以數(shù)字化表達(dá)為核心、以產(chǎn)品功能為抓手構(gòu)建基于能力導(dǎo)向的機(jī)械零部件測(cè)繪課程新體系

張學(xué)昌 王棋 許少鋒 陸俊杰

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對(duì)應(yīng)用型本科院校機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)中學(xué)生制圖能力與企業(yè)產(chǎn)品表達(dá)需求之間存在脫節(jié)現(xiàn)象，重構(gòu)機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程內(nèi)容體系，突破傳統(tǒng)使用測(cè)量工具進(jìn)行零件測(cè)繪，工程圖樣進(jìn)行零部件裝配表達(dá)，采用項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，以典型真實(shí)工業(yè)產(chǎn)品為對(duì)象，測(cè)繪過(guò)程強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品功能，零件草圖強(qiáng)調(diào)徒手繪制，裝配及工程圖樣強(qiáng)調(diào)數(shù)字化表達(dá)，答辯環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神及工程意識(shí)。實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué)生的制圖技能得到質(zhì)的提升，課程培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)畢業(yè)能力指標(biāo)點(diǎn)的支撐得到真實(shí)體現(xiàn)，基于能力導(dǎo)向的機(jī)械零部件測(cè)繪課程為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 機(jī)械零部件測(cè)繪課程;能力導(dǎo)向;數(shù)字化表達(dá);產(chǎn)品功能

[中圖分類號(hào)]? G647? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2022）10-0079-03

當(dāng)今世界處于變革之局，在紛繁復(fù)雜的技術(shù)演化過(guò)程中，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)方興未艾。技術(shù)的演進(jìn)促進(jìn)我國(guó)應(yīng)用型高等工程教育變革，人才培養(yǎng)的高質(zhì)量成為我國(guó)高等教育的主旋律。目前我國(guó)應(yīng)用型高校專業(yè)人才培養(yǎng)面臨專業(yè)技能與企業(yè)技能需求“兩張皮”、專業(yè)技能與企業(yè)技能需求脫節(jié)等問(wèn)題，“古來(lái)世運(yùn)之明晦，人才之盛衰，其表在政，其里在學(xué)”，同情同理，人才能力培養(yǎng)的錯(cuò)位其表學(xué)，其里在專業(yè)課程內(nèi)容的陳舊與落伍。

工程制圖類課程是機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)課程，作為工程師的語(yǔ)言，其課程培養(yǎng)學(xué)生的空間思維與表達(dá)能力，在繪圖過(guò)程中大量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的正確運(yùn)用使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、認(rèn)真的工作作風(fēng)。目前現(xiàn)代企業(yè)設(shè)計(jì)方式已發(fā)生根本變革，三維CAD設(shè)計(jì)，二維工程出圖已成為企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范式，企業(yè)對(duì)專業(yè)畢業(yè)生的制圖能力提出了新的要求，即在工程圖表達(dá)時(shí)，重視產(chǎn)品功能，視圖表達(dá)合理，出圖順序正確，標(biāo)注規(guī)范、清晰、圖紙比例合理、表達(dá)方法正確等。

機(jī)械產(chǎn)品零部件測(cè)繪與數(shù)字化建模是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)必修實(shí)訓(xùn)課，是工程圖學(xué)和機(jī)械制圖相關(guān)課程的提高和強(qiáng)化，是專業(yè)人才畢業(yè)能力要求的重要組成部分。在課程教學(xué)過(guò)程中，圍繞真實(shí)企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖訓(xùn)練是學(xué)生第一次接觸，學(xué)生把大學(xué)第一學(xué)年所學(xué)到的工程制圖知識(shí)靈活運(yùn)用到產(chǎn)品測(cè)繪實(shí)踐中，一方面可以鞏固機(jī)械制圖相關(guān)課程的學(xué)習(xí)效果;另一方面通過(guò)零件拆裝、測(cè)繪工具使用、徒手繪圖、儀器繪圖以及圖樣管理訓(xùn)練，全面提升實(shí)際動(dòng)手能力，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品零部件測(cè)繪與數(shù)字化建模課程培養(yǎng)學(xué)生使用現(xiàn)代繪圖工具的能力，識(shí)別測(cè)繪零部件的幾何特征、技術(shù)要求，并對(duì)零件、裝配工程圖樣表達(dá)的合理性進(jìn)行分析，并能夠正確表達(dá)測(cè)繪裝配體，形成一條完整的教學(xué)鏈。

