“电气工程制图”课程的融合教学模式

刘皓明， 秦战生， 梅 飞

(河海大学 能源与电气学院， 江苏 南京 211100)

“电气工程制图”课程的融合教学模式

刘皓明， 秦战生， 梅 飞

(河海大学 能源与电气学院， 江苏 南京 211100)

识图与画图是电气工程专业本科生必备的专业技能，受总学时要求的限制，我校将“机械制图”与“电气制图”两门课程融合为一门新课程：“电气工程制图”。本文分析了“电气工程制图”课程教学中所遇到的问题，提出了有效的解决方案，进一步探讨了各种可行的教学模式，通过教学改革和实践，取得一定的预期效果。

电气工程制图；课程融合；教学

0 引言

图形是电气工程专业人才的一门基本语言，也是一种表达方式。电气工程及其自动化专业的大学本科生在四年的学习过程中会涉及到较多与“图”相关的课程，例如：“机械制图”、“电路理论”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“自动控制原理”等。这些课程在识图或制图上有很大的关联性，且在电气工程专业教学中，其学分占总学分比重较大。归结起来这些课程可分为两类：一类属于电气识图类，包括多门相关的电气专业课程，它们在知识点上具有很强的相关性，甚至存在一定的重叠交叉，但在图形符号的标识上并不统一；另一类属于机械工程制图类。虽然这类机械图和电气图在图形符号和文字符号等方面存在较大的区别，但在制图规则、图元表示、识图方法等方面具有一定的共性。

我校电气工程及其自动化专业2008版人才培养方案中率先取消了3个学分的“机械工程制图”课程，设立了2个学分的“电气工程制图”课程，将机械图和电气图进行融合，既降低总学分减轻了学生的学习负担，又期望能够通过这一改革系统地为学生讲授“图”的理论知识和应用技巧。通过一系列的课程合理性论证，提出了相应的教学思路，经过实践，取得了一定的改革效果。

1 教学内容障碍分析

新开设的“电气工程制图”课程，其内容是机械制图和电气制图两部分的有机融合。其中，机械制图部分大约1个学分，内容主要包括制图基本知识、正投影法、机件表达方法、零件图和装配图等。电气制图部分也是1个学分，主要包括识图基本知识、国家最新标准图形符号和文字符号、电气图表示方法以及电气技术领域三类典型图的识读技巧(电力系统图、电气控制图和电子电路图)。

通过对该课程内容的学习，学生能够掌握机械制图的基本原理和方法，掌握阅读电气工程图的基本方法和技巧，能正确使用绘图工具和仪器进行徒手作图，同时拓宽知识面，学会阅读符合最新国家标准的电气工程图，并能通过徒手或计算机方式初步设计各类工程图纸，为从事电气工程相关领域的工作打下一定的基础。

在新课程讲授过程中，由于下述的各种原因，教学遇到一些困境。

1.1 强调基础性而忽视渐进性

新课程的知识点不仅包括元件的形体表达，还包括图形的表达。通过标准元件文字符号、图形符号和绘图基本方法要点的讲解，逐步提高学生认识元件和识读相关图形的能力，从而为后续课程的学习打下坚实基础。教研组的教师主要来源于原机械制图专任教师或者电气工程专业课教师，前者由于教学惯性，往往过于注重制图基本知识点的讲授，后者由于对本学科所有课程缺乏全面了解，无法做到讲授课程与后续专业课程在系统知识点方面的渐进关系。

从目前教学实际执行情况来看，电气元件识图这一环节解决得比较好，而识读较复杂的机械图或者电气图这一环节比较差，通过徒手或计算机绘制完整的机械图或电气图更差。其原因主要有以下2点：①在学习元件的过程中注重元件本身的图形符号和文字符号表示，未强调其在机械图或者电气图中的应用功能和表示方法；②由于总学分限制，课堂上对较复杂的机械图或者电气图的综合案例讲述较少，缺乏读图和制图的系统综合训练。

1.2 强调独立性而忽视交叉性

虽然新课程是将机械制图与电气制图融合为一门独立的课程进行教学，但由于是两个专业的教师分开教学，在授课风格和内容接续贯通上并没完全融合，缺乏连续性；或者是由其中某一个专业教师完全承担，受教师所在专业和所掌握知识领域的限制，造成授课知识点有一定侧重；

