基于三維圖樣技術(shù)的應(yīng)用型本科《機(jī)械制圖》教學(xué)改革探索

呂程

摘 要：詳細(xì)分析了目前機(jī)械制圖課程教學(xué)中存在的主要問題，以及工程中產(chǎn)品信息定義技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而以行業(yè)需求為導(dǎo)向，結(jié)合三維圖樣技術(shù)，探討了應(yīng)用型本科機(jī)械制圖課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式等的改革方案，從而改善教學(xué)效果，提升學(xué)生的專業(yè)制圖技能，滿足企業(yè)不斷發(fā)展的技術(shù)需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖 三維圖樣技術(shù) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（b）-0198-02

機(jī)械制圖是機(jī)械類本科教育中非常重要的一門課[1]。工程圖紙是生產(chǎn)制造作業(yè)中不可或缺的重要信息依據(jù)，也是交流設(shè)計(jì)思想的信息載體，因此，機(jī)械制圖是每個(gè)機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須熟練掌握的實(shí)用性技能。隨著科技發(fā)展，機(jī)械制圖手段的數(shù)字化程度也在不斷提高。由于機(jī)械制圖是一門傳統(tǒng)的專業(yè)課程，因此，很多學(xué)校一直沿用原有的教材與教學(xué)方法，沒有充分利用數(shù)字化教學(xué)手段改善教學(xué)效果，也沒有根據(jù)行業(yè)需求及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容改革教學(xué)方式，致使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)技能落后于企業(yè)不斷提高的技術(shù)需求，與應(yīng)用型本科教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

本文詳細(xì)分析機(jī)械制圖課程目前存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)人才需求，充分考慮課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提出了基于三維圖樣技術(shù)的機(jī)械制圖課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式等方面的具體改革方案，旨在幫助學(xué)生更容易的理解復(fù)雜實(shí)體模型的幾何投影原理，提高空間想象能力，建立更加完整的知識(shí)應(yīng)用體系。

1 機(jī)械制圖課程現(xiàn)階段存在的主要問題

（1）教材內(nèi)容基礎(chǔ)陳舊與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié)。大多數(shù)教材中使用的實(shí)例有較高程度的重復(fù)，而零件圖及裝配圖繪制部分的實(shí)例并無與制造業(yè)中常見的機(jī)床、機(jī)器人等相關(guān)的實(shí)例。教材的內(nèi)容主要面向二維工程圖的繪制。而在企業(yè)中，三維圖樣正在逐步替代二維工程圖，在航空航天等領(lǐng)域已有很多企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全三維無紙化生產(chǎn)。因此，僅培養(yǎng)學(xué)生二維工程圖的繪制與讀圖能力已經(jīng)無法滿足企業(yè)快速發(fā)展的技術(shù)需求。

（2）缺少生動(dòng)形象的教學(xué)手段。機(jī)械制圖是一門講解投影原理，通過繪制二維圖表達(dá)三維實(shí)體的課程。目前教師主要通過課件中的圖片結(jié)合教學(xué)模型進(jìn)行投影原理的講解，但圖片無法生動(dòng)、形象、全面的表達(dá)空間立體，教學(xué)模型由于尺寸較小在課堂上無法將模型的結(jié)構(gòu)形態(tài)按照具體的投影方向展示給所有的學(xué)生，由于缺少直觀清晰的投影效果展示，學(xué)生難以理解投影原理，難以借助空間想象力繪制投影視圖，教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，多數(shù)學(xué)生對(duì)該課程缺乏興趣。

（3）實(shí)踐訓(xùn)練形式單調(diào)乏味效果不佳。機(jī)械制圖課程往往通過大量的作業(yè)練習(xí)來幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)提高繪圖能力，增加了學(xué)生與教師雙方的壓力，且效果往往不理想。而對(duì)于實(shí)物測(cè)繪的訓(xùn)練，常安排在機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)束之后，與機(jī)械制圖課程教學(xué)脫節(jié)，因此，無法及時(shí)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的工程實(shí)用性，難以及時(shí)通過實(shí)際操作增加學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（4）考核方式單調(diào)缺乏相關(guān)能力的檢驗(yàn)。機(jī)械制圖是機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及到幾何投影相關(guān)的理論知識(shí)，因此，多數(shù)學(xué)校依然采用傳統(tǒng)的試卷考核學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。這種考核方式?jīng)]有充分考慮到該項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中的變化，考核內(nèi)容及方式并不能全面檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)企業(yè)所需相關(guān)技術(shù)是否已熟練掌握。

2 基于三維圖樣的教學(xué)方式改革

（1）教材內(nèi)容的改進(jìn)。由于越來越多的企業(yè)正在逐漸實(shí)現(xiàn)全三維的無紙化生產(chǎn)，因此，機(jī)械制圖的教材中也應(yīng)增加一到兩章的關(guān)于三維圖樣技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)應(yīng)結(jié)合“中國制造2025”面向自動(dòng)化、智能化制造業(yè)的實(shí)際應(yīng)用需求，介紹三維圖樣技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、工業(yè)背景、基本概念、相關(guān)國際國家標(biāo)準(zhǔn)、三維圖樣的模型表達(dá)方式、三維圖樣標(biāo)注方法、支持三維圖樣設(shè)計(jì)的軟件及基本操作，對(duì)接行業(yè)發(fā)展需求，增加學(xué)生在后續(xù)工作中的競爭力。

