电气工程专业《工程制图》教学改革实践研究

赵晓山，刘建波，李书环，蔡雨辰

（天津农学院机械工程系，天津 300384）

工程制图是我校电气工程及其自动化专业的主要专业基础课程之一，面向大一新生，32学时理论+16学时实践，专业难度适中，突出能力，注重实用是制图课教学的特色。课程研讨及实践环节多，思政导入性强。

课程的目标是通过学习投影表达的基本原理，培养细致严谨的工作作风、空间构形能力、建模设计和形体表达能力，掌握简单零件测绘、手绘草图和利用计算机进行辅助制图的技能，为专业课的学习、实习与实践、毕业设计建立基础，培养学生全面的个人能力、职业素质、团队协作及社会意识。

1 工程制图教学改革的必要性

（1）工程制图课程面向我校大一新生开设，学生无任何工程背景，零件加工常识、零件部件结构等几乎一片空白，学生的空间想象能力普遍较弱，学习起来感觉到很吃力，如果按照传统的PPT+板书模式讲解，学生会感到枯燥乏味，学生难以提起学习制图课的兴趣，也激发不了学生的学习动力。

（2）大一新生自主学习意识普遍薄弱，大家已习惯了课堂被“灌”，缺乏自主探究知识的能力，学生的创新能力培养也得不到充分、有效地培养锻炼。

（3）学生普遍没有标准概念。图纸的布图不合理，图面也不干净整洁；尺寸标注时箭头画的不规范，书写的尺寸数字位置和方向总出错；同一种线型整图不一致，尤其对称中心线或轴线总有漏画；字形和字号整张图纸不统一等等。

（4）责任心、工程意识和服务意识缺乏。表现在画图读图时，随意性、盲目性，构形表达能力弱，没有全局观。作图过程缺乏耐心，不严谨认真，缺乏工匠精神。

（5）《中国制造2025》是我国实施制造业强国战略第一个十年行动纲领。为了更好地适应工业转型升级的要求，满足制造业转型升级大背景下企业对技术技能人才的需求，课程除讲授手工绘图，还要增加CAD作图、3D数字建模等相关内容。但随着学分制的改革和专业认证的开展，专业培养方案也随之作了相应的调整，工程制图课程的教学课时数反而明显减少，课程内容增加和授课学时减少的矛盾，迫使工程制图课程教学改革势在必行。

2 工程制图教学改革的构想和尝试：

2.1 重构课程内容体系，谋划课程改革方案

基于我校都市型农业大学培养高素质创新人才的办学理念，依据理工科本科学生专业培养方案要求，团队教师梳理并撰写了融入思政的教学大纲、制图教案及PPT课件等。团队以OBE理念为改革思路，以学生为中心，教师为主导，采用项目化教学，以任务为驱动，以学生职业能力培养为主线，将数字化软件内容有机融合到工程制图知识体系中。从学科知识点出发深度挖掘蕴含在制图课程中的思政元素，精心设计该课程思政改革教学案例，将人文精神、科学精神、创新意识、科学素养、工匠精神教育等核心内容融入课堂教学。

2.2 注重能力培养，整合优化工程制图教学内容

（1）精简画法几何内容，融入3D软件突破难点。淡化点、线、面，学习完正投影特性和三视图投影规律后，直接从体开始，借助实物模型以教室的三个面（黑板、墙面、地面）比作三面投影体系中的V、W、H面直观演示教学，用十八字法要求和规范作图，这样学生虽然初次接触投影作图，理解起来也不会有困难，也能很快建立起完整的空间概念，也能调动学生学习制图的积极性，教学活动中师生双方始终处于有“温度”的良性互动，提高了课堂教学效率和效果。截交线和相贯线是师生都很怵头的内容，俗称为“头痛几何”，它对空间想象能力要求较高。团队教师课前或课堂上利用CAXA实体设计或Solidworks软件构建三维模型，课堂进行截切和分割演示，让学生弄清楚其内外结构形状。工程实际中，回转体相贯线在实际零件中，出现较多的只是圆柱与圆柱正交的情况，出于应用的考虑，只重点讲解相贯线的近似画法及应用。

（2）平面图形的绘制部分，我们选用国产具有自主知识产权的2D软件──CAXA电子图板融入这部分的教学中。与其他二维软件相比 CAXA 2D对电脑硬件要求不高，教师课堂上即装即用，直接应用CAXA软件的操作讲解国家标准的相关规定，比如：图纸幅面尺寸、图框格式、标题栏及方位、明细栏、比例、字体等。通过具体平面图形的绘制和尺寸标注操作，介绍各种图线的应用和尺寸标注的基本规定，内容清晰明了，课堂效果非常好且节约课时。

