適應(yīng)智能制造的非機(jī)類工程制圖課程教改探討

單泉 馬廉潔 陳硯 畢長波 張力 李德震

[摘 要] “中國制造2025”明確提出我國制造業(yè)的發(fā)展方向，非機(jī)類專業(yè)學(xué)生也是智能制造建設(shè)中的重要力量之一。工程制圖是非機(jī)類基礎(chǔ)課程體系的重要內(nèi)容之一，是聯(lián)系機(jī)械知識和專業(yè)知識的橋梁。為滿足智能制造的需求，非機(jī)類工程制圖的授課內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放到二維讀圖和三維CAD技術(shù)上，據(jù)此重新梳理非機(jī)類工程制圖的授課內(nèi)容，提高了學(xué)生的能力并取得較好效果。

[關(guān)鍵詞] 智能制造;非機(jī)類專業(yè);工程制圖;專業(yè)融合;三維CAD技術(shù)

[基金項目] 河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項目“深入融合工程訓(xùn)練的機(jī)械基礎(chǔ)類課程教學(xué)改革研究及實(shí)踐”（2018GJJG421）;2018教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“模塊化可定制房車改裝設(shè)計系統(tǒng)研究及開發(fā)”（201801031010）;2018教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“復(fù)合式上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人研究及開發(fā)”（201802299046）

[作者簡介] 單 泉（1977—），男，江西贛州人，博士，東北大學(xué)秦皇島分?？刂乒こ虒W(xué)院副教授，主要從事產(chǎn)品設(shè)計理論、智能設(shè)計及CAD二次開發(fā)研究;馬廉潔（1970—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，東北大學(xué)秦皇島分校教務(wù)處長，教授，主要從事難加工材料加工理論與技術(shù)和生物制造技術(shù)研究;陳硯（1976—），女，山東聊城人，碩士，東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事CAD/CAE研究。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0198-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-21

一、智能制造發(fā)展趨勢及需求

智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)和智能技術(shù)與裝備制造過程技術(shù)的深度融合與集成[1]。

二、適應(yīng)智能制造需求的教改措施

非機(jī)類工程制圖課程的授課中，需要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生讀圖和圖樣交流溝通能力。非機(jī)類專業(yè)學(xué)生除需要掌握一定的制圖基礎(chǔ)知識外，著重需要在制圖知識和專業(yè)知識之間建立一條聯(lián)系的紐帶。如電氣工程專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，入職后將從事各種電氣技術(shù)工作，包括設(shè)計、改進(jìn)、安裝、生產(chǎn)和維修等，都與工程制圖息息相關(guān)[5]。

實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識和制圖知識的融合，可以通過下面兩個途徑。一是在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，有針對性的學(xué)習(xí)和本專業(yè)相關(guān)的一些制圖知識;二是通過學(xué)習(xí)三維CAD知識，將三維實(shí)體模型和本專業(yè)知識建立起形象直觀的聯(lián)系，方便進(jìn)行本專業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)工作。

工程制圖授課內(nèi)容一般包括機(jī)械制圖模塊和專業(yè)制圖模塊。機(jī)械制圖模塊是針對非機(jī)類各專業(yè)都必須學(xué)習(xí)的，主要內(nèi)容包括制圖基礎(chǔ)知識、投影理論知識和零件圖知識等三個子模塊。專業(yè)制圖模塊可以按專業(yè)劃分，適用于不同非機(jī)類專業(yè)進(jìn)行選修，如電氣制圖模塊、化工制圖模塊、房屋建筑圖模塊等。通過專業(yè)制圖模塊的學(xué)習(xí)，建立起其他工科和機(jī)械之間的紐帶和橋梁。

隨著三維建模技術(shù)的日趨成熟，數(shù)字化完整準(zhǔn)確定義三維產(chǎn)品成為可能，三維模型在工程定義中的地位從參考、輔助過渡到主導(dǎo)，三維模型成為智能制造的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一，最終必將取代二維圖樣[6]。適應(yīng)智能時代的需求，必須熟練掌握三維CAD技術(shù)。在傳統(tǒng)的非機(jī)類工程圖學(xué)授課內(nèi)容中，三維CAD技術(shù)講授非常少。然而，三維CAD的設(shè)計理論和造型方法，實(shí)際上比二維CAD設(shè)計更符合人的思維過程[7]。

