劉皓明， 秦戰(zhàn)生， 梅 飛

(河海大學(xué) 能源與電氣學(xué)院， 江蘇 南京 211100)

“電氣工程制圖”課程的融合教學(xué)模式

劉皓明， 秦戰(zhàn)生， 梅 飛

(河海大學(xué) 能源與電氣學(xué)院， 江蘇 南京 211100)

識(shí)圖與畫圖是電氣工程專業(yè)本科生必備的專業(yè)技能，受總學(xué)時(shí)要求的限制，我校將“機(jī)械制圖”與“電氣制圖”兩門課程融合為一門新課程：“電氣工程制圖”。本文分析了“電氣工程制圖”課程教學(xué)中所遇到的問題，提出了有效的解決方案，進(jìn)一步探討了各種可行的教學(xué)模式，通過教學(xué)改革和實(shí)踐，取得一定的預(yù)期效果。

電氣工程制圖；課程融合；教學(xué)

0 引言

圖形是電氣工程專業(yè)人才的一門基本語言，也是一種表達(dá)方式。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的大學(xué)本科生在四年的學(xué)習(xí)過程中會(huì)涉及到較多與“圖”相關(guān)的課程，例如：“機(jī)械制圖”、“電路理論”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“自動(dòng)控制原理”等。這些課程在識(shí)圖或制圖上有很大的關(guān)聯(lián)性，且在電氣工程專業(yè)教學(xué)中，其學(xué)分占總學(xué)分比重較大。歸結(jié)起來這些課程可分為兩類：一類屬于電氣識(shí)圖類，包括多門相關(guān)的電氣專業(yè)課程，它們?cè)谥R(shí)點(diǎn)上具有很強(qiáng)的相關(guān)性，甚至存在一定的重疊交叉，但在圖形符號(hào)的標(biāo)識(shí)上并不統(tǒng)一；另一類屬于機(jī)械工程制圖類。雖然這類機(jī)械圖和電氣圖在圖形符號(hào)和文字符號(hào)等方面存在較大的區(qū)別，但在制圖規(guī)則、圖元表示、識(shí)圖方法等方面具有一定的共性。

我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2008版人才培養(yǎng)方案中率先取消了3個(gè)學(xué)分的“機(jī)械工程制圖”課程，設(shè)立了2個(gè)學(xué)分的“電氣工程制圖”課程，將機(jī)械圖和電氣圖進(jìn)行融合，既降低總學(xué)分減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，又期望能夠通過這一改革系統(tǒng)地為學(xué)生講授“圖”的理論知識(shí)和應(yīng)用技巧。通過一系列的課程合理性論證，提出了相應(yīng)的教學(xué)思路，經(jīng)過實(shí)踐，取得了一定的改革效果。

1 教學(xué)內(nèi)容障礙分析

新開設(shè)的“電氣工程制圖”課程，其內(nèi)容是機(jī)械制圖和電氣制圖兩部分的有機(jī)融合。其中，機(jī)械制圖部分大約1個(gè)學(xué)分，內(nèi)容主要包括制圖基本知識(shí)、正投影法、機(jī)件表達(dá)方法、零件圖和裝配圖等。電氣制圖部分也是1個(gè)學(xué)分，主要包括識(shí)圖基本知識(shí)、國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)和文字符號(hào)、電氣圖表示方法以及電氣技術(shù)領(lǐng)域三類典型圖的識(shí)讀技巧(電力系統(tǒng)圖、電氣控制圖和電子電路圖)。

通過對(duì)該課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握機(jī)械制圖的基本原理和方法，掌握閱讀電氣工程圖的基本方法和技巧，能正確使用繪圖工具和儀器進(jìn)行徒手作圖，同時(shí)拓寬知識(shí)面，學(xué)會(huì)閱讀符合最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電氣工程圖，并能通過徒手或計(jì)算機(jī)方式初步設(shè)計(jì)各類工程圖紙，為從事電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的工作打下一定的基礎(chǔ)。