（3）投影作图部分，我们借助CAXA 2D软件独特的“导航”功能，来实现主俯视图长对正，主左视图高平齐，俯左视图宽相等。结合 CAXA 3D实体设计的创新建模方式，讲授组合体组合方式、表面连接关系，3D软件灵活便捷的旋转、剖切能让学生多角度观察模型，通过包围盒的动态拖放，直观演示相贯体内外表面的形成及变化情况。鼓励学生学会这款软件的建模应用，大胆尝试，培养自己的创意灵感，提高自己的空间想象能力。机件的表达方案，我们讲授表达方法和基本规定，实际的应用还是使用CAXA3D软件建模，然后生成二维工程图，再对照机械制图国家标准规定编辑修改和标注，便捷又高效。

（4）典型零件图部分，CAXA2D软件在绘制零件图时有些操作具有独特的绘制和编辑功能，比如：绘制轴套类零件，其他绘图软件就相对麻烦些，而CAXA2D就方便多了，其单独有个轴/孔命令，操作者只需按照提示输入轴的起始直径、终止直径和轴段的长度即可轻松绘制出轴的投影图，再结合一些编辑操作（如：倒角、圆角等）、尺寸和技术要求标注操作很快就能完成一张零件图绘制。

（5）装配图部分。我们把标准件放入装配图中讲授，介绍标准件的基础知识、标记和学习查阅国家标准，其应用我们还是通过从CAXA2D软件强大图库中调用图符来完成装配图绘制。典型装置的装配图绘制，利用CAXA二维软件把绘制完成的零件图拼装成零件图。

（6）电气工程图部分，为了更好地服务于电气工程专业的后续课程，增加了电气绘图部分，对比介绍电气CAD的基本规定，通过提取CAXA 2D图库中电气符号学习绘制电气电路图。

2.3 加强课程育人，融入课程思政元素

（1）介绍图学史、我国电力工业的发展史和我国技术制图相关标准的发展历程，认识工程制图从手绘到CAD制图的发展历程，使学生建立工程图样绘制的规范性思维，提高对手绘制图的兴趣。解读《中国制造2025》和中国政府的“制造业强国战略”，引导学生树立远大理想和拥有爱国主义情怀，树立正确的人生观、价值观，培养责任感、使命感，全面提高学生思想政治素养。

（2）“没有规矩，不成方圆”，“规者，正圆之器；矩者，正方之器”。制造业是一个在“标准”约束下得以迅速发展的行业，遵循标准和规则是行业的要求，也是做人的要求。要使用工程图学语言进行交流，也必须要有统一的标准，这就是国家标准，国家标准就是制图行业规矩。国有国法，家有家规，校有校规校纪。规矩是人类自己制定的信条，规矩与我们的生活息息相关。坚守诚信，遵守学校实验室规则，遵守交通规则，垃圾分类处理，疫情当下严格遵守防疫规定等等，从点滴做起，培养工程师基本素质。

（3）“工欲善其事，必先利其器”。工程制图课程的学习中我们会接触到手工绘图工具和计算机绘图工具，只有我们平时多实践，熟能生巧，画图质量和绘图速度才能逐渐提高。

（4）“细节决定成败”，制图中的点、划、线、汉字，看似简单，但没有认真踏实的学习态度是画不好、写不好的。国家标准规定的工程制图汉字应写成长仿宋体，画好点划线，写好仿宋字，从点点滴滴开始，养成严谨、认真、踏实的作风与态度，尽自己所能，现在努力学习，打好基础，今后才能充分发挥你的聪明才智，把工作做到极致，为祖国的繁荣昌盛、更加强大做出自己应有的贡献。

（5）目前，核高基（核心、关键、基础）的软件，如操作系统、重要工业软件、控制类软件等，被国外软件垄断。机械相关软件基本都是国外软件，这种状况严重威胁着我们的信息安全。哈工大、哈工程接到了MATLAB软件停止服务的邮件通知。因此，禁用对我们影响巨大。美国实体清单正在扩大，而被禁用的类别，也已经从硬件为主，增加了软件，后续还会有技术标准、专利等内容被禁用。画工程图倡议大家使用国产软件，防止被“卡脖子”，激励大家努力学习，认真钻研，开发我们自己的民族绘图软件。

（6）“功成不必在我，功成必定有我”。螺丝钉虽小，但作用重大，我们每一个人都要有“干一行，爱一行，钻一行”的雷锋精神，发扬雷锋同志的“螺丝钉精神”。从唐氏螺纹防松螺母的发明历程中，培养学生勇于从小处着手，立志创新的精神。鼓励学生创新创业，成为行业冠军。

2.4 搭建向上教学平台，实现课程学习过程考核评价

利用开放的校园网，搭建线上教学平台，构建“智慧树+腾讯课堂+QQ群”线上教学环境，实现课程的翻转，学生借助平台资源自主学习，讨论答疑，对学生的学习实现客观的过程考核评价。

以上是我们团队教师多年来图学教学改革的切身体会。今后我们会持续跟进改革措施，加大制图课程思政改革力度，注重学生能力和素质培养，为社会输送更多高技能创新型人才。