（2）教學(xué)方式的改進(jìn)。為改變機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容枯燥，增加實(shí)物投影效果的可視性，加深學(xué)生對(duì)投影原理的直觀認(rèn)識(shí)與深入理解，在理論教學(xué)中結(jié)合CAD技術(shù)[2-4]，于UG軟件環(huán)境下結(jié)合教學(xué)內(nèi)容建立典型的三維模型，通過對(duì)三維模型的旋轉(zhuǎn)等操作展示不同角度的模型顯示效果，模擬實(shí)物幾何投影視圖的形成過程，幫助學(xué)生理解投影的原理，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力，增加課程的趣味性，降低課程的學(xué)習(xí)難度。同時(shí)，可以使學(xué)生提前熟悉后續(xù)CAD/CAM課程的軟件環(huán)境，了解不同課程間的關(guān)聯(lián)性。

（3）實(shí)踐訓(xùn)練方案的改進(jìn)。實(shí)踐訓(xùn)練以鞏固教學(xué)內(nèi)容，將理論應(yīng)用于實(shí)踐與企業(yè)需求對(duì)接為目標(biāo)。因此，可將實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)分為三個(gè)部分：手繪二維工程圖、計(jì)算機(jī)繪制二維圖以及三維圖樣設(shè)計(jì)。手繪二維工程圖幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論，計(jì)算機(jī)繪制二維圖以及三維圖樣設(shè)計(jì)則面向應(yīng)用，訓(xùn)練學(xué)生熟練掌握數(shù)字化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，滿足企業(yè)對(duì)應(yīng)用型本科人才的技術(shù)需求。各環(huán)節(jié)采用分組的方式，完成典型機(jī)械產(chǎn)品的測(cè)繪。教師應(yīng)多以目前工程中常見的機(jī)床、機(jī)器人等機(jī)械產(chǎn)品的零件與裝配體為例，及時(shí)引進(jìn)與行業(yè)發(fā)展最新動(dòng)向相關(guān)的工程實(shí)例，建立教學(xué)與工程應(yīng)用之間的緊密聯(lián)系。增加測(cè)繪實(shí)踐訓(xùn)練，減少傳統(tǒng)作業(yè)練習(xí)。

（4）考核方式的改進(jìn)。考核是對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)技能掌握情況的最直觀有效的檢驗(yàn)方式。為全面考察學(xué)生的制圖基礎(chǔ)以及對(duì)先進(jìn)制圖技術(shù)的掌握程度，將機(jī)械制圖的考核方式由傳統(tǒng)的試卷考試改為模塊化的考試。考試具體包括筆試模塊、機(jī)試模塊與課程研究模塊。筆試模塊考察學(xué)生對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)、基本知識(shí)原理的掌握程度；機(jī)試模塊考察學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)熟練使用企業(yè)廣泛應(yīng)用的CAD軟件完成工程圖繪制的能力；課程研究模塊以報(bào)告的方式考察學(xué)生對(duì)當(dāng)前工業(yè)中采用的制圖手段與技術(shù)的了解以及對(duì)先進(jìn)制圖技術(shù)未來發(fā)展方向的把握程度，提前了解企業(yè)未來發(fā)展的技術(shù)需求。

3 機(jī)械制圖能力培養(yǎng)新思路的探索

機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)一年級(jí)的基礎(chǔ)課程、學(xué)位課程，所學(xué)的制圖知識(shí)技能是工程實(shí)踐中最為基礎(chǔ)但也非常重要的技能。機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)周期一般為兩個(gè)學(xué)期，課程結(jié)束后，除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)要求繪制工程圖紙之外，基本無后續(xù)的與其他課程結(jié)合的應(yīng)用。由于課程結(jié)束后很多學(xué)生長時(shí)間不進(jìn)行繪圖相關(guān)訓(xùn)練，導(dǎo)致繪圖知識(shí)被遺忘、繪圖技能退步。因此，應(yīng)改變傳統(tǒng)教學(xué)中課程結(jié)束即完成培養(yǎng)目標(biāo)的思路，將對(duì)學(xué)生制圖技能的培養(yǎng)貫穿整個(gè)本科教育階段，在不同的階段與相應(yīng)的專業(yè)課程相結(jié)合，從而對(duì)學(xué)生的各類專業(yè)技能進(jìn)行系統(tǒng)性的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 石玲，呂金麗.工程制圖教學(xué)模式改革的探索[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，32（5）：154-158.

[2] 唐仁奎，廖麗.CAD軟件技術(shù)在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2016，3（34）：164-165.

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[4] 孟祥麗，孫瑩，徐生明.關(guān)于《機(jī)械制圖》與CAD課程整合教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015（11）：160-161.