基于“工作室”平臺的機械制圖模型庫建設

李桂玲　張雨

摘 要：基于“機電創客聯盟工作室”平臺，組建學生團隊創建機械制圖電子模型和3D打印實物模型庫，將培養工作室學生的創新能力和建設課程教學資源融為一體，既豐富了機械制圖模型庫資源又鍛煉了工作室學生的識圖與繪圖的基本技能。

關鍵詞：工作室；機械制圖；模型庫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.028

在“大眾創新、萬眾創業”的背景下，當前社會對人才的創新性要求提到了顯著的高度，“創新來源于實踐”，機電行業對具有較強創新實踐能力的要求更高[1]。為培養具有一定創新意識和實踐創新能力的機電專業創新型人才，師生共同創辦了機電創客聯盟工作室，校企共建3D打印工作室，為培養創新型技能人才搭建了綜合平臺。本文探討了基于機電創客聯盟、3D打印工作室等創新平臺，組建學生團隊創建機械制圖三維電子模型和3D打印實物模型庫，將創新教育與課程建設相結合，實現創新能力培養和課程資源建設雙贏。

1 機械制圖教學現狀及存在的問題

機械制圖是機電類專業必修的一門技術性很強的技術基礎課程，重點培養學生的空間想象力、識讀和繪制零部件工程圖的能力，對其后續專業課程的學習、課程設計及從事相關專業工作準備必要的基礎知識和技能。課程設置在大一，學生缺乏實際經驗和工程觀念，不了解工程圖樣的重要性，在教學中沿用傳統的教材、教學計劃和模式相對固化，學生的圖形表達、實踐能力及工程意識的培養欠缺；對于如何將空間物體的形狀大小反映在二維圖紙上或者根據二維圖形想象空間物體的形狀，學生更是摸不著頭腦，空間想象力的缺乏使學生逐漸失去學習興趣。隨著高職院校人才培養方案的改革，機械制圖課程學時縮減，傳統的掛圖、實物模型的教學局限性凸顯，不利于學生培養空間想象能力和空間思維能力，并且整個教學過程枯燥無味，缺乏互動，教學效果不好。利用三維設計軟件CAXA實體設計，創建與教材和習題集配套的模型庫對于學生的自主學習和培養空間想象力有很大幫助。

2 工作室模式

工作室教學模式是提高教學質量、提高學生零距離就業率的教學模式，采用“課堂—工作室—企業”的漸進模式，從少數學生參與工作室，直至帶動整個專業的教學模式改革。選拔課堂表現優秀的學生加入工作室，參與工作室項目設計研發和或工作室與企業合作的項目，將真實項目引入課堂，將課堂所學與項目實踐相結合，拓展學生參與實踐的渠道，提高學生的學習能力。基于“機電創客聯盟、3D打印工作室”平臺，組建學生團隊完成機械制圖模型庫的建立，既檢驗了學生課堂學習的學習成效，又鍛煉了學生的動手實踐能力。

3 機械制圖模型庫的建設

3.1 模型庫的架構

根據模型類別分為機械制圖組合體模型、機械零部件模型及工作動畫、創新設計模型等三類。根據模型的形式分為電子模型和3D打印模型。其中械制圖組合體模型以機械制圖習題集配套模型為主，并將部分負責模型3D打印出來，用于測繪實訓載體；機械零部件模型以12-16個零件組成的部件為主，完成建模、裝配和動畫制作；創新設計模型以工作室創新設計為依托，開展學生自主創新設計、創新競賽命題設計、企業項目設計等，師生組成項目設計團隊開展研究。

3.2 模型庫建設過程

組建學生團隊，以大二、大三學生為主，大二學生主要完成機械制圖習題集配套模型庫和機械零部件模型；大三學生具有一定的綜合實訓能力，完成創新設計作品的設計、三維模型和3D打印。

機械制圖習題集配套組合體模型根據物體結構難易程度，分配給小組成員等量的任務，在建模過程中，每周總結一次，根據學生完成的模型及遇到的問題，教師給予指導。如CAXA實體設計三維設計軟件的規范使用，特征命令的選用，模型的可編輯性等重點知識進行集中講授，提高學生的三維建模能力。通過完成機械制圖習題集模型庫，學生的建模速度、對物體的結構分析能力有了很大提升。

機械零部件模型及工作動畫重點是零部件裝配關系、技術要求、動畫原理等，在模型庫建設中，學生對于裝配關系、零件結構設計原理、工作動畫不熟悉，通過機械設計與實踐課程的教學以及教師的指導，能準確處理零部件之間的裝配，正確制作工作動畫，并能利用三維設計軟件生成零部件二維工程圖。

創新設計模型以工作室創新活動為依托，開展學生自主創新設計、創新競賽命題設計、企業項目設計等，學生團隊制定設計方案，實施方案，作品結果，教師定期指導，幫助學生解決遇到的難點。承接的企業項目設計，教師為主導，學生參與的方式，根據項目情況分配給學生任務，讓學生熟悉企業項目的流程、分析和解決技術問題的方式方法。通過創新設計項目，讓學生利用所學知識與實際生活、實際生產結合起來，用創新的思維發現和解決問題。

3.3 模型庫的應用

通過教師對電子模型的結構拆分、組成演示，學生在組合體三視圖讀圖部分接受更快，對建立空間想象力有很大的幫助。將機械零部件模型用于機械制圖和機械設計課堂，學生對零部件之間的裝配關系有了清楚的認識，通過動畫演示，了解部件的工作過程，更直觀的反應了零部件的結構和功能。創新設計模型和3D打印模型的應用對于學生的創新設計興趣有很大提高，吸引更多的學生加入工作室。

4 結束語

根據機械制圖課程的實踐要求，建立模型庫來彌補現有實訓資源缺乏的不足，為微課、慕課的建設提供電子模型資源，擴大了信息資源的范圍。以“工作室”為平臺，讓學生獨立承擔項目，進一步提高了學生的計算機軟件的使用熟練度，同時也鍛煉了學生的工作能力。融合3D打印技術，創建3D模型庫，將3D打印技術融合到產品設計中，學生掌握了3D打印技術，對于創新設計有了很大幫助。

參考文獻：

[1]路甬祥.從制造大國走向創造強國：未來20年中國機械工程自主創新之路[J].機械研究與應用，2009，22（01）：1-3.

[2]楊東超，田凌，申永勝.基于快速成型原理的實物模型制作系統[J].工程圖學學報，2011，32（04）：70-73.

[3]續丹.“3D機械制圖”教學中提高學生讀圖能力的實踐與思考[J].圖學學報，2012，33（06）：124-129+97.

課題項目：本文系河北省職業教育科學研究規劃課題“基于機電創新平臺的高職機械制圖核心課程的建設與研究”（課題編號：JYZ17081）的階段性成果。

作者簡介：李桂玲（1984-），女，河北衡水人，碩士研究生，講師，研究方向：機電一體化技術。