一、機(jī)械零部件測(cè)繪課程體系重構(gòu)

（一）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)系

目標(biāo)1：通過(guò)分析裝配體的工作原理及裝配關(guān)系，獲得裝配體的測(cè)繪過(guò)程和步驟、零部件的測(cè)繪原理和方法，學(xué)生能夠運(yùn)用工程制圖知識(shí)正確解決測(cè)繪零部件過(guò)程遇到的問(wèn)題。對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1，能運(yùn)用工程測(cè)試等知識(shí)，分析機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中的工程問(wèn)題，識(shí)別和判斷影響系統(tǒng)性能或加工質(zhì)量的相關(guān)要素。

目標(biāo)2：運(yùn)用零部件的表達(dá)方法、實(shí)測(cè)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)零件的表達(dá)方案，表達(dá)零件結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)件表達(dá)方法正確表達(dá)測(cè)繪零部件的能力;對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2，能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目標(biāo)3：能夠在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中正確選擇測(cè)繪工具，合理規(guī)范操作，完成零部件的測(cè)繪。培養(yǎng)學(xué)生了解和使用三維建模軟件進(jìn)行零件及裝配建模及工程出圖的能力。對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2，能夠使用現(xiàn)代工具進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和繪制。

（二）課程內(nèi)容重構(gòu)

機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程內(nèi)容涵蓋機(jī)械制圖、機(jī)械基礎(chǔ)、公差配合、零件測(cè)量和CAD工具等，有較強(qiáng)的實(shí)踐性和理論性。在課程內(nèi)容的重構(gòu)上貫徹“學(xué)用結(jié)合、學(xué)以致用”的設(shè)計(jì)思路。在選擇產(chǎn)品對(duì)象時(shí)要求結(jié)構(gòu)典型、尺寸合適、測(cè)繪方便。經(jīng)過(guò)多方比較，選擇寧波廣天賽克思液壓有限公司的SA7V90R系列齒輪油泵和A4VG非通軸型補(bǔ)油泵產(chǎn)品為測(cè)繪對(duì)象。產(chǎn)品技術(shù)調(diào)配齒寬和后蓋齒輪腔的深度間隙0.05～0.06 mm，裝配后旋轉(zhuǎn)靈活、平穩(wěn)、無(wú)卡滯現(xiàn)象，產(chǎn)品的配合精度在IT6-IT7，泵體制造采用精密壓鑄，未加工表面粗糙度Ra12.5，加工表面達(dá)到Ra3.2。學(xué)生真實(shí)真做，切實(shí)感受到機(jī)械制圖課程中所提及的相關(guān)技術(shù)要求的真正物理意義。課程內(nèi)容集中安排一周完成，具體安排如下。

1.機(jī)械產(chǎn)品拆裝與測(cè)繪前的準(zhǔn)備工作

掌握常用測(cè)量工具的種類及使用方法，主要掌握長(zhǎng)度、角度、內(nèi)外徑及復(fù)雜型面的測(cè)量方法，掌握軸套類零件、盤(pán)蓋類零件、箱體類零件、叉架類零件測(cè)繪步驟。

2.機(jī)件表達(dá)方法復(fù)習(xí)

掌握機(jī)件視圖、剖視圖、斷面圖和局部放大圖的繪制能力。（1）視圖。包括基本視圖、向視圖、局部視圖、斜視圖。（2）剖視圖。包括剖視圖的基本概念、剖視圖的畫(huà)法和標(biāo)注、剖視圖的分類、剖切面的分類。（3）斷面圖。包括斷面圖的基本概念、斷面圖的分類。（4）簡(jiǎn)化畫(huà)法及其他規(guī)定畫(huà)法。

3.測(cè)繪零件并徒手繪制零件草圖

根據(jù)具體產(chǎn)品選用測(cè)量工具，主要是長(zhǎng)度、角度、內(nèi)外徑及復(fù)雜型面的測(cè)量工具，掌握軸套類零件、盤(pán)蓋類零件、箱體類零件、叉架類零件的尺寸測(cè)量方法，視圖選擇原則和表示方法，確定測(cè)量基準(zhǔn)，繪制具有完整尺寸的二維零件工程草圖。