由于上述原因，我们发现，这很容易造成新课程与其他关联度很大的课程在知识点上有所脱节，因此无法达到该课程在电气专业整个课程体系中的承前启后的作用。

1.3 强调理论性而忽视实践性

机械制图与电气制图本身的课程性质就决定这门课程具有较强的实践性。教学大纲规定的2个学分都为课堂教学方式，没有设置专门的实践环节，这是由于学分少，课程讲授任务重造成的。考虑到本课程是在大二修完，而专业的认识实习等实践课程大多安排在大三和大四阶段，在时间上有一定的脱节。

如何在课程讲授过程中增加实践环节是一个重要的问题。同时，随着时代和技术的发展，现在的制图不再局限于纸上徒手绘制，电脑设计与作图也是电气工程专业学生需要掌握的技术。另外，部分学生的空间想象力不足，对实物和模型的想象能力不够，在抽象与实物的转化中难以顺利对应，这也是一个教学难点，需要实践环节来修正补充。

因此，加强必要的实践教学，不仅能够满足课程本身知识点讲授和学习的要求，也能更进一步能够满足社会对实践性电气工程专业人才的需求。

1.4 新老制图国家标准之间的差异与困惑

新颁布的相关国家制图标准对原有的制图标准进行了较多改动，存在不少差异。一些教材仍旧沿用上个世纪的老标准，甚至出现新旧图形符号或者文字符号混用的现象，给学生的学习带来很大的不便甚至造成困惑。

机械制图方面，例如GB/T 4457.4-1984与GB/T 4457.4-2002，前者规定8种线型，后者规定9种线型，增加了“02.2粗虚线”；前者列出“一般应用示例”28个，后者列出“一般应用示例”52个，增加了24个示例，扩大了应用范围。又如GB/T 4458.1-1984与GB/T 4458.1-2002，后者取消了“旋转视图”，该视图的功能用“斜视图”代替；增加了“向视图”；增加了“局部视图”用第三角画法配置的表示形式，可用于物体对称结构和不对称结构的表示；“斜视图”中的文字说明“旋转”二字用图形符号替代；增加了几种特定表示法--纤维方向和轧制方向；假想线由粗实线改用细实线(01.1线型)绘制，网状结构由细实线改用粗实线(01.2线型)绘制等。

电气制图方面，GB/T 4728-2008与GB/T 4728-2000相比，增加了一些新的符号如S01413多功能开关器件、S01454复合开关、S01462镜像触点等，并且所有符号均按专业进一步分类，较旧版增加多项内容，同时废除了一些旧的符号如S00306继电器线圈、S01367惯性开关等。同时新的国家标准对文字符号做了较大的改动，主要包括功能单元、测量变送器、传感器、电容器、发热器件、热元件、发电机、信号器件、模块继电器、变压器调压器等元器件等。

2 采取的对策分析

针对教学过程中遇到的以上困境，“电气工程制图”教研组探讨了解决方案，主要包括如下3点：

(1)提高任课教师的综合能力。任课教师需要不断充实自己，具备扎实而全面的专业知识，不局限于自己的研究方向和擅长领域。要求原机械制图教学背景的任课教师系统地旁听电气专业课程，丰富扩大自己的电气专业知识面；原电气工程专业教师阅读并旁听机械相关课程，加深对机械部分的理解。同时教研组还定期举行学习讨论，交流学习心得。经过几轮的课程教学，每位任课教师对新课程所有教学内容都有深入的理解，体现出对整个课程的较强把控能力。

(2)熟悉与相关课程之间的关系。对电气工程专业所有与“图”有关的课程及其知识点进行系统的认知，并了解这些知识点的授课学期，在讲课过程中注意到这些课程之间的联系。例如，与“电气设备”课程知识点之间的交叉性、与“电力工程”、“电路”等课程知识点之间的衔接和相关性等；又如，教学过程中引用已讲授课程“大学物理”“电路”等课程中的案例来讲授制图基础知识，或者引用后续专业课程的案例来讲授综合识图，建立与前期课程和后续相关课程之间的继承关系。通过合理安排教学内容，融会贯通详略得当，进一步全面提升本课程在整个电气工程专业人才培养方案设置中的作用。

(3)增加课后实践环节。受课堂教学时间的限制，在仅有的2个学分课堂教学过程中增加实践环节并不现实。因此要求学生通过课后自学掌握新旧国家标准的不同和AutoCAD软件的使用，并安排采用AutoCAD设计与绘制典型图例作为课后作业，既锻炼了学生的自学能力和实际动手能力，又达到了复习课堂讲授知识点的作用。为提高学生自学效果，在最终考核成绩中平时成绩占20%-30%，而这些课后实践作业的完成效果和AutoCAD软件的掌握程度将作为平时成绩的重要打分依据。