在新課程講授過程中，由于下述的各種原因，教學(xué)遇到一些困境。

1.1 強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性而忽視漸進(jìn)性

新課程的知識(shí)點(diǎn)不僅包括元件的形體表達(dá)，還包括圖形的表達(dá)。通過標(biāo)準(zhǔn)元件文字符號(hào)、圖形符號(hào)和繪圖基本方法要點(diǎn)的講解，逐步提高學(xué)生認(rèn)識(shí)元件和識(shí)讀相關(guān)圖形的能力，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。教研組的教師主要來源于原機(jī)械制圖專任教師或者電氣工程專業(yè)課教師，前者由于教學(xué)慣性，往往過于注重制圖基本知識(shí)點(diǎn)的講授，后者由于對(duì)本學(xué)科所有課程缺乏全面了解，無法做到講授課程與后續(xù)專業(yè)課程在系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)方面的漸進(jìn)關(guān)系。

從目前教學(xué)實(shí)際執(zhí)行情況來看，電氣元件識(shí)圖這一環(huán)節(jié)解決得比較好，而識(shí)讀較復(fù)雜的機(jī)械圖或者電氣圖這一環(huán)節(jié)比較差，通過徒手或計(jì)算機(jī)繪制完整的機(jī)械圖或電氣圖更差。其原因主要有以下2點(diǎn)：①在學(xué)習(xí)元件的過程中注重元件本身的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示，未強(qiáng)調(diào)其在機(jī)械圖或者電氣圖中的應(yīng)用功能和表示方法；②由于總學(xué)分限制，課堂上對(duì)較復(fù)雜的機(jī)械圖或者電氣圖的綜合案例講述較少，缺乏讀圖和制圖的系統(tǒng)綜合訓(xùn)練。

1.2 強(qiáng)調(diào)獨(dú)立性而忽視交叉性

雖然新課程是將機(jī)械制圖與電氣制圖融合為一門獨(dú)立的課程進(jìn)行教學(xué)，但由于是兩個(gè)專業(yè)的教師分開教學(xué)，在授課風(fēng)格和內(nèi)容接續(xù)貫通上并沒完全融合，缺乏連續(xù)性；或者是由其中某一個(gè)專業(yè)教師完全承擔(dān)，受教師所在專業(yè)和所掌握知識(shí)領(lǐng)域的限制，造成授課知識(shí)點(diǎn)有一定側(cè)重；

由于上述原因，我們發(fā)現(xiàn)，這很容易造成新課程與其他關(guān)聯(lián)度很大的課程在知識(shí)點(diǎn)上有所脫節(jié)，因此無法達(dá)到該課程在電氣專業(yè)整個(gè)課程體系中的承前啟后的作用。

1.3 強(qiáng)調(diào)理論性而忽視實(shí)踐性

機(jī)械制圖與電氣制圖本身的課程性質(zhì)就決定這門課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。教學(xué)大綱規(guī)定的2個(gè)學(xué)分都為課堂教學(xué)方式，沒有設(shè)置專門的實(shí)踐環(huán)節(jié)，這是由于學(xué)分少，課程講授任務(wù)重造成的?？紤]到本課程是在大二修完，而專業(yè)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程大多安排在大三和大四階段，在時(shí)間上有一定的脫節(jié)。

如何在課程講授過程中增加實(shí)踐環(huán)節(jié)是一個(gè)重要的問題。同時(shí)，隨著時(shí)代和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的制圖不再局限于紙上徒手繪制，電腦設(shè)計(jì)與作圖也是電氣工程專業(yè)學(xué)生需要掌握的技術(shù)。另外，部分學(xué)生的空間想象力不足，對(duì)實(shí)物和模型的想象能力不夠，在抽象與實(shí)物的轉(zhuǎn)化中難以順利對(duì)應(yīng)，這也是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，需要實(shí)踐環(huán)節(jié)來修正補(bǔ)充。

因此，加強(qiáng)必要的實(shí)踐教學(xué)，不僅能夠滿足課程本身知識(shí)點(diǎn)講授和學(xué)習(xí)的要求，也能更進(jìn)一步能夠滿足社會(huì)對(duì)實(shí)踐性電氣工程專業(yè)人才的需求。

