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)的機械制圖課程內(nèi)容和教學模式已不能滿足智能制造對人才的需求，機械制圖教學改革勢在必行。分析了機械制圖教學改革的必要性，提出了三種融合策略，即教學內(nèi)容實現(xiàn)傳統(tǒng)機械制圖與三維設計軟件的融合、教學模式采用線上教學與線下教學的融合、實踐教學采用綜合測繪與數(shù)字化設計相結(jié)合的教學模式，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;機械制圖;CAD繪圖;融合教學

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

一、機械制圖三融合教學的概念界定

（一）機械制圖

機械制圖是通過圖形來生動形象直觀表達機械結(jié)構(gòu)的形狀、物體的各部分規(guī)格大小、機械運作的工作原理以及機械所具備的技術(shù)要求的一門學科。圖形內(nèi)容豐富，不僅包括圖像，還包括符號、文字以及數(shù)學文字等，通過圖像來傳達設計思想、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，我國開始制定機械制圖國家標準，要求對圖紙所涉及的格式、文字、符號、畫線等進行統(tǒng)一規(guī)范的表達，使表達的含義得到統(tǒng)一理解。由此可見，從“畫形”到“機械制圖”的關(guān)鍵是運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，翻譯為計算機輔助設計。通過計算機強大又快速的數(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)造的物體進行產(chǎn)品設計、工程制圖和數(shù)據(jù)管理的應用技術(shù)。三維CAD技術(shù)是指利用計算機三維CAD軟件對機械結(jié)構(gòu)進行三維立體的建模。

（三）融合式教學

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

二、機械制圖課程教學的現(xiàn)狀

（一）教學內(nèi)容集中度不夠

機械制圖的教學內(nèi)容相比其他內(nèi)容較為繁重，教師針對教學內(nèi)容時間分配不夠合理，造成為了趕進度一味地進行口傳心授的方式，如此學生消化時間過短，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，對機械制圖這一門課程喪失信心。

（二）學生對機械制圖課程缺乏興趣

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

傳統(tǒng)的授課方法現(xiàn)在不能滿足學生對課程的需求，同時也無法適應社會的需要。隨著社會的發(fā)展，課程的傳授方法應該跟上時代需求，以便學生在未來進入社會尋找工作時獲得核心競爭力。將三維CAD技術(shù)融入機械制圖課程的途徑有課堂介紹、創(chuàng)設真實情境、顯示物理模型、顯示物理對象的動態(tài)工作過程、學習三維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，應用機械制圖知識。這幾種方法在教學過程中發(fā)揮著重要作用，歸納和綜合主要產(chǎn)生四種意義：促進機械制圖課程教學的創(chuàng)新;激勵學生的興趣培養(yǎng);豐富學生的空間結(jié)構(gòu)創(chuàng)造力;提高學生的專業(yè)技能。

三、智能制造背景下機械制圖三融合教學策略

（一）傳統(tǒng)機械制圖與三維CAD相融合

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國制造業(yè)將走向智能制造，機械產(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)提出了更嚴格的需求，更多的學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)。如何提高學生對知識靈活運用的能力，提高操作技能的水平，是課堂教學中亟待解決的問題。在教學活動中，教學所使用的各種各樣的手段與教學方式、教學策略都至關(guān)重要。教師能夠?qū)虒W手段熟練、有效運用，對于提高教學效果有事半功倍的效果。能力越強，教學手段的效果越顯著。因此，專業(yè)教師應積極將機械制圖教學融入三維CAD中，以提高學生的課堂學習效率。

在傳統(tǒng)的機械制圖教學中，主要是向?qū)W生展示一些固定的、相對簡單的物理模型，但較為復雜的裝配很難在課堂上充分展示給學生，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)學生的思維和想象力。將三維CAD建模知識融入教學過程中，利用投影的直接變換，可以解決這一問題。加強學生的教學實踐，實現(xiàn)專業(yè)與行業(yè)的對接。應用三維CAD開發(fā)團隊項目教學模式，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)和繁瑣的機械制圖課程顯然不能滿足智能時代發(fā)展的實際需要。因此，引入三維CAD技術(shù)是教學探索創(chuàng)新改革的必然趨勢。

（二）線上教學微課的融合

隨著微課的廣泛應用，機械制圖中的個別重難點知識可以壓縮到10～15分鐘，學生可以利用課間的時間對這些小視頻進行反復觀看理解，同時這些視頻的多樣性更加能提升學生的學習效率。因此，這種教學方式更加受學生歡迎，進而對機械制圖課程充滿興趣，能夠積極地對自己所學內(nèi)容補短板。在微課教學視頻中，通過PPT的方式，讓學生深刻理解典型零件尺寸標注的一般規(guī)律，使學生加深對零件圖紙尺寸標注的印象。不僅如此，學生還可以通過微課視頻制作的比賽，將自己所學習理解的內(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軟件將錄音界面設置為全屏，打開麥克風;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。機械制圖教學內(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)合的教學氛圍。知識信息以多種方式呈現(xiàn)，容易引起學生的注意，激發(fā)學生學習的積極性。由于學生的空間想象力有限，機械制圖課的積極性不高，部分學生感到機械制圖課學習困難，學生轉(zhuǎn)專業(yè)甚至退學。微課與三維CAD技術(shù)的有機結(jié)合，不僅豐富了微課的內(nèi)容，而且對三維CAD技術(shù)進行了同步講解。將二者結(jié)合應用于機械制圖教學中，彌補了傳統(tǒng)教學的不足。

（三）采用實踐教學策略

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)目標提出了更高的要求。教材改革是課堂教學的基礎(chǔ)，也是教學改革的重要組成部分。

以實際生產(chǎn)的承重塊為教學研究對象，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，讓學生在課堂上進行想象，將四個部分隨意組合。學生在心里說組合，老師根據(jù)學生的想法用三維CAD軟件進行裝配，從而得到不同種類的組合。教師對學生想象中的各種裝配進行簡單描述，引導軸承座的結(jié)構(gòu)拓展其在現(xiàn)實生活中的作用。學生很難用手畫出軸承座的三視圖。因此，要求學生利用機械制圖教材練習套中的練習題“補充軸承座三視圖”完成本練習。

（四）課后交流促進提升

課堂評價分析可用性和應用程序，如每個人找到錯誤的活動。教師的活動包括評價學生的作業(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，要求學生在繪畫中發(fā)現(xiàn)錯誤和問題。學生活動：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生的知識應用。

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

通過機械制圖三融合教學的教學研究，不僅豐富了教學模式，還大幅度提高了學生的學習興趣和積極性，逐步提高了學生對機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，為適應智能制造人才需求，探索應用型人才培養(yǎng)的教學模式奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王紅閣，周前.《機械制圖》課程教學改革與實踐[J].內(nèi)燃機與配件，2021（2）：224-225.

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

◎編輯 尹 軍