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［摘要］工程制圖作為工科專業的基礎課程，對工科專業的發展起著至關重要的作用。內江師范學院電子信息工程專業的工程制圖課程存在教學內容重復、教學手段單一的問題，從而導致多數學生學習效果不佳。對此，在分析了其他學校的工程制圖課程教學后，發現提高學生的課程重視度和學習興趣以及培養學生良好的空間想象能力成為學好工程制圖的關鍵因素。基于此，教師可以在工程制圖課程教學中適時調節教學內容，緊密聯系專業特色，并結合三維軟件輔助化教學，增強學生空間意識，從而達到提升學生學習效果的目的。

［關鍵詞］非機械類工科專業;工程制圖;電子信息工程;專業特色;三維軟件

一、引言

20世紀60年代，工程制圖課程雖已被定為我國工科專業的公共基礎課，但進入新世紀以后，工程制圖在非機械類工科專業學生培養體系中逐漸被淡化。許多非機械類工科專業的學生認為學習工程制圖無用，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準，一度認為該課程開不開、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的基礎課，是許多非機械類工科專業獲取制圖知識的唯一來源。對非機械類工科專業來說，工程制圖具有特殊的地位和至關重要的作用。工程制圖課程的學習有助于培養學生嚴謹的做事態度、基本的讀圖和繪圖能力、一定的空間想象能力和創新設計能力，還能培養學生在工程實踐中解決實際問題的能力。［2－3］以內江師范學院(以下簡稱我校)電子信息工程專業為例，該專業學生在學習、科研和工作中都會遇見各種各樣的產品結構，無論是鉆研軟件還是硬件方向，學生具備一定的制圖知識都是很有必要的。學生在專業學習過程中，不能僅停留在各種芯片、電路板上，而是應該通過工程制圖課程的學習，在獲取一定的制圖知識后，加大設計范圍，這對后續了解生產和科研中出現的各種設備結構、產品架構及相關的知識起著重要作用。［4］

二、我校工程制圖課程教學的現狀

我校電子信息工程專業工程制圖課程的課時設置為48學時，其中包括32學時的理論課時和16學時的AutoCad上機課時。該課程一般開設在大一的第二學期，此階段的學生基本延續了高中的學習狀態，學習態度端正，上課認真，大多具有較強的求知欲和好奇心。［2］但是，在該課程教學過程中，面對這些非機械類專業學生，不少教師仍然采用機械專業的授課模式，教學內容缺乏與本專業的聯系，且具有一定的難度，致使不少學生認為工程制圖課程對本專業沒有作用，從而缺乏重視度和學習興趣。工程制圖課程具有較強的空間概念，對學生的空間想象能力要求較高。該課程雖然部分內容與初高中幾何部分有一定的相關性，學生具備一定的基礎，但不同學生存在基礎差異，空間想象能力也不盡相同。因此，學生在學習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、補畫視圖等內容的學習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、機械制圖和計算機輔助繪圖四個部分的內容。由于面對的是非機械類專業學生，加之課時有限，因此筆者選取了畫法幾何和部分制圖基礎及計算機輔助繪圖進行授課。但是，在各因素綜合影響下，學生的學習效果不佳，教學措施有待改進。

三、工程制圖課程的教學改進探究

(一)適時調節教學內容，緊密聯系專業特色

不同的專業具有不同的特色，教師在教學過程中應該結合授課對象的專業特色，展示工程制圖在專業培養中的重要性，幫助學生樹立正確的學習觀，提升學習效果。［5］西安電子科技大學電子信息類制圖課就充分體現了專業特色，不僅專門介紹電子設備圖，而且在課堂用例和作業中選取一些體現專業特色的零部件進行授課，如波長計、開關、插頭等。在該種教學模式下，學生的學習興趣大大提高，學習效果較好。［1］湖北大學熊娟等人也對傳統工程制圖課程內容與授課對象專業性結合度不高的問題進行了探究，并以該校電子信息類專業為例，指出了工程制圖課的授課教師應該幫助學生建立該課程與學生所學專業的聯系。［4］例如，教師可以選用典型場效應晶體管的版圖設計、芯片工藝流程圖的繪制等案例，使學生了解到從工程制圖課程中所學的識圖、讀圖和繪圖等能力對本專業相關領域中發揮的積極作用。授課環節緊密聯系專業特色，有助于提高學生對該課程的學習興趣和重視度。例如，在課程導入環節中，教師可以借助模擬電路實驗箱、示波器和數字萬用表等專業相關實驗儀器實機或模型代替某些傳統實體模具，這樣更能吸引學生注意力并提高其學習興趣。具體如下，某種示波器(圖1)就存在許多教學連接點，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入，從這里引導學生學習工程制圖課程中的常用線性、圓弧連接知識點和尺寸標注等內容。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，引導學生學習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行學習。不僅如此，對比示波器整機和按鈕的大小，教師還能引導學生思考如何選擇圖形繪制比例才能清晰表達繪制對象的相關制圖問題，進而引申出制圖比例的相關知識點。教師對比例進行介紹后，還能進一步引出圖幅的選擇，進而學習圖幅、圖框和標題欄等知識點，環環相扣，層層遞進。教師應該適時調節教學內容，轉換教學模式，選用一些具有專業特色的案例，引出教學知識點，提升該課程和專業的關聯度，這樣可以在很大程度上激發學生的學習興趣，從而提升學習效果。

