電氣工程專業《工程制圖》教學改革實踐研究

趙曉山，劉建波，李書環，蔡雨辰

（天津農學院機械工程系，天津 300384）

工程制圖是我校電氣工程及其自動化專業的主要專業基礎課程之一，面向大一新生，32學時理論+16學時實踐，專業難度適中，突出能力，注重實用是制圖課教學的特色。課程研討及實踐環節多，思政導入性強。

課程的目標是通過學習投影表達的基本原理，培養細致嚴謹的工作作風、空間構形能力、建模設計和形體表達能力，掌握簡單零件測繪、手繪草圖和利用計算機進行輔助制圖的技能，為專業課的學習、實習與實踐、畢業設計建立基礎，培養學生全面的個人能力、職業素質、團隊協作及社會意識。

1 工程制圖教學改革的必要性

（1）工程制圖課程面向我校大一新生開設，學生無任何工程背景，零件加工常識、零件部件結構等幾乎一片空白，學生的空間想象能力普遍較弱，學習起來感覺到很吃力，如果按照傳統的PPT+板書模式講解，學生會感到枯燥乏味，學生難以提起學習制圖課的興趣，也激發不了學生的學習動力。

（2）大一新生自主學習意識普遍薄弱，大家已習慣了課堂被“灌”，缺乏自主探究知識的能力，學生的創新能力培養也得不到充分、有效地培養鍛煉。

（3）學生普遍沒有標準概念。圖紙的布圖不合理，圖面也不干凈整潔；尺寸標注時箭頭畫的不規范，書寫的尺寸數字位置和方向總出錯；同一種線型整圖不一致，尤其對稱中心線或軸線總有漏畫；字形和字號整張圖紙不統一等等。

（4）責任心、工程意識和服務意識缺乏。表現在畫圖讀圖時，隨意性、盲目性，構形表達能力弱，沒有全局觀。作圖過程缺乏耐心，不嚴謹認真，缺乏工匠精神。

（5）《中國制造2025》是我國實施制造業強國戰略第一個十年行動綱領。為了更好地適應工業轉型升級的要求，滿足制造業轉型升級大背景下企業對技術技能人才的需求，課程除講授手工繪圖，還要增加CAD作圖、3D數字建模等相關內容。但隨著學分制的改革和專業認證的開展，專業培養方案也隨之作了相應的調整，工程制圖課程的教學課時數反而明顯減少，課程內容增加和授課學時減少的矛盾，迫使工程制圖課程教學改革勢在必行。

2 工程制圖教學改革的構想和嘗試：

2.1 重構課程內容體系，謀劃課程改革方案

基于我校都市型農業大學培養高素質創新人才的辦學理念，依據理工科本科學生專業培養方案要求，團隊教師梳理并撰寫了融入思政的教學大綱、制圖教案及PPT課件等。團隊以OBE理念為改革思路，以學生為中心，教師為主導，采用項目化教學，以任務為驅動，以學生職業能力培養為主線，將數字化軟件內容有機融合到工程制圖知識體系中。從學科知識點出發深度挖掘蘊含在制圖課程中的思政元素，精心設計該課程思政改革教學案例，將人文精神、科學精神、創新意識、科學素養、工匠精神教育等核心內容融入課堂教學。

2.2 注重能力培養，整合優化工程制圖教學內容

（1）精簡畫法幾何內容，融入3D軟件突破難點。淡化點、線、面，學習完正投影特性和三視圖投影規律后，直接從體開始，借助實物模型以教室的三個面（黑板、墻面、地面）比作三面投影體系中的V、W、H面直觀演示教學，用十八字法要求和規范作圖，這樣學生雖然初次接觸投影作圖，理解起來也不會有困難，也能很快建立起完整的空間概念，也能調動學生學習制圖的積極性，教學活動中師生雙方始終處于有“溫度”的良性互動，提高了課堂教學效率和效果。截交線和相貫線是師生都很怵頭的內容，俗稱為“頭痛幾何”，它對空間想象能力要求較高。團隊教師課前或課堂上利用CAXA實體設計或Solidworks軟件構建三維模型，課堂進行截切和分割演示，讓學生弄清楚其內外結構形狀。工程實際中，回轉體相貫線在實際零件中，出現較多的只是圓柱與圓柱正交的情況，出于應用的考慮，只重點講解相貫線的近似畫法及應用。

（2）平面圖形的繪制部分，我們選用國產具有自主知識產權的2D軟件──CAXA電子圖板融入這部分的教學中。與其他二維軟件相比 CAXA 2D對電腦硬件要求不高，教師課堂上即裝即用，直接應用CAXA軟件的操作講解國家標準的相關規定，比如：圖紙幅面尺寸、圖框格式、標題欄及方位、明細欄、比例、字體等。通過具體平面圖形的繪制和尺寸標注操作，介紹各種圖線的應用和尺寸標注的基本規定，內容清晰明了，課堂效果非常好且節約課時。

