非機類工程制圖線上線下課程建設研究

張鵬

［摘 要］工程制圖課程是工科專業的一門傳統公共基礎課，隨著計算機和電子信息等專業的快速發展，非機械類專業在工科專業中的比重逐年增長，受數字化趨勢、專業特點、工作導向等因素影響，這些專業的部分學生認為工程制圖在實際中的應用價值有限。文章針對該問題展開討論，結合電子信息專業的教學實踐，對非機類工程制圖課程學習的必要性、教學內容的調整和優化、線上線下混合教學方法進行了詳細論述。其中，在課程學習必要性上，指出非機類工程制圖課程對于包括電子信息專業在內的所有工科學生都有著重要作用，可以提升學生在設計與原理表達、空間想象、跨學科合作、就業競爭力等方面的能力；在教學內容調整和優化方面，指出非機類工程制圖課程教學多結合機械專業內容開展，與本專業的聯系不夠緊密，建議在專業特色、內容比重等方面進行調整；在教學方法上，從學習實踐的靈活便利、學習個性化、互動與合作、多樣化教學手段、效果反饋等方面分析了線上線下混合教學的必要性，建議從線上教學資源、專業特點設計、互動交流平臺、評估和反饋機制等方面發力，給學生提供更加豐富的學習體驗。

［關鍵詞］工程制圖；非機類；課程建設；混合教學

［中圖分類號］G642.3［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）09-0010-04

20世紀60年代，工程制圖課程成為許多高校工科專業的公共基礎課，一直延續至今。隨著計算機和電子信息等非機類工科專業的快速發展，非機類專業在工科專業中的比重逐年增長。然而，部分電子信息專業等非機類工科專業的學生認為工程制圖在實際中的應用價值有限，以電子信息專業為例，原因主要有以下幾個方面：一是數字化趨勢。電子信息領域趨向于數字化設計和開發，使用計算機輔助設計軟件進行工程設計和繪圖。部分學生認為手繪制圖技能在實際工作中并不常用，因為大多數設計和繪圖任務可以通過軟件完成。二是專業特點。電子信息專業注重的是數字電路、通信系統、嵌入式系統等電子技術和軟件的開發。部分學生認為將時間和精力投入相關的技術課程與實踐項目更有價值，因為這些內容與他們未來的職業發展有更直接的聯系。三是工作導向。部分學生認為在實際工作中，往往需要與其他工程師、團隊成員和客戶進行合作，并使用統一的工程標準和軟件工具。因此，他們認為在工作場景中不太需要手繪制圖能力。

針對上述問題，本文探討如何運用好線上線下資源，做好非機類工程制圖課程建設工作。本文主要從三個方面展開討論：非機類工科專業學生要不要學習工程制圖？非機類工程制圖課程應該講授哪些內容，需要對現有教學內容進行哪些調整？在互聯網已被廣泛應用的情況下，如何利用好線上線下資源，改革非機類工程制圖課程的授課方法，提高教學質量？

一、學習工程制圖的必要性

學習工程制圖對工科專業學生來說具有重要的作用[1]：一是設計和規劃。工程制圖是機械工程、土木工程、電氣工程以及其他工程專業的基礎。學習工程制圖能夠使學生掌握繪制平面圖、剖視圖、立體圖和工程圖等工程圖樣的技能，從而能夠進行工程設計、布局和規劃。二是交流和溝通。工程圖樣是工程師相互溝通的重要工具。學習工程制圖能夠使學生掌握使用符號和標記來傳遞技術信息的能力，使得工程師能夠準確地與同事、客戶和制造商等各方交流項目需求和設計意圖，促進合作和理解。三是解讀和理解技術文檔。工程圖樣是技術文檔的一部分，例如裝配圖、電路圖、結構圖等。學習工程制圖能夠使學生熟悉不同類型的工程圖紙，掌握解讀和理解技術文檔的技能，從而更好地理解項目的細節和要求。四是提高工程設計質量。工程制圖具有精確性和標準化的特點，通過符號、尺寸規范和圖紙布局等方式確保設計的一致性和可讀性。學習工程制圖能夠使學生熟悉常用的圖形符號、標注規則和技術標準，能夠繪制符合標準的圖紙，提高工程設計的質量和可執行性。總之，對于工科專業的學生來說，學習工程制圖是提升專業實踐能力的重要一環。

