非机类工程制图线上线下课程建设研究

［摘 要］工程制图课程是工科专业的一门传统公共基础课，随着计算机和电子信息等专业的快速发展，非机械类专业在工科专业中的比重逐年增长，受数字化趋势、专业特点、工作导向等因素影响，这些专业的部分学生认为工程制图在实际中的应用价值有限。文章针对该问题展开讨论，结合电子信息专业的教学实践，对非机类工程制图课程学习的必要性、教学内容的调整和优化、线上线下混合教学方法进行了详细论述。其中，在课程学习必要性上，指出非机类工程制图课程对于包括电子信息专业在内的所有工科学生都有着重要作用，可以提升学生在设计与原理表达、空间想象、跨学科合作、就业竞争力等方面的能力；在教学内容调整和优化方面，指出非机类工程制图课程教学多结合机械专业内容开展，与本专业的联系不够紧密，建议在专业特色、内容比重等方面进行调整；在教学方法上，从学习实践的灵活便利、学习个性化、互动与合作、多样化教学手段、效果反馈等方面分析了线上线下混合教学的必要性，建议从线上教学资源、专业特点设计、互动交流平台、评估和反馈机制等方面发力，给学生提供更加丰富的学习体验。

［关键词］工程制图；非机类；课程建设；混合教学

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）09-0010-04

20世纪60年代，工程制图课程成为许多高校工科专业的公共基础课，一直延续至今。随着计算机和电子信息等非机类工科专业的快速发展，非机类专业在工科专业中的比重逐年增长。然而，部分电子信息专业等非机类工科专业的学生认为工程制图在实际中的应用价值有限，以电子信息专业为例，原因主要有以下几个方面：一是数字化趋势。电子信息领域趋向于数字化设计和开发，使用计算机辅助设计软件进行工程设计和绘图。部分学生认为手绘制图技能在实际工作中并不常用，因为大多数设计和绘图任务可以通过软件完成。二是专业特点。电子信息专业注重的是数字电路、通信系统、嵌入式系统等电子技术和软件的开发。部分学生认为将时间和精力投入相关的技术课程与实践项目更有价值，因为这些内容与他们未来的职业发展有更直接的联系。三是工作导向。部分学生认为在实际工作中，往往需要与其他工程师、团队成员和客户进行合作，并使用统一的工程标准和软件工具。因此，他们认为在工作场景中不太需要手绘制图能力。

针对上述问题，本文探讨如何运用好线上线下资源，做好非机类工程制图课程建设工作。本文主要从三个方面展开讨论：非机类工科专业学生要不要学习工程制图？非机类工程制图课程应该讲授哪些内容，需要对现有教学内容进行哪些调整？在互联网已被广泛应用的情况下，如何利用好线上线下资源，改革非机类工程制图课程的授课方法，提高教学质量？

一、学习工程制图的必要性

学习工程制图对工科专业学生来说具有重要的作用[1]：一是设计和规划。工程制图是机械工程、土木工程、电气工程以及其他工程专业的基础。学习工程制图能够使学生掌握绘制平面图、剖视图、立体图和工程图等工程图样的技能，从而能够进行工程设计、布局和规划。二是交流和沟通。工程图样是工程师相互沟通的重要工具。学习工程制图能够使学生掌握使用符号和标记来传递技术信息的能力，使得工程师能够准确地与同事、客户和制造商等各方交流项目需求和设计意图，促进合作和理解。三是解读和理解技术文档。工程图样是技术文档的一部分，例如装配图、电路图、结构图等。学习工程制图能够使学生熟悉不同类型的工程图纸，掌握解读和理解技术文档的技能，从而更好地理解项目的细节和要求。四是提高工程设计质量。工程制图具有精确性和标准化的特点，通过符号、尺寸规范和图纸布局等方式确保设计的一致性和可读性。学习工程制图能够使学生熟悉常用的图形符号、标注规则和技术标准，能够绘制符合标准的图纸，提高工程设计的质量和可执行性。总之，对于工科专业的学生来说，学习工程制图是提升专业实践能力的重要一环。

