智能制造背景下如何提高中職生的制圖能力

石軍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著智能制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制圖課程內(nèi)容和教學(xué)模式已不能滿足智能制造對人才的需求，機(jī)械制圖教學(xué)改革勢在必行。分析了機(jī)械制圖教學(xué)改革的必要性，提出了三種融合策略，即教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械制圖與三維設(shè)計軟件的融合、教學(xué)模式采用線上教學(xué)與線下教學(xué)的融合、實(shí)踐教學(xué)采用綜合測繪與數(shù)字化設(shè)計相結(jié)合的教學(xué)模式，為智能制造背景下提高中職生制圖能力提供了改革思路。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 智能制造;機(jī)械制圖;CAD繪圖;融合教學(xué)

[中圖分類號]? G715? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）48-0056-02

一、機(jī)械制圖三融合教學(xué)的概念界定

（一）機(jī)械制圖

機(jī)械制圖是通過圖形來生動形象直觀表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)的形狀、物體的各部分規(guī)格大小、機(jī)械運(yùn)作的工作原理以及機(jī)械所具備的技術(shù)要求的一門學(xué)科。圖形內(nèi)容豐富，不僅包括圖像，還包括符號、文字以及數(shù)學(xué)文字等，通過圖像來傳達(dá)設(shè)計思想、制造的要求和相關(guān)技術(shù)等，這些都被稱為工程語言圖形[1]。1959年，我國開始制定機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，要求對圖紙所涉及的格式、文字、符號、畫線等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的表達(dá)，使表達(dá)的含義得到統(tǒng)一理解。由此可見，從“畫形”到“機(jī)械制圖”的關(guān)鍵是運(yùn)用畫法幾何中的投影理論作圖。

（二）三維CAD

CAD是Computer Aided Design的縮寫，翻譯為計算機(jī)輔助設(shè)計。通過計算機(jī)強(qiáng)大又快速的數(shù)值計算和圖形處理的功能，輔助工程技術(shù)人員對所創(chuàng)造的物體進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、工程制圖和數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用技術(shù)。三維CAD技術(shù)是指利用計算機(jī)三維CAD軟件對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維立體的建模。

（三）融合式教學(xué)

融合教學(xué)是指綜合學(xué)習(xí)，指教學(xué)活動中各種技術(shù)、媒體、人力資源的最佳組合和綜合應(yīng)用。在教學(xué)過程中，教師合理選擇學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方法、教學(xué)策略、教學(xué)方式、教學(xué)軟件等，因材施教的同時因地制宜針對具體的教學(xué)方案提出解決問題的教學(xué)策略，包括學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)策略、教學(xué)手段的整合。本文主要針對機(jī)械制圖三融合進(jìn)行探討一體化教學(xué)的具體方法，以達(dá)到提高中職生制圖能力的目的[2]。

二、機(jī)械制圖課程教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）教學(xué)內(nèi)容集中度不夠

機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容相比其他內(nèi)容較為繁重，教師針對教學(xué)內(nèi)容時間分配不夠合理，造成為了趕進(jìn)度一味地進(jìn)行口傳心授的方式，如此學(xué)生消化時間過短，無法接受新知識，沒辦法提升舉一反三的能力，久而久之成績下滑，對機(jī)械制圖這一門課程喪失信心。

（二）學(xué)生對機(jī)械制圖課程缺乏興趣

機(jī)械制圖技術(shù)性比一般課程要求要高，所以很多學(xué)生會因此產(chǎn)生畏難情緒，這也導(dǎo)致這個行業(yè)人才缺失，所以各個學(xué)校對機(jī)械制圖進(jìn)行課程分解，注重專業(yè)知識基礎(chǔ)的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的授課方法現(xiàn)在不能滿足學(xué)生對課程的需求，同時也無法適應(yīng)社會的需要。隨著社會的發(fā)展，課程的傳授方法應(yīng)該跟上時代需求，以便學(xué)生在未來進(jìn)入社會尋找工作時獲得核心競爭力。將三維CAD技術(shù)融入機(jī)械制圖課程的途徑有課堂介紹、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、顯示物理模型、顯示物理對象的動態(tài)工作過程、學(xué)習(xí)三維CAD軟件操作、解決專業(yè)技術(shù)問題，培養(yǎng)“三維建模”思維能力，應(yīng)用機(jī)械制圖知識。這幾種方法在教學(xué)過程中發(fā)揮著重要作用，歸納和綜合主要產(chǎn)生四種意義：促進(jìn)機(jī)械制圖課程教學(xué)的創(chuàng)新;激勵學(xué)生的興趣培養(yǎng);豐富學(xué)生的空間結(jié)構(gòu)創(chuàng)造力;提高學(xué)生的專業(yè)技能。