4.零件建模、裝配圖表達(dá)及數(shù)字化裝配

三維產(chǎn)品建模體現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念，其設(shè)計(jì)理念又隨著特征建模而變化。本課程以企業(yè)典型使用的SolidWorks三維建模軟件為工具，要求學(xué)生掌握建模軟件的工作流程，正確規(guī)劃產(chǎn)品建模方案，針對(duì)要完成的產(chǎn)品，對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行三維造型并裝配，并掌握二維工程出圖過(guò)程，采用正確的表達(dá)方法完成測(cè)繪產(chǎn)品的二維工程圖。

5.答辯

答辯是機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，考查每一組學(xué)生二維工程圖的規(guī)范性，產(chǎn)品測(cè)繪過(guò)程合理、表達(dá)正確、尺寸標(biāo)注規(guī)范和裝配圖表達(dá)的合理性。答辯思路清晰，反映學(xué)生的個(gè)人溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

（三）課程目標(biāo)考核方式

機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程體現(xiàn)畢業(yè)要求以下能力，即問(wèn)題分析、現(xiàn)代工具使用、團(tuán)隊(duì)合作和自主學(xué)習(xí)能力。對(duì)應(yīng)的支撐材料是測(cè)繪方案全套手繪草圖、三維建模與裝配、全套二維工程出圖、測(cè)繪實(shí)習(xí)報(bào)告和答辯PPT。每項(xiàng)支撐材料與課程目標(biāo)的成績(jī)占比如表1所示。

（四）課程思政

在機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程中有機(jī)融入思想政治教育元素，由工程圖學(xué)緒論、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、投影理論、基本形體、組合體、零件及裝配等組成知識(shí)鏈條，同時(shí)有機(jī)地嵌入工科學(xué)生的優(yōu)秀品質(zhì)、解決問(wèn)題的方法論、大學(xué)生的愛(ài)情觀和價(jià)值觀，達(dá)到課程思政同頻共振。立德樹(shù)人是專業(yè)人才培養(yǎng)的根本標(biāo)準(zhǔn)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程教學(xué)全過(guò)程各環(huán)節(jié)，學(xué)生在掌握專業(yè)技能的同時(shí)，樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。

（五）課程實(shí)施

機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程涉及專業(yè)有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械工程和能源與環(huán)境工程四個(gè)專業(yè)，每屆共計(jì)350名學(xué)生，學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)工程圖學(xué)、機(jī)械制圖課程后，機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪集中安排在暑期短學(xué)期，兩人一組，一個(gè)產(chǎn)品一周內(nèi)完成，在執(zhí)行過(guò)程中，兩個(gè)學(xué)生相互配合，完成零部件測(cè)繪、零件草圖繪制、三維建模與裝配、產(chǎn)品二維工程出圖及答辯等環(huán)節(jié)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程以學(xué)生為主，答辯環(huán)節(jié)讓學(xué)生參與評(píng)價(jià)。教師指導(dǎo)為輔，測(cè)量工具、建模軟件等使用由學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)完成，教師主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品表達(dá)方案、零件及裝配技術(shù)要求的指導(dǎo)。

二、課程教學(xué)方法改革

（一）引導(dǎo)式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

機(jī)械類專業(yè)圖學(xué)素質(zhì)主要強(qiáng)調(diào)機(jī)械零件及裝配體的表達(dá)及閱讀理解。產(chǎn)品表達(dá)所呈現(xiàn)的工程圖樣要清晰、完整、正確，需要學(xué)生深入理解機(jī)械產(chǎn)品的功能，進(jìn)而運(yùn)用工程圖學(xué)機(jī)件表達(dá)方法來(lái)解決復(fù)雜工程問(wèn)題。因此，基于形體構(gòu)思的教學(xué)方法尤為重要。以工程實(shí)際產(chǎn)品為案例，采用寧波廣天賽克思液壓有限公司的齒輪油泵進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)傳授，從產(chǎn)品功能出發(fā)介紹泵體結(jié)構(gòu)、齒輪軸、齒輪、穩(wěn)壓回流和8字形密封結(jié)構(gòu)，并將企業(yè)圖紙展示給學(xué)生，采用這種引導(dǎo)式教學(xué)方法，在知識(shí)傳授過(guò)程中融入創(chuàng)造性思維，并進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

（二）以學(xué)生為中心的互動(dòng)式教學(xué)