1.4 新老制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之間的差異與困惑

新頒布的相關(guān)國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原有的制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了較多改動(dòng)，存在不少差異。一些教材仍舊沿用上個(gè)世紀(jì)的老標(biāo)準(zhǔn)，甚至出現(xiàn)新舊圖形符號(hào)或者文字符號(hào)混用的現(xiàn)象，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大的不便甚至造成困惑。

機(jī)械制圖方面，例如GB/T 4457.4-1984與GB/T 4457.4-2002，前者規(guī)定8種線型，后者規(guī)定9種線型，增加了“02.2粗虛線”；前者列出“一般應(yīng)用示例”28個(gè)，后者列出“一般應(yīng)用示例”52個(gè)，增加了24個(gè)示例，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。又如GB/T 4458.1-1984與GB/T 4458.1-2002，后者取消了“旋轉(zhuǎn)視圖”，該視圖的功能用“斜視圖”代替；增加了“向視圖”；增加了“局部視圖”用第三角畫法配置的表示形式，可用于物體對(duì)稱結(jié)構(gòu)和不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的表示；“斜視圖”中的文字說明“旋轉(zhuǎn)”二字用圖形符號(hào)替代；增加了幾種特定表示法--纖維方向和軋制方向；假想線由粗實(shí)線改用細(xì)實(shí)線(01.1線型)繪制，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由細(xì)實(shí)線改用粗實(shí)線(01.2線型)繪制等。

電氣制圖方面，GB/T 4728-2008與GB/T 4728-2000相比，增加了一些新的符號(hào)如S01413多功能開關(guān)器件、S01454復(fù)合開關(guān)、S01462鏡像觸點(diǎn)等，并且所有符號(hào)均按專業(yè)進(jìn)一步分類，較舊版增加多項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)廢除了一些舊的符號(hào)如S00306繼電器線圈、S01367慣性開關(guān)等。同時(shí)新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文字符號(hào)做了較大的改動(dòng)，主要包括功能單元、測(cè)量變送器、傳感器、電容器、發(fā)熱器件、熱元件、發(fā)電機(jī)、信號(hào)器件、模塊繼電器、變壓器調(diào)壓器等元器件等。

2 采取的對(duì)策分析

針對(duì)教學(xué)過程中遇到的以上困境，“電氣工程制圖”教研組探討了解決方案，主要包括如下3點(diǎn)：

(1)提高任課教師的綜合能力。任課教師需要不斷充實(shí)自己，具備扎實(shí)而全面的專業(yè)知識(shí)，不局限于自己的研究方向和擅長(zhǎng)領(lǐng)域。要求原機(jī)械制圖教學(xué)背景的任課教師系統(tǒng)地旁聽電氣專業(yè)課程，豐富擴(kuò)大自己的電氣專業(yè)知識(shí)面；原電氣工程專業(yè)教師閱讀并旁聽機(jī)械相關(guān)課程，加深對(duì)機(jī)械部分的理解。同時(shí)教研組還定期舉行學(xué)習(xí)討論，交流學(xué)習(xí)心得。經(jīng)過幾輪的課程教學(xué)，每位任課教師對(duì)新課程所有教學(xué)內(nèi)容都有深入的理解，體現(xiàn)出對(duì)整個(gè)課程的較強(qiáng)把控能力。

(2)熟悉與相關(guān)課程之間的關(guān)系。對(duì)電氣工程專業(yè)所有與“圖”有關(guān)的課程及其知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)知，并了解這些知識(shí)點(diǎn)的授課學(xué)期，在講課過程中注意到這些課程之間的聯(lián)系。例如，與“電氣設(shè)備”課程知識(shí)點(diǎn)之間的交叉性、與“電力工程”、“電路”等課程知識(shí)點(diǎn)之間的銜接和相關(guān)性等；又如，教學(xué)過程中引用已講授課程“大學(xué)物理”“電路”等課程中的案例來講授制圖基礎(chǔ)知識(shí)，或者引用后續(xù)專業(yè)課程的案例來講授綜合識(shí)圖，建立與前期課程和后續(xù)相關(guān)課程之間的繼承關(guān)系。通過合理安排教學(xué)內(nèi)容，融會(huì)貫通詳略得當(dāng)，進(jìn)一步全面提升本課程在整個(gè)電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案設(shè)置中的作用。