三、智能制造背景下機(jī)械制圖三融合教學(xué)策略

（一）傳統(tǒng)機(jī)械制圖與三維CAD相融合

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國制造業(yè)將走向智能制造，機(jī)械產(chǎn)品加工將走向高技術(shù)、高質(zhì)量、高精度的生產(chǎn)發(fā)展之路，這意味著對技能類型人才的培養(yǎng)提出了更嚴(yán)格的需求，更多的學(xué)生需要掌握更多的專業(yè)知識，需要有更高的技術(shù)素養(yǎng)。如何提高學(xué)生對知識靈活運(yùn)用的能力，提高操作技能的水平，是課堂教學(xué)中亟待解決的問題。在教學(xué)活動中，教學(xué)所使用的各種各樣的手段與教學(xué)方式、教學(xué)策略都至關(guān)重要。教師能夠?qū)虒W(xué)手段熟練、有效運(yùn)用，對于提高教學(xué)效果有事半功倍的效果。能力越強(qiáng)，教學(xué)手段的效果越顯著。因此，專業(yè)教師應(yīng)積極將機(jī)械制圖教學(xué)融入三維CAD中，以提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。

在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)中，主要是向?qū)W生展示一些固定的、相對簡單的物理模型，但較為復(fù)雜的裝配很難在課堂上充分展示給學(xué)生，而且由于物理模型往往很大，很難帶到課堂上，造成展示效果、講授效果大大降低。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在圖形與物體無法比較說明的情況下，分析從圖形中獲取物體的過程，很難激發(fā)學(xué)生的思維和想象力。將三維CAD建模知識融入教學(xué)過程中，利用投影的直接變換，可以解決這一問題。加強(qiáng)學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)專業(yè)與行業(yè)的對接。應(yīng)用三維CAD開發(fā)團(tuán)隊項(xiàng)目教學(xué)模式，是一條新的途徑。隨著三維CAD軟件功能越來越全面，操作越來越方便，手工繪圖的地位逐漸削弱。尺規(guī)手工繪圖過于傳統(tǒng)和繁瑣的機(jī)械制圖課程顯然不能滿足智能時代發(fā)展的實(shí)際需要。因此，引入三維CAD技術(shù)是教學(xué)探索創(chuàng)新改革的必然趨勢。

（二）線上教學(xué)微課的融合

隨著微課的廣泛應(yīng)用，機(jī)械制圖中的個別重難點(diǎn)知識可以壓縮到10～15分鐘，學(xué)生可以利用課間的時間對這些小視頻進(jìn)行反復(fù)觀看理解，同時這些視頻的多樣性更加能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此，這種教學(xué)方式更加受學(xué)生歡迎，進(jìn)而對機(jī)械制圖課程充滿興趣，能夠積極地對自己所學(xué)內(nèi)容補(bǔ)短板。在微課教學(xué)視頻中，通過PPT的方式，讓學(xué)生深刻理解典型零件尺寸標(biāo)注的一般規(guī)律，使學(xué)生加深對零件圖紙尺寸標(biāo)注的印象。不僅如此，學(xué)生還可以通過微課視頻制作的比賽，將自己所學(xué)習(xí)理解的內(nèi)容制作視頻，這樣可以更好地提高自身對課程的理解能力和圖形制作能力。