在非機(jī)類工程制圖的授課中，利用三維CAD技術(shù)，不僅能夠輔助制圖和造型設(shè)計，更可提高形體構(gòu)型、圖形分析等能力。例如，可以通過三維模型展示截交線、相貫線等學(xué)生較難理解的內(nèi)容[8]?？梢灾v授三維模型轉(zhuǎn)二維工程圖功能，以適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計流程。可以對轉(zhuǎn)成的二維工程圖進(jìn)行繪制、編輯和修改等操作，從而掌握二維制圖基本方法和操作，進(jìn)一步掌握AutoCAD等二維軟件的使用。

三、課程教改具體內(nèi)容

非機(jī)類工程制圖授課的內(nèi)容及注意點(diǎn)如下所述。

1.制圖基礎(chǔ)部分，包括國家標(biāo)準(zhǔn)、繪圖工具使用、平面圖形繪制等內(nèi)容。由于機(jī)械制圖國標(biāo)、工程圖要素等內(nèi)容，短期內(nèi)不會改變，需要保留這些內(nèi)容，適當(dāng)減少圓弧連接、直線等分等部分的內(nèi)容。

2.投影理論部分，包括投影基礎(chǔ)、基本體、組合體、三維實(shí)體建模技術(shù)等內(nèi)容。在實(shí)際的工程制圖的講授過程中，圖解空間幾何問題的實(shí)際效果并不算大，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中浪費(fèi)了大量的學(xué)時，無法得到較好的學(xué)習(xí)效果，可以適當(dāng)減少，特別是相貫線、截交線的生成等部分的內(nèi)容，輔以三維實(shí)體展示，既節(jié)約時間又加深理解，效果更好。

3.零件圖部分，包括機(jī)件表示法（視圖表達(dá)、剖面表達(dá)、尺寸標(biāo)注等）、標(biāo)準(zhǔn)件常用件、零件圖等內(nèi)容?？梢赃m當(dāng)減少常用件部分和公差部分內(nèi)容，適當(dāng)增加三維繪圖、三維轉(zhuǎn)二維工程圖等方面內(nèi)容，讓學(xué)生對目前主流的設(shè)計方式有所了解。

4專業(yè)制圖部分，包括電氣制圖、化工制圖、房屋建筑圖等子模塊，可根據(jù)專業(yè)需要添加即可，授課內(nèi)容重在引導(dǎo)，以便學(xué)生在從事本專業(yè)時快速入門及深入應(yīng)用。

四、結(jié)束語

通過在非機(jī)類工程制圖課程中進(jìn)行面向智能制造的教學(xué)改革，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，學(xué)生讀圖、繪圖和軟件應(yīng)用能力都有所提高。同時，非機(jī)類學(xué)生積極參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽和全國三維創(chuàng)新設(shè)計大賽等科技競賽，也取得了較好的成績。教學(xué)改革是一個循序漸進(jìn)的過程，隨著科技的發(fā)展，課程改革也需要在實(shí)踐中不斷地摸索和改進(jìn)，從而適應(yīng)社會不斷發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]趙升噸，賈先.智能制造及其核心信息設(shè)備的研究進(jìn)展及趨勢[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2017（1）：1-16.

[2]陸國棟，孫毅，費(fèi)少梅，等.面向思維力、表達(dá)力、工程力培養(yǎng)的圖學(xué)教學(xué)改[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7，58.

[3]韋何耕.簡志超.機(jī)械制圖課程教學(xué)和考核方式改革淺析[J].信息系統(tǒng)工程，2017（12）：165，167.

[4]李萍，李維軍，高興軍.基于“卓越計劃”的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革初探[J].大學(xué)教育，2016（7）：147-148.

[5]王熙雛，張淑紅，范宏.基于創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的《電氣工程制圖》課程改革的研究[J].圖學(xué)學(xué)報，2016（5）：707-710.