圖繪制正等軸測(cè)圖(圖8)為例，授課教師在講解相關(guān)理論知識(shí)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(gè)立體圖的創(chuàng)作過(guò)程。在模型建立環(huán)境中，教師可以通過(guò)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(cè)”調(diào)出正等軸測(cè)模型進(jìn)行觀察(圖9)，也可在工程圖中生成正等軸測(cè)圖(圖10)。值得注意的是，SolidWorks軟件軸測(cè)圖采用的是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，雖然與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)第一角畫(huà)法繪制的正等軸測(cè)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(dòng)的3D創(chuàng)作過(guò)程仍然值得穿插于課堂教學(xué)中。工程制圖課程對(duì)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(duì)該課程在非機(jī)械類專業(yè)中的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)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(jī)械類專業(yè)學(xué)生對(duì)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