例如，制作球閥工作原理的微課，用bandicam軟件將錄音界面設(shè)置為全屏，打開麥克風(fēng);然后用軟件打開球閥模型，打開屏幕錄音，闡述球閥的工作原理，同時在軟件中顯示閥體啟閉的動態(tài)過程，或通過三維CAD軟件的透視功能可視化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，整個工作過程清晰明了。機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容以圖像、動畫、視頻等形式呈現(xiàn)，營造動靜結(jié)合、視聽結(jié)合的教學(xué)氛圍。知識信息以多種方式呈現(xiàn)，容易引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。由于學(xué)生的空間想象力有限，機(jī)械制圖課的積極性不高，部分學(xué)生感到機(jī)械制圖課學(xué)習(xí)困難，學(xué)生轉(zhuǎn)專業(yè)甚至退學(xué)。微課與三維CAD技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，不僅豐富了微課的內(nèi)容，而且對三維CAD技術(shù)進(jìn)行了同步講解。將二者結(jié)合應(yīng)用于機(jī)械制圖教學(xué)中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足。

（三）采用實(shí)踐教學(xué)策略

在智能制造背景下，各國制造業(yè)的核心競爭力是擁有開放式智能數(shù)控技術(shù)的高端數(shù)控機(jī)床和智能制造、數(shù)控加工的中高級技能型人才。這也意味著，中國要從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型，需要大量高層次的數(shù)控技能人才。同時也表明智能制造企業(yè)對數(shù)控加工人才的需求將快速增長，對數(shù)控加工技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高的要求。教材改革是課堂教學(xué)的基礎(chǔ)，也是教學(xué)改革的重要組成部分。

以實(shí)際生產(chǎn)的承重塊為教學(xué)研究對象，課前，教師首先將承重塊構(gòu)件分解為四個部分：一整套簡易、支撐板、肋板和底板，并讓它們不規(guī)則地擺放，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行想象，將四個部分隨意組合。學(xué)生在心里說組合，老師根據(jù)學(xué)生的想法用三維CAD軟件進(jìn)行裝配，從而得到不同種類的組合。教師對學(xué)生想象中的各種裝配進(jìn)行簡單描述，引導(dǎo)軸承座的結(jié)構(gòu)拓展其在現(xiàn)實(shí)生活中的作用。學(xué)生很難用手畫出軸承座的三視圖。因此，要求學(xué)生利用機(jī)械制圖教材練習(xí)套中的練習(xí)題“補(bǔ)充軸承座三視圖”完成本練習(xí)。

（四）課后交流促進(jìn)提升

課堂評價分析可用性和應(yīng)用程序，如每個人找到錯誤的活動。教師的活動包括評價學(xué)生的作業(yè)，總結(jié)常見錯誤，匿名整理作業(yè)，以及添加其他容易出錯的案例圖形。教師通過多媒體播放，要求學(xué)生在繪畫中發(fā)現(xiàn)錯誤和問題。學(xué)生活動：展示作業(yè)并說明繪圖過程中遇到的問題。集中精力找出圖紙中的錯誤，提出修改方案。這個過程讓學(xué)生利用自己的知識發(fā)現(xiàn)錯誤，發(fā)現(xiàn)作業(yè)中的問題，并提出解決方案，減少后期繪圖過程中的錯誤，此外有助于教師了解學(xué)生的知識應(yīng)用。

課后整合和交流所學(xué)的知識。教師活動：用黑板、尺子作圖，梳理本課程的知識點(diǎn)，總結(jié)作圖步驟、作圖注意事項(xiàng)等。學(xué)生活動：一邊繪畫，一邊梳理本課程的知識點(diǎn)。學(xué)生填寫課程自我評估表。

通過機(jī)械制圖三融合教學(xué)的教學(xué)研究，不僅豐富了教學(xué)模式，還大幅度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，逐步提高了學(xué)生對機(jī)械制圖理論的理解以及知識的有效掌握，大大提高了三維軟件的動手操作水平，為適應(yīng)智能制造人才需求，探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王紅閣，周前.《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（2）：224-225.

[2]邵靜.高職《機(jī)械制圖》教育改革探索[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2021（1）：47-48.

◎編輯 尹 軍