新工科背景下“電氣工程制圖”課程教學(xué)改革探索

摘"要：“電氣工程制圖”是一門(mén)電氣專(zhuān)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程，其操作性較強(qiáng)。當(dāng)前的傳統(tǒng)教學(xué)模式往往以教材和課堂為中心，使得學(xué)生僅僅扮演被動(dòng)接收知識(shí)的角色，導(dǎo)致知識(shí)記憶困難和教學(xué)效果不理想。在新工科教育背景下，改革“電氣工程制圖”課程顯得尤為重要。深入研究并改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法及手段、考核方式等，以提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。這將為工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證和培養(yǎng)電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用型復(fù)合型工程技術(shù)人才提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科；電氣工程制圖；教學(xué)改革；專(zhuān)業(yè)認(rèn)證

一、概述

我國(guó)在2017年印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》和《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》及2018年印發(fā)《教育部辦公廳關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》等文件［1］。新工科教育注重計(jì)算機(jī)科學(xué)、電力工程、生物技術(shù)、生態(tài)環(huán)保、人文社科等領(lǐng)域?qū)嵱眯浴⒔徊嫘耘c綜合性的融合，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論創(chuàng)新能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、工程實(shí)踐能力的教育背景［2］。

“電氣工程制圖”是電氣類(lèi)教育教學(xué)過(guò)程中的重要課程之一，講授電氣工程領(lǐng)域中圖紙的繪制和應(yīng)用，旨在培養(yǎng)學(xué)生了解電氣制圖的基本概念、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；掌握電氣設(shè)備、線路及系統(tǒng)圖的繪制技巧；正確識(shí)讀并理解電氣工程圖紙等能力。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容及方法偏向理論知識(shí)和基本操作方法的講解，缺少實(shí)踐項(xiàng)目、工程案例的練習(xí)，已經(jīng)不能滿足新工科發(fā)展的要求，難以滿足目前社會(huì)對(duì)工科復(fù)合型人才的需求［3］。因此，在新工科背景下，如何改進(jìn)教學(xué)方法、完善教學(xué)內(nèi)容、修訂評(píng)價(jià)體系、提高教學(xué)質(zhì)量等問(wèn)題亟待解決。本文從問(wèn)題分析、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新教學(xué)方法等方面，探討新工科背景下“電氣工程制圖”課程教學(xué)改革的思路與實(shí)踐。

二、“電氣工程制圖”課程特點(diǎn)及“痛點(diǎn)”問(wèn)題

電氣工程制圖是服務(wù)于電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)語(yǔ)言，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)指令知識(shí)、繪圖技巧能力、圖紙識(shí)讀能力，其課程教學(xué)質(zhì)量與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)相關(guān)。為此，針對(duì)“電氣工程制圖”課程特點(diǎn)及教學(xué)過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

（一）課程特點(diǎn)

1.專(zhuān)業(yè)地位重要，實(shí)踐性突出

“電氣工程制圖”是電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心必修課程，也是專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的重要組成部分。該課程幫助學(xué)生初步繪制和閱讀電氣工程圖的能力，熟悉軟件操作方法，掌握電氣工程制圖的基本理論和技能。

2.應(yīng)用范圍廣泛、挑戰(zhàn)性強(qiáng)

“電氣工程制圖”課程整合了AutoCAD軟件繪圖技術(shù)、電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)及電氣專(zhuān)業(yè)知識(shí)。雖然教學(xué)內(nèi)容分散、內(nèi)容雜項(xiàng)較多，但其與實(shí)際工程工作緊密相連，從而造成較大的教學(xué)難度。

3.學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)意愿較強(qiáng)，參與熱情高

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，“電氣工程制圖”這門(mén)課的性質(zhì)被認(rèn)定為實(shí)踐課，雖然學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)薄弱，但實(shí)踐動(dòng)手能力突出，因此相較于其他專(zhuān)業(yè)課程，學(xué)習(xí)熱情和參與度被提升。但由于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)及方法缺少電氣工程應(yīng)用背景，導(dǎo)致該課程內(nèi)容針對(duì)性和實(shí)用性不強(qiáng)。經(jīng)過(guò)對(duì)多家企業(yè)單位電氣工程應(yīng)用崗位的調(diào)研，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效果。