以电子信息专业为例，学习工程制图的必要性体现在以下几个方面[2]：一是明确设计思路与提高工作原理表达能力。工程制图可以帮助学生将设计思路和工作原理以图形形式清晰地表达出来。通过绘制电路图、系统框图等，学生可以更好地理解和呈现系统的设计思路和工作原理。二是提高空间想象力。电子信息领域的设计和开发往往涉及复杂的物理布局与连线，如电路板与系统板级设计。通过学习工程制图，学生可以提高空间想象力和对三维结构的理解，从而更好地进行物理布局和连线，确保电路和系统的稳定性与可靠性。三是提高文档编写和交流能力。工程图样是一种标准化的技术文档形式，学生可借助工程制图将设计和原理文档化，编写清晰、准确的技术文档，更好地与他人进行交流和共享。四是提高跨学科合作能力。在电子信息领域，工程师常常需要与其他工程师和专业人士合作，如机械工程师、制造工程师等。工程图样作为跨学科交流的一种重要形式，可以帮助工程师与其他领域的合作伙伴进行有效的沟通和交流。五是提高就业竞争力。虽然许多电子信息领域的工程设计和绘图任务可以通过计算机辅助设计软件完成，但仍然有一些特定领域或工作岗位对工程制图技能有需求。具备工程制图技能的学生在求职过程中可能会更具竞争优势，并且更能适应一些特定的工作环境和需求。综上所述，学习工程制图可以帮助电子信息专业学生更好地表达设计思路和工作原理、提高空间想象力、提升文档编写能力，以及提高就业竞争力等。对于个人职业发展和专业成长来说，掌握工程制图技能具有一定的必要性。

二、面向非机类工科专业学生的教学内容

（一）教学内容的现状和问题

以笔者所在高校的电子信息专业非机类工程制图课程为例，其课时数为54学时，其中理论部分18学时，实验部分36学时。使用的教材是清华大学出版社出版的《机械制图（非机类）》。调整前的课程理论教学内容如表1所示。

课程实验教学内容包括三个部分：尺规作图与徒手绘图、用AutoCAD绘制二维平面图、用SolidWorks绘制三维模型。

虽然课程使用的是非机类专业课程教材，但是上述教学内容仍然侧重于机械专业知识，尽管授课教师做了一些针对电子信息专业的调整，但实际的教学内容与本专业的联系仍然不够紧密。教学内容中画法几何的内容较多，对点、线、面、体、组合体画法的介绍，占了理论教学内容的一半以上，看似重视基础、循序渐进，但这些几何问题在工程图样中实际应用较少，而且由于参考元素太少，反而不容易帮助学生形成三维空间感知，部分学生反映难以想象出空间关系，尤其是在截交线、相贯线等处经常出错[3]。整个课程架构以二维为基础，重点在对视图和三视图的画图与识图，需要学生具备从二维到三维的空间想象能力，因此可以引入三维工具，帮助学生理解三维物体和二维视图之间的关系。另外，尺寸标注与读图制图脱节，教学重点都放在画图上，对尺寸标注重视不够，不利于学生理解尺寸标注的规范。

（二）教学内容的调整和优化

基于上述分析，笔者从专业特色、内容比重等方面进行了调整[4]，调整后的非机类工程制图课程理论教学内容如表2所示。

三、线上线下混合教学方法

（一）线上线下混合教学的必要性

非机类工程制图课程是一门特别重视理论联系实际的课程，学生不仅要学习理论，更要动手实践。与其他重理论的课程相比，线上线下混合教学方法更适合工程制图课程，其具有以下优势[5]：可以借助平台把学习资源推送给学生，学生可以根据自己的时间进行学习与实践，随时随地获取这些资源，不受时间和空间的限制；可以根据学生的个性和学习进度进行个性化的教学设计，学生可以根据自己的实际情况进行学习，提高学习效率；可以通过在线讨论、群组合作等方式促进学生之间的互动和合作，学生可以在线上平台进行交流和讨论，分享学习心得和解决问题，增强学习的互动性和合作性；使用多种多媒体教学手段，如视频、音频、图像、网课等，丰富教学内容，提高学生学习效果，学生可以通过反复观看教学视频等方式获得更直观和生动的学习体验；可以通过在线作业、在线测验、问卷调查等方式及时掌握学生学习情况，帮助学生及时发现和解决学习中出现的问题；可以进行自动化评估和反馈，减轻教师的评估负担。