以電子信息專業為例，學習工程制圖的必要性體現在以下幾個方面[2]：一是明確設計思路與提高工作原理表達能力。工程制圖可以幫助學生將設計思路和工作原理以圖形形式清晰地表達出來。通過繪制電路圖、系統框圖等，學生可以更好地理解和呈現系統的設計思路和工作原理。二是提高空間想象力。電子信息領域的設計和開發往往涉及復雜的物理布局與連線，如電路板與系統板級設計。通過學習工程制圖，學生可以提高空間想象力和對三維結構的理解，從而更好地進行物理布局和連線，確保電路和系統的穩定性與可靠性。三是提高文檔編寫和交流能力。工程圖樣是一種標準化的技術文檔形式，學生可借助工程制圖將設計和原理文檔化，編寫清晰、準確的技術文檔，更好地與他人進行交流和共享。四是提高跨學科合作能力。在電子信息領域，工程師常常需要與其他工程師和專業人士合作，如機械工程師、制造工程師等。工程圖樣作為跨學科交流的一種重要形式，可以幫助工程師與其他領域的合作伙伴進行有效的溝通和交流。五是提高就業競爭力。雖然許多電子信息領域的工程設計和繪圖任務可以通過計算機輔助設計軟件完成，但仍然有一些特定領域或工作崗位對工程制圖技能有需求。具備工程制圖技能的學生在求職過程中可能會更具競爭優勢，并且更能適應一些特定的工作環境和需求。綜上所述，學習工程制圖可以幫助電子信息專業學生更好地表達設計思路和工作原理、提高空間想象力、提升文檔編寫能力，以及提高就業競爭力等。對于個人職業發展和專業成長來說，掌握工程制圖技能具有一定的必要性。

二、面向非機類工科專業學生的教學內容

（一）教學內容的現狀和問題

以筆者所在高校的電子信息專業非機類工程制圖課程為例，其課時數為54學時，其中理論部分18學時，實驗部分36學時。使用的教材是清華大學出版社出版的《機械制圖（非機類）》。調整前的課程理論教學內容如表1所示。

課程實驗教學內容包括三個部分：尺規作圖與徒手繪圖、用AutoCAD繪制二維平面圖、用SolidWorks繪制三維模型。

雖然課程使用的是非機類專業課程教材，但是上述教學內容仍然側重于機械專業知識，盡管授課教師做了一些針對電子信息專業的調整，但實際的教學內容與本專業的聯系仍然不夠緊密。教學內容中畫法幾何的內容較多，對點、線、面、體、組合體畫法的介紹，占了理論教學內容的一半以上，看似重視基礎、循序漸進，但這些幾何問題在工程圖樣中實際應用較少，而且由于參考元素太少，反而不容易幫助學生形成三維空間感知，部分學生反映難以想象出空間關系，尤其是在截交線、相貫線等處經常出錯[3]。整個課程架構以二維為基礎，重點在對視圖和三視圖的畫圖與識圖，需要學生具備從二維到三維的空間想象能力，因此可以引入三維工具，幫助學生理解三維物體和二維視圖之間的關系。另外，尺寸標注與讀圖制圖脫節，教學重點都放在畫圖上，對尺寸標注重視不夠，不利于學生理解尺寸標注的規范。

（二）教學內容的調整和優化

基于上述分析，筆者從專業特色、內容比重等方面進行了調整[4]，調整后的非機類工程制圖課程理論教學內容如表2所示。

三、線上線下混合教學方法

（一）線上線下混合教學的必要性

非機類工程制圖課程是一門特別重視理論聯系實際的課程，學生不僅要學習理論，更要動手實踐。與其他重理論的課程相比，線上線下混合教學方法更適合工程制圖課程，其具有以下優勢[5]：可以借助平臺把學習資源推送給學生，學生可以根據自己的時間進行學習與實踐，隨時隨地獲取這些資源，不受時間和空間的限制；可以根據學生的個性和學習進度進行個性化的教學設計，學生可以根據自己的實際情況進行學習，提高學習效率；可以通過在線討論、群組合作等方式促進學生之間的互動和合作，學生可以在線上平臺進行交流和討論，分享學習心得和解決問題，增強學習的互動性和合作性；使用多種多媒體教學手段，如視頻、音頻、圖像、網課等，豐富教學內容，提高學生學習效果，學生可以通過反復觀看教學視頻等方式獲得更直觀和生動的學習體驗；可以通過在線作業、在線測驗、問卷調查等方式及時掌握學生學習情況，幫助學生及時發現和解決學習中出現的問題；可以進行自動化評估和反饋，減輕教師的評估負擔。

