基于工作過程的CATIA三維建模高職機械類制圖課程教學改革研究

滕濤

摘 要：針對高職制圖課程與社會需求脫節(jié)的供需矛盾，從深化教育教學改革角度，在高職院校課堂進行基于工作過程的CATIA三維建模制圖課程改革，通過重構課程內容，改變教學模式，優(yōu)化課程考核等方式對制圖課程進行改革研究，旨在為解決高職制圖課程教學問題提供一種改革思路。

關鍵詞：工作過程 機械制圖 CATIA 高職

1 前言

隨著國務院印發(fā)《中國制造2025》全面推進實施制造強國戰(zhàn)略的有序推進。制造業(yè)對從業(yè)人員數字化技術的要求越來越高。高職院校作為為社會提供技術技能人才的基本定位，需要及時銜接人才培養(yǎng)與市場需求的供需變化，積極為祖國的繁榮發(fā)展提供人力支持。所以，我院在開展制圖類課程專業(yè)學習時，通過企業(yè)調研，明確出實際工作崗位，把高職制圖課程教學內容與工作內容進行對接，教學過程有機融合實際工作過程。通過CATIA三維建模工業(yè)軟件實現項目化的工作任務完成高職制圖課程的教學任務。

2 CATIA應用在高職制圖課程中的意義

在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產制造過程中，工程圖紙語言是工程人員交流溝通的基礎。設計研發(fā)人員把頭腦中的創(chuàng)意三維產品通過二維工程圖紙的形式傳達給工程技術人員，工程技術人員通過接收二維工程圖紙，復構三維模型，完成產品信息的對接。質量檢測人員不僅要確保三維產品的型號規(guī)格符合標準，同時還要確保二維圖紙的指標參數符合要求。產品整個生產流程需要經過二維圖紙和三維產品的多次轉換，對工作人員的要求較高，生產過程容易出錯，增加了企業(yè)經營成本。CATIA軟件作為一款三維CAD/CAE/CAM一體化軟件，能夠直觀傳達三維數字模型，串聯研發(fā)、生產、質量檢測全過程，有效幫助企業(yè)降低溝通成本。我們通過CATIA三維軟件為項目載體對機械制圖、互換性及測量技術、AutoCAD以及三維軟件設計四門課程打亂重構。以項目為載體，任務為導向，讓學生在完成每個任務的過程中學習相關制圖課程的重難點教學任務，在完成不同任務的過程中運用制圖知識，鍛煉專業(yè)技能。

3 高職院校生源特征及分析

以我校的招生情況為例進行分析，我校招生對象包括對口招生、單獨招生和普通高考招生。學生招生方式類別不同，到校之后學習基礎差異較大。來自中職的單獨招生學生和對口招生學生都曾學習過機械制圖基礎知識，有一定的學習基礎，而普通高考學生在高中階段沒有接觸過機械制圖知識，導致同一個班級的學生基礎差異較大。但是，普通高考考生的優(yōu)勢在于空間想象能力強，在剛接觸制圖課程時稍顯吃力，但對知識點的掌握和理解較好；中職學生對機械零件的識讀能力比較強，能夠通過圖紙聯想到實際產品，對制圖過程中的操作部分興趣濃厚。普通高考考生的劣勢在于，普通高考學生動手能力較差，把學到的書本圖紙知識運用到實際指導生產的能力較差；中職學生能夠通過圖紙識別簡單的機械產品，遇到難度較高的圖紙就顯得束手無策，會產生畏難情緒。最后，高職學生普遍存在的問題是，學習習慣較差，自律性和自信心不足，缺乏主動性，少數學生采取自我放逐的模式，這對機械類制圖課程的教學是一個挑戰(zhàn)。

4 傳統(tǒng)高職制圖課程教學存在的問題及分析

4.1 傳統(tǒng)高職制圖課程教學存在的問題

傳統(tǒng)高職制圖課程研究平面上表達空間幾何體，用規(guī)定的圖形、文字、符號和數字表達機件的尺寸、形狀和加工要求。空間幾何體的表達主要是二維圖紙與三維產品的相互驗證，對產品的空間想象能力有要求，學生因實踐經驗限制，無法重構出產品三維實體模型，相關知識點無法理解與掌握。同時，在表達機件具體參數時，學生沒有在工廠實際工作過，對尺寸標注不敏感，形狀細節(jié)表達不完全，加工要求無據可依，導致圖紙不可用。

4.2 傳統(tǒng)教學資源制約高職制圖課程發(fā)展

首先，市面上高職制圖課程的教材仍是沿著學科理論知識來編寫。教材理論性強，沒有基于工作過程進行編撰，理論與實踐脫節(jié)，學生學習目的不明確，應用性不強。其次，傳統(tǒng)制圖課程教學所使用的教具跟不上時代發(fā)展。實物模型笨重且內部結構表達不清楚。掛圖便是課本插圖的再現與放大，不利于拆分與動態(tài)觀察。教師畫圖則費時費力，不利于課堂教學效率的提升。最后就是網絡教學平臺，學生自制力較差，網絡教學平臺課程學習率很低。