(二)三維軟件輔助化教學，增強學生空間意識

上機實踐部分所用軟件為AutoCad，主要用于繪制二維圖形，這在一定程度上調動了學生的學習積極性，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、軸測圖等章節的內容，主要涉及二維與三維的相互轉化，在過往教學過程中，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行授課。部分教師在課堂教學中應用新興的AR技術進行穿插教學，可以幫助學生掌握知識點，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學生仍然難以理解圖形的結構與形成，致使學習效果不佳。針對該問題，在工程制圖課程教學中引入三維軟件進行輔助教學，將單一的講解過程色彩化、生動化，有助于教學效果的提升，許多高校都對此進行了相關研究，南華大學肖章［7］等人和江西理工大學吳翠琴［8］等人、貴州商學院李坤岑［9］等人和九江學院余梅香［10］、湖南工程學院陳玲萍［11］等人分別對工程制圖教學中引入三維軟件SolidWorks、UG、ProE的教學效果進行了研究，均指出教學效果有一定的提升。這幾類三維軟件具有相似功能，其中SolidWorks軟件具有易學、易懂、工作界面操作簡便、用戶界面清晰直觀等優點。故本文以SolidWorks軟件為例，對工程制圖課程教學中應用三維軟件輔助化教學進行研究與探討。1．SolidWorks軟件在立體投影學習中的應用截交線和相貫線是立體的投影教學中的重難點，內容抽象，使得很多學生難以理解和掌握。借助SolidWorks軟件讓抽象的問題直觀化，首先應用該軟件創建實體模型，然后將截交線與相貫線的產生過程直觀生動地展現在學生眼前，即應用SolidWorks軟件動態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變為生動有趣的動畫形式，可以很大程度上幫助學生理解截交線和相貫線形狀。［8］例如，在圓柱的截交線學習中，當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，學生對該截交線的形狀就很難想象和理解，很容易認為該截交線為長方形，但實際上卻為復合圖形(圖3)。那么此時教師借助SolidWorks軟件建立模型，現場截切(圖4)，可以讓學生直觀、清晰地了解到該截交線的形狀分布。在相貫線學習中，兩等直徑圓柱體正交產生的相貫線(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)讓學生觀察相貫線，學生就能很快理解并掌握。2．SolidWorks軟件在組合體學習中的應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，組合體章節的內容是工程制圖課程畫法幾何部分的重點內容，掌握組合體三視圖的繪制和閱讀是學習工程圖樣繪制和閱讀的前提和基礎。［12］在組合體學習過程中，對學習者空間想象能力要求極高，尤其是根據已知三視圖補畫漏線、補畫第三視圖等無一不是要求學生腦海中對該組合體的立體形狀有準確完整的勾勒，而空間想象能力較弱的學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行輔助教學，采用SolidWorks軟件對基本體進行一系列切割操作，將組合體的形成動態展示在學生面前(圖7)，可以引導學生循序漸進地理解組合體的形成，這對學生成功繪制出其三視圖有很大幫助。3．SolidWorks軟件在軸測圖學習中的應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］初學者由于沒有完全建立立體概念，很難思維清晰地根據三視圖繪制出軸測圖。以根據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理論知識后，應觀察特征形狀，借助SolidWorks軟件進行草圖繪制，選用拉伸和切割等命令演示整個立體圖的創作過程。在模型建立環境中，教師可以通過旋轉等命令全方位展示立體模型的空間結構，選擇“等軸測”調出正等軸測模型進行觀察(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準，雖然與我國標準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功能，可任意旋轉視圖(圖11)，學生能直接觀察到該立體圖的結構，生動的3D創作過程仍然值得穿插于課堂教學中。工程制圖課程對工科專業具有重要作用，工科專業學生有必要學習工程制圖課程。針對該課程在非機械類專業中的教學現狀與存在的問題，提出緊密聯系專業特色，并借助三維軟件輔助教學，有助于提高非機械類專業學生對工程制圖課程的學習興趣和提升空間想象能力，從而提升學生的學習效果。

作者：樊維 單位：內江師范學院