（3）投影作圖部分，我們借助CAXA 2D軟件獨特的“導航”功能，來實現主俯視圖長對正，主左視圖高平齊，俯左視圖寬相等。結合 CAXA 3D實體設計的創新建模方式，講授組合體組合方式、表面連接關系，3D軟件靈活便捷的旋轉、剖切能讓學生多角度觀察模型，通過包圍盒的動態拖放，直觀演示相貫體內外表面的形成及變化情況。鼓勵學生學會這款軟件的建模應用，大膽嘗試，培養自己的創意靈感，提高自己的空間想象能力。機件的表達方案，我們講授表達方法和基本規定，實際的應用還是使用CAXA3D軟件建模，然后生成二維工程圖，再對照機械制圖國家標準規定編輯修改和標注，便捷又高效。

（4）典型零件圖部分，CAXA2D軟件在繪制零件圖時有些操作具有獨特的繪制和編輯功能，比如：繪制軸套類零件，其他繪圖軟件就相對麻煩些，而CAXA2D就方便多了，其單獨有個軸/孔命令，操作者只需按照提示輸入軸的起始直徑、終止直徑和軸段的長度即可輕松繪制出軸的投影圖，再結合一些編輯操作（如：倒角、圓角等）、尺寸和技術要求標注操作很快就能完成一張零件圖繪制。

（5）裝配圖部分。我們把標準件放入裝配圖中講授，介紹標準件的基礎知識、標記和學習查閱國家標準，其應用我們還是通過從CAXA2D軟件強大圖庫中調用圖符來完成裝配圖繪制。典型裝置的裝配圖繪制，利用CAXA二維軟件把繪制完成的零件圖拼裝成零件圖。

（6）電氣工程圖部分，為了更好地服務于電氣工程專業的后續課程，增加了電氣繪圖部分，對比介紹電氣CAD的基本規定，通過提取CAXA 2D圖庫中電氣符號學習繪制電氣電路圖。

2.3 加強課程育人，融入課程思政元素

（1）介紹圖學史、我國電力工業的發展史和我國技術制圖相關標準的發展歷程，認識工程制圖從手繪到CAD制圖的發展歷程，使學生建立工程圖樣繪制的規范性思維，提高對手繪制圖的興趣。解讀《中國制造2025》和中國政府的“制造業強國戰略”，引導學生樹立遠大理想和擁有愛國主義情懷，樹立正確的人生觀、價值觀，培養責任感、使命感，全面提高學生思想政治素養。

（2）“沒有規矩，不成方圓”，“規者，正圓之器；矩者，正方之器”。制造業是一個在“標準”約束下得以迅速發展的行業，遵循標準和規則是行業的要求，也是做人的要求。要使用工程圖學語言進行交流，也必須要有統一的標準，這就是國家標準，國家標準就是制圖行業規矩。國有國法，家有家規，校有校規校紀。規矩是人類自己制定的信條，規矩與我們的生活息息相關。堅守誠信，遵守學校實驗室規則，遵守交通規則，垃圾分類處理，疫情當下嚴格遵守防疫規定等等，從點滴做起，培養工程師基本素質。

（3）“工欲善其事，必先利其器”。工程制圖課程的學習中我們會接觸到手工繪圖工具和計算機繪圖工具，只有我們平時多實踐，熟能生巧，畫圖質量和繪圖速度才能逐漸提高。

（4）“細節決定成敗”，制圖中的點、劃、線、漢字，看似簡單，但沒有認真踏實的學習態度是畫不好、寫不好的。國家標準規定的工程制圖漢字應寫成長仿宋體，畫好點劃線，寫好仿宋字，從點點滴滴開始，養成嚴謹、認真、踏實的作風與態度，盡自己所能，現在努力學習，打好基礎，今后才能充分發揮你的聰明才智，把工作做到極致，為祖國的繁榮昌盛、更加強大做出自己應有的貢獻。

（5）目前，核高基（核心、關鍵、基礎）的軟件，如操作系統、重要工業軟件、控制類軟件等，被國外軟件壟斷。機械相關軟件基本都是國外軟件，這種狀況嚴重威脅著我們的信息安全。哈工大、哈工程接到了MATLAB軟件停止服務的郵件通知。因此，禁用對我們影響巨大。美國實體清單正在擴大，而被禁用的類別，也已經從硬件為主，增加了軟件，后續還會有技術標準、專利等內容被禁用。畫工程圖倡議大家使用國產軟件，防止被“卡脖子”，激勵大家努力學習，認真鉆研，開發我們自己的民族繪圖軟件。

（6）“功成不必在我，功成必定有我”。螺絲釘雖小，但作用重大，我們每一個人都要有“干一行，愛一行，鉆一行”的雷鋒精神，發揚雷鋒同志的“螺絲釘精神”。從唐氏螺紋防松螺母的發明歷程中，培養學生勇于從小處著手，立志創新的精神。鼓勵學生創新創業，成為行業冠軍。

2.4 搭建向上教學平臺，實現課程學習過程考核評價

利用開放的校園網，搭建線上教學平臺，構建“智慧樹+騰訊課堂+QQ群”線上教學環境，實現課程的翻轉，學生借助平臺資源自主學習，討論答疑，對學生的學習實現客觀的過程考核評價。

以上是我們團隊教師多年來圖學教學改革的切身體會。今后我們會持續跟進改革措施，加大制圖課程思政改革力度，注重學生能力和素質培養，為社會輸送更多高技能創新型人才。