4.3 數字化技術發(fā)展對高職制圖課程的新要求未引起重視

隨著數字化制造技術越來越受到重視，工業(yè)制造軟件在我們生產一線運用越來越多。為了實現行業(yè)與專業(yè)對接，崗位與課程對接，工作過程與教學過程對接，高職制圖課程數字化改造已迫在眉睫。制圖課程作為機械基礎課程，要在充分調研企業(yè)的基礎上，吃透崗位工作要求，打亂重組課程教學內容，以項目制工作任務為載體，基于工作過程重排教學內容，形成全新的活頁式教材。同時，充分利用CATIA三維建模能力，完善教材數字教學資源庫，方便學生理解空間幾何體的形狀表達。利用工作任務模擬實際工作崗位，以任務為抓手，在機件圖紙實際制作過程中理解機件的尺寸、形狀和加工要求。學做一體，使學生更好的掌握制圖識圖技能。

5 高職制圖課程教學改革思路與實施方案

5.1 改革思路

把高職機械類制圖課程機械制圖、互換性及測量技術、AutoCAD以及三維軟件設計等課程進行重構，把四門課程融合為一門CATIA三維建模制圖綜合課程，利用活頁式制圖課程教材，把理論知識融于具體任務，達到學中做，做中學的教學目的。基于實際工作過程，通過項目制分組完成任務的模式鍛煉制圖繪圖技能。

5.2 實施方案

5.2.1 課程教學過程設計

教學過程選取我校汽車制造與試驗技術專業(yè)典型部件發(fā)動機活塞連桿組件為一個總項目，分4個零件圖和1個裝配圖共5個任務進行教學。詳細教學設計過程見表1。

5.2.2 課程教學考核與評價設計

課程的考核采用過程性考核的方式進行，最后項目加權平均分為該門課程的最終成績。目的是希望學生在完成任務的過程中發(fā)揮主觀能動性，把每一次完成任務的過程看做一次考試，在不斷完成任務的過程中掌握本門課程的基礎知識和專業(yè)技能。具體考核表見表2。

6 教學改革實施效果

通過基于工作過程的CATIA三維建模對高職制圖課程進行改革之后，教學效果取得了比較明顯的變化，具體如下：

（1）具體任務到人，學生學習目的明確，主動性增強，學會探討和借助工具解決問題，鍛煉了學生相互協作交流和研究創(chuàng)新能力，課堂學習氛圍煥然一新。

（2）教師由傳統(tǒng)課堂的主角變身為學生學習路上的配角，把課堂交還給學生。學生的學習方式由傳統(tǒng)的講授式學習轉變?yōu)楦N近今后工作實際的探究式學習，充分發(fā)揮以學生為主體的教學改革思路，學生在完成任務的過程中更有主人翁精神，部分同學為了完成任務甚至會利用自己的電腦把課堂沒做完的任務帶回寢室繼續(xù)完成，學習自主性得以增強。

（3）改革實施之后，學生完成項目任務的過程中，能夠把課本所學制圖知識和實際制圖繪圖技巧有機結合。通過課程任務考核評價表能夠看出，學生對制圖基礎知識的掌握較好，對制圖課程的重難點能夠借助三維軟件，通過平面與空間的轉換進行突破。在完成不同項目任務的過程中重復鍛煉學生使用CAD制圖和CATIA建模的能力，通過常見功能的不斷練習，鍛煉出圖效率，不斷提高學生的制圖繪圖能力。學生的制圖繪圖能力得到針對性的增強，在就業(yè)市場上能夠更加匹配制圖繪圖就業(yè)崗位，提高學生就業(yè)的核心競爭力。

7 結束語

高職院校為社會提供所需的技術技能型人才，就需要與企業(yè)一線接軌，作者通過采用基于工作過程的CATIA三維建模高職制圖課程教學改革，銜接企業(yè)需求，有針對性的進行人才培養(yǎng)，為我國實現制造強國戰(zhàn)略提供人力支撐。

本文為重慶市高等職業(yè)教育教學改革研究項目和重慶旅游職業(yè)學院2020年教學改革與質量工程研究成果，課題名稱：基于CATIA三維建模能力的高職制圖課程教學改革研究，課題編號：Z213220。課題名稱：行動導向教學范式在高職汽車課程教學中的應用。課題編號：YJKG2020008。

參考文獻：

[1]陳麗，曾敏.智能制造視域下高職機械專業(yè)教學改革的研究.職業(yè)教育，2020.9.

[2]吳海燕.基于Pro/E的高職《機械制圖》課程教學改革.機電教育創(chuàng)新，2019.4.