3 教学模式改革的思考与实践

对于工科学生来说，提高学习能力要比记住某些孤立的知识点重要得多。对于本课程而言，掌握识图和制图的技巧和能力要比掌握图形符号和文字符号重要得多。通过多轮授课，教研组发现采用传统灌输式教学方法，仅通过课堂口头讲解、黑板板书、布置作业等方式，教学效果并不好。因为采用这些传统的教学方式，忽略了学生的能动性、缺少与学生进行互动的机会、难以把握学生的学习习惯和兴趣，无法激发学生主动学习。

本着“以学生为本”的原则，在教学中教研组尝试了多种课堂教学模式，虽然效果还没有达到预期，但在尝试过程中看到了学生在思维和行动上的改变，体会到学生的兴趣和主动性的发挥。

3.1 采用任务驱动法的教学形式

为了端正学生的学习态度，教研组以任务驱动法的形式，增加了课堂专题讨论和测试，并提供试题资源和标准答案。就某一个知识点或者某一图纸的设计与绘制，以小组或个人为单位，将任务分配到每个人，让学生带着确切的任务听课，并在课后通过与其他学生协作共同完成具体任务，在后续课堂上专门留有时间进行公开成果汇报或测试。这样可以增加学生学习的主动性，给学生压力，鼓励他们认真听课和思考，从而提高课堂效率。

在课后完成任务的过程中，需要学生进行资料的搜集整理与学习消化，并自己动手完成，这样的学习不单使学生实现将知识由外到内的转移和传递，更是主动构建自己的知识经验的过程，通过自学到的新经验和上课获得的知识的相互作用，充实和丰富了其知识结构和学习能力，同时在和其他同学的协作交流中进一步锻炼强化了团队意识。

3.2 采用翻转课堂教学模式

翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，至少能获得如下改进：

(1)课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于任务的学习，获得更好的学习效果。

(2)教师不再占用所有的课堂时间来讲授，部分内容需要学生在课后完成自主学习，他们通过看视频讲座、阅读教材和参考书、学习电子课件，以及面对面或者在网络上与别的学生讨论交流。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，也就有更多的时间与每个学生交流，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习。

教研组尝试采用翻转课堂的教学模式，已经提炼制定了十多个独立的适合翻转课堂的学习任务。通过初步的尝试，虽然教学效果还未很好的体现，但却极大的提高了学生的主动学习参与度。

3.3 采用慕课和微课的辅助教学模式

慕课和微课是新的教学模式，也是现有教学模式的有效补充。在采用任务驱动法和翻转课堂教学模式之后，2学分的课堂讲授时间受到更大的挤压，一些非重要的知识点无法在课堂上一一讲授，同时一些重要的知识难点也无法多次重复讲解，因此在讲课过程中，教研组借鉴慕课和微课的教学理念，将授课知识点录制成视频放于网络上，为学生在课堂之外提供了一种有效的辅助学习方式。学生可以根据各自上课学习知识点的程度和课后任务，选择性的通过网络视频资源进一步深入学习或者复习，达到了很好的效果。

4 结语

本文介绍了新开设的“电气工程制图”课程遇到的因境及我们采取的解决对策，一系列的教学改革极大提高了学生的学习兴趣。许多高年级学生反馈：传说中的很难的电气专业课程现在感到并不难，这与学习“电气工程制图”课程时在相关知识点上的铺垫有很大的关系。已经走上电力企业工作岗位的学生反馈：我们一上岗不需要培训就能基本上看懂详细的图纸，而且还能指出其中一些不规范之处，带我们的师傅都感到吃惊。

新教学模式采用学生“自主式”学习代替教师“灌输式”教学，提高了学生的实践能力和认知能力。学生的反馈信息鼓舞着教研组的教师不断总结经验和教训，继续探索，在提高学生学习效果的同时，更大程度地发挥“电气工程制图”课程在整个电气工程专业课程体系中承上启下的作用。

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[6] 全国电气文件编制和图形符号标准化技术委员会. 电气简图用图形符号标准汇编[M]. 北京: 中国电力出版社, 2001年4月.

[7] 全国电气信息结构文件编制和图形符号标准化技术委员会. 电气简图用图形符号国家标准汇编[M]. 北京: 中国标准出版社, 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

刘皓明(1977-)，男，博士，副教授，主要从事电气工程教学和电力系统自动化研究工作， E-mail：liuhaom@hhu.edu.cn

TM02

A

1008-0686(2016)04-0036-04