(3)增加課后實(shí)踐環(huán)節(jié)。受課堂教學(xué)時(shí)間的限制，在僅有的2個(gè)學(xué)分課堂教學(xué)過程中增加實(shí)踐環(huán)節(jié)并不現(xiàn)實(shí)。因此要求學(xué)生通過課后自學(xué)掌握新舊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的不同和AutoCAD軟件的使用，并安排采用AutoCAD設(shè)計(jì)與繪制典型圖例作為課后作業(yè)，既鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)際動(dòng)手能力，又達(dá)到了復(fù)習(xí)課堂講授知識(shí)點(diǎn)的作用。為提高學(xué)生自學(xué)效果，在最終考核成績(jī)中平時(shí)成績(jī)占20%-30%，而這些課后實(shí)踐作業(yè)的完成效果和AutoCAD軟件的掌握程度將作為平時(shí)成績(jī)的重要打分依據(jù)。

3 教學(xué)模式改革的思考與實(shí)踐

對(duì)于工科學(xué)生來說，提高學(xué)習(xí)能力要比記住某些孤立的知識(shí)點(diǎn)重要得多。對(duì)于本課程而言，掌握識(shí)圖和制圖的技巧和能力要比掌握?qǐng)D形符號(hào)和文字符號(hào)重要得多。通過多輪授課，教研組發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方法，僅通過課堂口頭講解、黑板板書、布置作業(yè)等方式，教學(xué)效果并不好。因?yàn)椴捎眠@些傳統(tǒng)的教學(xué)方式，忽略了學(xué)生的能動(dòng)性、缺少與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)的機(jī)會(huì)、難以把握學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和興趣，無法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

本著“以學(xué)生為本”的原則，在教學(xué)中教研組嘗試了多種課堂教學(xué)模式，雖然效果還沒有達(dá)到預(yù)期，但在嘗試過程中看到了學(xué)生在思維和行動(dòng)上的改變，體會(huì)到學(xué)生的興趣和主動(dòng)性的發(fā)揮。

3.1 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的教學(xué)形式

為了端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，教研組以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的形式，增加了課堂專題討論和測(cè)試，并提供試題資源和標(biāo)準(zhǔn)答案。就某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者某一圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，以小組或個(gè)人為單位，將任務(wù)分配到每個(gè)人，讓學(xué)生帶著確切的任務(wù)聽課，并在課后通過與其他學(xué)生協(xié)作共同完成具體任務(wù)，在后續(xù)課堂上專門留有時(shí)間進(jìn)行公開成果匯報(bào)或測(cè)試。這樣可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，給學(xué)生壓力，鼓勵(lì)他們認(rèn)真聽課和思考，從而提高課堂效率。

在課后完成任務(wù)的過程中，需要學(xué)生進(jìn)行資料的搜集整理與學(xué)習(xí)消化，并自己動(dòng)手完成，這樣的學(xué)習(xí)不單使學(xué)生實(shí)現(xiàn)將知識(shí)由外到內(nèi)的轉(zhuǎn)移和傳遞，更是主動(dòng)構(gòu)建自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的過程，通過自學(xué)到的新經(jīng)驗(yàn)和上課獲得的知識(shí)的相互作用，充實(shí)和豐富了其知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力，同時(shí)在和其他同學(xué)的協(xié)作交流中進(jìn)一步鍛煉強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

3.2 采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在這種教學(xué)模式下，至少能獲得如下改進(jìn)：

(1)課堂內(nèi)的寶貴時(shí)間，學(xué)生能夠更專注于主動(dòng)的基于任務(wù)的學(xué)習(xí)，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

(2)教師不再占用所有的課堂時(shí)間來講授，部分內(nèi)容需要學(xué)生在課后完成自主學(xué)習(xí)，他們通過看視頻講座、閱讀教材和參考書、學(xué)習(xí)電子課件，以及面對(duì)面或者在網(wǎng)絡(luò)上與別的學(xué)生討論交流。教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學(xué)生的需要和促成他們的個(gè)性化學(xué)習(xí)，也就有更多的時(shí)間與每個(gè)學(xué)生交流，其目標(biāo)是為了讓學(xué)生通過實(shí)踐獲得更真實(shí)的學(xué)習(xí)。