（二）課程痛點(diǎn)

“電氣工程制圖”的教學(xué)目標(biāo)不僅涉及電氣元器件的繪制，還包括電氣圖紙所包含的信息。通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，旨在逐步提升學(xué)生對(duì)元器件的識(shí)別及電氣圖的解讀能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。如果只關(guān)注元器件的繪制，而忽略圖紙所傳達(dá)的內(nèi)容，將會(huì)對(duì)學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)造成不利影響。

三、課程的獨(dú)立性與專(zhuān)業(yè)課程相關(guān)性問(wèn)題

“電氣工程制圖”課程的核心內(nèi)容是簡(jiǎn)圖的繪制和識(shí)圖技能。盡管該課程主要針對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)，但其繪圖和識(shí)圖的方法與機(jī)械制圖相似，因此不可忽視兩者之間的聯(lián)系，并應(yīng)通過(guò)有效結(jié)合來(lái)促進(jìn)電氣教學(xué)。然而，由于這兩門(mén)課程在專(zhuān)業(yè)上有所不同，電氣專(zhuān)任教師面臨更高的專(zhuān)業(yè)要求，需同時(shí)掌握機(jī)械制圖的基礎(chǔ)知識(shí)和電氣工程制圖的重點(diǎn)內(nèi)容，從而在課堂上提供全面的制圖知識(shí)。

四、理論與實(shí)踐銜接問(wèn)題

“電氣工程制圖”課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，這是由其課程性質(zhì)所決定的。傳統(tǒng)“電氣工程制圖”課程講授內(nèi)容涉及面廣、繪圖指令多、操作方法煩瑣，主要側(cè)重于繪圖軟件的熟悉、指令的使用，以及操作技巧的講解，忽視了實(shí)踐工程的應(yīng)用，導(dǎo)致課堂教學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用貼合度不高。根據(jù)本校課程大綱，第一學(xué)期應(yīng)開(kāi)展理論教學(xué)，通過(guò)課堂講解完成相關(guān)知識(shí)的傳授。然而，由于繪圖軟件的復(fù)雜性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏必要的實(shí)踐訓(xùn)練，導(dǎo)致他們?cè)诤罄m(xù)學(xué)習(xí)中無(wú)法熟練使用專(zhuān)業(yè)制圖軟件。此外，專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程通常安排在第三學(xué)年，與課程開(kāi)設(shè)時(shí)間存在較大跨度。因此，如何在課程中增加實(shí)踐環(huán)節(jié)并與后續(xù)相關(guān)課程有效銜接成為一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。

五、教學(xué)案例與教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)教學(xué)方法大多遵循“先理論后實(shí)踐”的順序，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的授課效果都不盡理想。造成這種情況的原因主要有兩個(gè)方面：一方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，學(xué)習(xí)能力和接受能力參差不齊，傳統(tǒng)的教學(xué)方式方法難以突出個(gè)性化學(xué)習(xí)；另一方面，教師在課堂上以講授為主，練習(xí)時(shí)間較少，導(dǎo)致許多學(xué)生無(wú)法同步完成各項(xiàng)操作，難以快速消化各類(lèi)操作指令。