（二）線上線下混合教學方法

筆者根據非機類工程制圖的課程特點，采取以下方法開展教學。

第一，將理論知識制作成線上教學資源。非機類工程制圖課程中的基本概念、繪制方法和繪圖規范等知識點較為瑣碎，將其制作成大量教學小視頻、在線課件、練習題等，可以方便學生預習和復習。有的教師直接把網上的優秀網課推送給學生，但這樣的網課普遍時間太長，學生容易感覺枯燥，難以堅持下去，因此不建議直接使用，應將線上教學資源與線下講授相結合，幫助學生開展學習。

第二，將AutoCAD等繪圖軟件的操作步驟制作成教學視頻[6]。結合繪圖實例，錄制操作視頻發給學生，學生可以邊看邊操作，有問題時也可以對照視頻自己解決。在這些線上小視頻的幫助下，教師可以把講解重心放在各種難點問題上，學生可以在實驗課上操作學習，也可以在實驗課外繼續學習。

第三，結合非機類專業的特點，設計特色實踐操作環節。以電子信息專業為例，教師除讓學生繪制三視圖、剖視圖、軸測圖這些常規工程圖樣外，還要安排特定的實驗專題，讓學生動手繪制電路圖、設計PCB等，而這些內容往往與一些專業知識相關聯，需要教師提供線上資源，讓學生了解這部分知識。同時，還可以邀請行業專家進行現場指導，線上線下結合開展教學。

第四，建立線上互動交流平臺。線上的優勢主要體現在兩點：一是前面提到的各類理論和實踐教學資源，二是教師和學生之間、學生和學生之間的互動交流。可以建立在線師生群、習題討論區等，學生可以在平臺上互相分享經驗和解決問題，教師也可以在平臺上進行答疑和指導。還可以建立一些激勵機制，鼓勵學生積極參與交流。

總的來說，非機類工程制圖課程線上線下混合教學結合了線上教學和線下教學的優勢，既保留了傳統教學的互動性和實踐性，又融入了線上教學的靈活性和個性化，為學生提供了更豐富的學習體驗[7]。

四、結語

工程制圖對于非機類工科專業學生來說真的沒用嗎？部分學生真的不喜歡這門課嗎？對于第一個問題，以電子信息專業為例，縱觀其人才培養方案，會發現非機類工程制圖課程是系統培養學生空間想象能力的，而電路設計、芯片設計、通信系統設計、三維感知、虛擬現實等研究工作都需要良好的空間想象力。對于第二個問題，有的高校按照機械專業的模式給電子信息專業學生上課，甚至直接請機械專業的教師來上課，這難以讓學生對工程制圖產生興趣。通過對教學內容和教學方法進行調整與改革，學生對非機類工程制圖課程的學習興趣顯著提高，課堂氣氛更為活躍，作業的完成質量進一步提高，學生的課程反饋良好。筆者對非機類工程制圖課程的教學內容和教學方法進行了初步討論，其中還存在需要斟酌的地方，將在今后的教學中繼續探索與實踐。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 熊娟，陳勇，潘貴軍，等.工程教育專業認證背景下工程制圖課程教學改革的探究：以湖北大學電子信息類專業為例[J].教育教學論壇，2020（12）：163-164.

[2] 王鳳彪.基于高校非機械類教學與實踐研究[J].信息系統工程，2019（9）：175.

[3] 唐樂為，熊德紅，張愛軍，等.中意兩國“工程制圖”課程教材比較與分析[J].教育教學論壇，2022（23）：17-20.

[4] 單泉，馬廉潔，陳硯，等.適應智能制造的非機類工程制圖課程教改探討[J].教育教學論壇，2020（43）：198-199.

[5] 連彩元.新工科背景下非機類“工程制圖及CAD”課程教學實踐[J].福建師大福清分校學報，2021，39（2）：219-224.

[6] 談莉斌，汪永明，張海娟.新工科背景下工程圖學混合式教學創新實踐[J].洛陽理工學院學報（自然科學版），2022，32（4）：93-96.

[7] 丁喬，孫軼紅，魯宇明.基于“工程制圖”云教材的云班課建設與應用[J].圖學學報，2019，40（5）：976-982.

［責任編輯：蘇祎穎］