（二）线上线下混合教学方法

笔者根据非机类工程制图的课程特点，采取以下方法开展教学。

第一，将理论知识制作成线上教学资源。非机类工程制图课程中的基本概念、绘制方法和绘图规范等知识点较为琐碎，将其制作成大量教学小视频、在线课件、练习题等，可以方便学生预习和复习。有的教师直接把网上的优秀网课推送给学生，但这样的网课普遍时间太长，学生容易感觉枯燥，难以坚持下去，因此不建议直接使用，应将线上教学资源与线下讲授相结合，帮助学生开展学习。

第二，将AutoCAD等绘图软件的操作步骤制作成教学视频[6]。结合绘图实例，录制操作视频发给学生，学生可以边看边操作，有问题时也可以对照视频自己解决。在这些线上小视频的帮助下，教师可以把讲解重心放在各种难点问题上，学生可以在实验课上操作学习，也可以在实验课外继续学习。

第三，结合非机类专业的特点，设计特色实践操作环节。以电子信息专业为例，教师除让学生绘制三视图、剖视图、轴测图这些常规工程图样外，还要安排特定的实验专题，让学生动手绘制电路图、设计PCB等，而这些内容往往与一些专业知识相关联，需要教师提供线上资源，让学生了解这部分知识。同时，还可以邀请行业专家进行现场指导，线上线下结合开展教学。

第四，建立线上互动交流平台。线上的优势主要体现在两点：一是前面提到的各类理论和实践教学资源，二是教师和学生之间、学生和学生之间的互动交流。可以建立在线师生群、习题讨论区等，学生可以在平台上互相分享经验和解决问题，教师也可以在平台上进行答疑和指导。还可以建立一些激励机制，鼓励学生积极参与交流。

总的来说，非机类工程制图课程线上线下混合教学结合了线上教学和线下教学的优势，既保留了传统教学的互动性和实践性，又融入了线上教学的灵活性和个性化，为学生提供了更丰富的学习体验[7]。

四、结语

工程制图对于非机类工科专业学生来说真的没用吗？部分学生真的不喜欢这门课吗？对于第一个问题，以电子信息专业为例，纵观其人才培养方案，会发现非机类工程制图课程是系统培养学生空间想象能力的，而电路设计、芯片设计、通信系统设计、三维感知、虚拟现实等研究工作都需要良好的空间想象力。对于第二个问题，有的高校按照机械专业的模式给电子信息专业学生上课，甚至直接请机械专业的教师来上课，这难以让学生对工程制图产生兴趣。通过对教学内容和教学方法进行调整与改革，学生对非机类工程制图课程的学习兴趣显著提高，课堂气氛更为活跃，作业的完成质量进一步提高，学生的课程反馈良好。笔者对非机类工程制图课程的教学内容和教学方法进行了初步讨论，其中还存在需要斟酌的地方，将在今后的教学中继续探索与实践。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 熊娟，陈勇，潘贵军，等.工程教育专业认证背景下工程制图课程教学改革的探究：以湖北大学电子信息类专业为例[J].教育教学论坛，2020（12）：163-164.

[2] 王凤彪.基于高校非机械类教学与实践研究[J].信息系统工程，2019（9）：175.

[3] 唐乐为，熊德红，张爱军，等.中意两国“工程制图”课程教材比较与分析[J].教育教学论坛，2022（23）：17-20.

[4] 单泉，马廉洁，陈砚，等.适应智能制造的非机类工程制图课程教改探讨[J].教育教学论坛，2020（43）：198-199.

[5] 连彩元.新工科背景下非机类“工程制图及CAD”课程教学实践[J].福建师大福清分校学报，2021，39（2）：219-224.

[6] 谈莉斌，汪永明，张海娟.新工科背景下工程图学混合式教学创新实践[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2022，32（4）：93-96.

[7] 丁乔，孙轶红，鲁宇明.基于“工程制图”云教材的云班课建设与应用[J].图学学报，2019，40（5）：976-982.

［责任编辑：苏祎颖］