六、考評(píng)機(jī)制與分?jǐn)?shù)比例分配不合理

通過(guò)前期調(diào)研，各高校的“電氣工程制圖”課程以記憶知識(shí)為主的評(píng)價(jià)方式，未能有效考查學(xué)生的實(shí)際操作能力，尤其是繪圖軟件應(yīng)用能力方面的考查，偏離了課程的核心目標(biāo)。針對(duì)這種考評(píng)機(jī)制，主要體現(xiàn)為對(duì)考試成績(jī)的過(guò)度依賴(lài)。該機(jī)制通常只關(guān)注學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)的表現(xiàn)，而忽視了他們的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)與能力提升。這種評(píng)估方式不僅低估了學(xué)生日常學(xué)習(xí)的重要性，還可能導(dǎo)致學(xué)生只為滿足考試要求而學(xué)習(xí)，缺乏真正的知識(shí)掌握和應(yīng)用能力。此外，當(dāng)前的評(píng)估方式導(dǎo)致學(xué)生為了應(yīng)付考試而忽視平時(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。該方式不僅無(wú)法全面反映學(xué)生的綜合素質(zhì)，還使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏持續(xù)性的動(dòng)力和參與感。

七、“電氣工程制圖”課程改革策略

為了適應(yīng)“新工科”背景下創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的根本任務(wù)，須完善課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方式，以達(dá)成理論知識(shí)傳授、人生價(jià)值塑造及實(shí)踐能力培養(yǎng)的統(tǒng)一［4］。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速進(jìn)步，傳統(tǒng)教學(xué)模式日益顯現(xiàn)出不適應(yīng)現(xiàn)階段課程教學(xué)的局限［5］。因此，探索出符合當(dāng)代社會(huì)現(xiàn)實(shí)及高校教育目標(biāo)的新教學(xué)模式顯得尤為重要。

（一）課程內(nèi)容體系模塊化改革

本門(mén)課程教授的對(duì)象為本科一年級(jí)電氣工程、電機(jī)電器智能化、農(nóng)業(yè)電氣化、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生，該批次學(xué)生在學(xué)習(xí)“電氣工程制圖”課程時(shí)未接觸專(zhuān)業(yè)課程，對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)及繪圖軟件沒(méi)有充分地了解，且學(xué)習(xí)自主性不強(qiáng)，需要教師在旁進(jìn)行督促和監(jiān)督。根據(jù)學(xué)生的情況且滿足教學(xué)要求，對(duì)“電氣工程制圖”課程采用模塊化教學(xué)，將本門(mén)課程分為理論教學(xué)模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊，其中理論模塊包括制圖標(biāo)準(zhǔn)、投影知識(shí)、手工繪圖技巧，以及電氣制圖的圖紙類(lèi)型、基本術(shù)語(yǔ)、符號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容；實(shí)踐教學(xué)模塊包括相關(guān)繪圖指令使用及操作技巧、電氣元件和系統(tǒng)建模方法、電氣工程圖紙的設(shè)計(jì)與繪制等內(nèi)容。

此外，在當(dāng)今科技迅猛發(fā)展的背景下，新理論和新技術(shù)層出不窮，電氣工程制圖的理論與技術(shù)方法也在不斷提升。因此，教學(xué)內(nèi)容需要與時(shí)俱進(jìn)，定期更新教學(xué)材料和PPT，確保學(xué)生能夠及時(shí)學(xué)習(xí)到新理論、新技術(shù)和新方法，從而在進(jìn)入職場(chǎng)后，迅速適應(yīng)工作需求，實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。同時(shí)，教師在更新教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，也能不斷補(bǔ)充新知識(shí)，掌握科技動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與學(xué)習(xí)的雙向提升。

（二）多元化教學(xué)模式創(chuàng)建與應(yīng)用

為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)“電氣工程制圖”的教學(xué)模式的局限性，應(yīng)在課程內(nèi)容與資源建設(shè)中注重更新傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，積極收集來(lái)自專(zhuān)業(yè)期刊和網(wǎng)絡(luò)的新材料，努力豐富教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)廣泛使用動(dòng)圖、動(dòng)畫(huà)和視頻等多媒體元素，能夠提升課堂活力并抓住學(xué)生的注意力，從而提高教學(xué)效果。同時(shí)，結(jié)合傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)資源，探索出系統(tǒng)化和多元化的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念從“以教為主”到“以學(xué)為主”的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)“課堂教學(xué)”與“課外實(shí)踐”的結(jié)合，從而有效共享多種教學(xué)形式，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。在課程改革中，現(xiàn)代教育信息技術(shù)被充分應(yīng)用，形成了線上線下融合的教學(xué)模式。借助開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)課程資源，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行模塊化處理，以提供更具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。教師通過(guò)線上授課、答疑和討論等方式，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；在課堂上，根據(jù)線上反饋進(jìn)行差異化的檢查與講解，促進(jìn)學(xué)生線上線下的互動(dòng)，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，以及教師教學(xué)質(zhì)量。