教研組嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，已經(jīng)提煉制定了十多個(gè)獨(dú)立的適合翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過初步的嘗試，雖然教學(xué)效果還未很好的體現(xiàn)，但卻極大的提高了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)參與度。

3.3 采用慕課和微課的輔助教學(xué)模式

慕課和微課是新的教學(xué)模式，也是現(xiàn)有教學(xué)模式的有效補(bǔ)充。在采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式之后，2學(xué)分的課堂講授時(shí)間受到更大的擠壓，一些非重要的知識(shí)點(diǎn)無法在課堂上一一講授，同時(shí)一些重要的知識(shí)難點(diǎn)也無法多次重復(fù)講解，因此在講課過程中，教研組借鑒慕課和微課的教學(xué)理念，將授課知識(shí)點(diǎn)錄制成視頻放于網(wǎng)絡(luò)上，為學(xué)生在課堂之外提供了一種有效的輔助學(xué)習(xí)方式。學(xué)生可以根據(jù)各自上課學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的程度和課后任務(wù)，選擇性的通過網(wǎng)絡(luò)視頻資源進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)或者復(fù)習(xí)，達(dá)到了很好的效果。

4 結(jié)語

本文介紹了新開設(shè)的“電氣工程制圖”課程遇到的因境及我們采取的解決對(duì)策，一系列的教學(xué)改革極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。許多高年級(jí)學(xué)生反饋：傳說中的很難的電氣專業(yè)課程現(xiàn)在感到并不難，這與學(xué)習(xí)“電氣工程制圖”課程時(shí)在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)上的鋪墊有很大的關(guān)系。已經(jīng)走上電力企業(yè)工作崗位的學(xué)生反饋：我們一上崗不需要培訓(xùn)就能基本上看懂詳細(xì)的圖紙，而且還能指出其中一些不規(guī)范之處，帶我們的師傅都感到吃驚。

新教學(xué)模式采用學(xué)生“自主式”學(xué)習(xí)代替教師“灌輸式”教學(xué)，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和認(rèn)知能力。學(xué)生的反饋信息鼓舞著教研組的教師不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，繼續(xù)探索，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的同時(shí)，更大程度地發(fā)揮“電氣工程制圖”課程在整個(gè)電氣工程專業(yè)課程體系中承上啟下的作用。

[1] 向文華, 王青林. 《機(jī)械識(shí)圖與電氣制圖》的教學(xué)反思[J]. 北京: 電子世界, 2013(9): 153-154.

[2] 張旗. 《電氣制圖與CAD》課程一體化教學(xué)探索[J]. 北京: 中國(guó)電力教育, 2008(15): 119-120.

[3] 劉皓明, 趙恒文. 電氣工程制圖[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2011年3月.

[4] 李學(xué)京. 機(jī)械制圖和技術(shù)制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)用指南[M]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013年6月.

[5] 全國(guó)電氣文件編制和圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 電氣制圖及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2001年4月.

[6] 全國(guó)電氣文件編制和圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2001年4月.

[7] 全國(guó)電氣信息結(jié)構(gòu)文件編制和圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009年11月.

Integrated Teaching Mode for Electrical Engineering Drawing Course

LIU Hao-ming, QIN Zhan-sheng, MEI Fei

(CollegeofEnergyandElectricalEngineering,HohaiUniversity,Nanjing211100,China)

Reading and drawing diagrams are the necessary professional skills to undergraduate students who major in electrical engineering. Restricted by the requirement of total academic credits the Mechanical Drawing course is integrated with the Electrical Drawing Course as a new course: Electrical Engineering Drawing. Problems occurred during the teaching of the new course are analyzed. Effective solutions are put forward and various feasible teaching modes are further discussed. Through the teaching reform and practice, certain expected effects are obtained.

electrical engineering drawing; course integration; teaching

2015-09-26;

2015-10-14

劉皓明(1977-)，男，博士，副教授，主要從事電氣工程教學(xué)和電力系統(tǒng)自動(dòng)化研究工作， E-mail：liuhaom@hhu.edu.cn

TM02

A

1008-0686(2016)04-0036-04