（三）多樣化教學(xué)方法采用與實(shí)施

教師不應(yīng)墨守成規(guī)，而應(yīng)積極開(kāi)拓思路，嘗試多樣化的教學(xué)方式。采用討論式教學(xué)法、案例分析法、直觀演示法、比較教學(xué)法、合作學(xué)習(xí)教學(xué)法與理實(shí)一體化教學(xué)法等，從而讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)，主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)中，達(dá)到事半功倍的效果。例如，基于項(xiàng)目案例的驅(qū)動(dòng)式教學(xué)為例，課堂上給出“電機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣原理圖”的工程實(shí)例，通過(guò)雨課堂教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行分組，班級(jí)共42名學(xué)生，學(xué)生隨機(jī)分配14個(gè)小組，學(xué)生以小組為單位，自主查閱各元器件符號(hào)名稱(chēng)及參數(shù)，以及電路原理圖發(fā)揮的作用，并進(jìn)行組內(nèi)討論，最后完成電路圖的繪制及其原理的講解。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能夠培養(yǎng)創(chuàng)新思維、問(wèn)題分析和解決能力，同時(shí)提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和工匠精神。

（四）多手段考核方式建立與使用

為了克服單一考核方式所帶來(lái)的不足，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，創(chuàng)新并改善評(píng)價(jià)機(jī)制，采用多種方法進(jìn)行評(píng)估，包括隨堂測(cè)試、組內(nèi)互評(píng)、學(xué)生自評(píng)、作業(yè)完成情況、教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)以及學(xué)生匿名反饋等。這些評(píng)價(jià)結(jié)果將被納入期末考核中，從而形成多元考核機(jī)制。具體改進(jìn)措施如下：首先，課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)視頻學(xué)習(xí)次數(shù)、進(jìn)度和實(shí)踐，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其次，發(fā)布電氣工程實(shí)例圖紙作業(yè)，如三個(gè)電機(jī)順序啟動(dòng)原理圖、PLC電氣控制接線圖、110kV電氣主接線圖、220kV變電站電氣布置圖、10kV變電站接線圖等，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。最后，課堂發(fā)布獨(dú)立電器元件符號(hào)，隨機(jī)抽取學(xué)生完成元器件符號(hào)的繪制，評(píng)價(jià)學(xué)生使用指令及完成度。通過(guò)靈活的考核手段，可以比較全面地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)情況，并大大加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)

隨著新工科教育的興起，電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展亟須高校在學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐知識(shí)培養(yǎng)上做出努力。為響應(yīng)新工科對(duì)于人才培養(yǎng)的需求，在“電氣工程制圖”教學(xué)中持續(xù)嘗試創(chuàng)新，通過(guò)引入新的教學(xué)內(nèi)容、方法、手段，與時(shí)俱進(jìn)，致力于打造卓越的本科課程。因此，教育工作者必須積極關(guān)注學(xué)術(shù)前沿，構(gòu)建符合“電氣工程制圖”特色的系統(tǒng)化、多元化教學(xué)模式，以提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，持續(xù)推進(jìn)“電氣工程”的課程建設(shè)。

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作者簡(jiǎn)介：侯寶華（1989—"），男，漢族，遼寧葫蘆島人，碩士研究生，講師，主要從事新能源發(fā)電技術(shù)方向的研究。

*通信作者：劉媛杰（1982—"），女，漢族，陜西府谷人，碩士研究生，教授，主要從事農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化方向的研究。