機(jī)械零部件測(cè)繪課程以各種齒輪泵、閥產(chǎn)品為測(cè)繪對(duì)象，課程教學(xué)重點(diǎn)在于產(chǎn)品的功能講解、各種測(cè)繪工具的使用、徒手繪圖的規(guī)范等。學(xué)生通過(guò)線上課程學(xué)習(xí)游標(biāo)卡尺、千分尺、內(nèi)外卡規(guī)、粗糙度比較量塊、螺紋規(guī)及內(nèi)外徑規(guī)等工具，然后通過(guò)產(chǎn)品進(jìn)行工具的正確使用，教師進(jìn)行輔助性指導(dǎo)，二人一組的學(xué)生組合相互討論、相互協(xié)作，與教師共同探討產(chǎn)品的表達(dá)方案，學(xué)生各組間也進(jìn)行相互提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，教師根據(jù)學(xué)生的表達(dá)方案做總結(jié)、歸納，課程教學(xué)變被動(dòng)聽(tīng)課為學(xué)生主動(dòng)研討。

（三）注重解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)的是面向工程應(yīng)用的復(fù)合型技術(shù)人才，工程師是其角色定位。通過(guò)齒輪油泵產(chǎn)品的工程測(cè)繪，從繪制零件草圖繪制產(chǎn)品裝配圖，通過(guò)三維建模軟件進(jìn)行數(shù)字化建模，然后進(jìn)行數(shù)字樣機(jī)裝配，最后進(jìn)行工程圖出圖表達(dá)。流程與企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)無(wú)縫對(duì)接，培養(yǎng)學(xué)生從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程意識(shí)，讓大一新生體會(huì)到“在校生”和“企業(yè)工程師”之間的角色互換。

機(jī)械零部件測(cè)繪課程訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用工程圖學(xué)、工程測(cè)試等知識(shí)，分析機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中的工程問(wèn)題能力和使用現(xiàn)代工具進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和繪制能力。學(xué)生能夠在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中正確選擇測(cè)繪工具，合理規(guī)范操作，完成零部件的測(cè)繪。教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，解決教師怎么教、學(xué)生怎么學(xué)的問(wèn)題，解決對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)過(guò)程的評(píng)價(jià)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，從而提高課程教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)語(yǔ)

機(jī)械產(chǎn)品測(cè)繪課程實(shí)施效果從學(xué)生的感受及最終成績(jī)可以看出，以機(jī)械206班為例，課程目標(biāo)1平均成績(jī)83分，課程目標(biāo)2平均成績(jī)78分，課程目標(biāo)3平均成績(jī)89分。學(xué)生對(duì)課程的評(píng)價(jià)是通過(guò)本課程的實(shí)踐真正理解了工程圖學(xué)和機(jī)械制圖的知識(shí)，并能運(yùn)用相關(guān)知識(shí)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)，并對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)充滿信心，課程改革成效總結(jié)如下。

（1）通過(guò)綜合性設(shè)計(jì)繪圖實(shí)踐小項(xiàng)目，將功能設(shè)計(jì)、圖形表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用融入項(xiàng)目中，提高了綜合設(shè)計(jì)表達(dá)能力。

（2）以形體構(gòu)思為主線，加強(qiáng)綜合性訓(xùn)練，通過(guò)典型功能要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將形體結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)結(jié)合，促進(jìn)了創(chuàng)造性設(shè)計(jì)構(gòu)思和形體表達(dá)能力。

（3）以啟發(fā)學(xué)生的空間思維為核心，基于圖形的表達(dá)和理解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行功能思考，理解零件的結(jié)構(gòu)與功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使學(xué)生從零件的功能出發(fā)，構(gòu)思設(shè)計(jì)并表達(dá)出零件的結(jié)構(gòu)。

（4）注重工程意識(shí)的圖學(xué)素質(zhì)教學(xué)，引入設(shè)計(jì)過(guò)程與方法，在機(jī)械制圖的傳統(tǒng)內(nèi)容中不斷融入工程學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、創(chuàng)造學(xué)以及對(duì)產(chǎn)品全生命周期概念等相關(guān)內(nèi)容，深化了學(xué)生對(duì)本課程、對(duì)零部件結(jié)構(gòu)與功能、對(duì)圖形表達(dá)等全方位的理解。

經(jīng)過(guò)幾年的課程改革創(chuàng)新教學(xué)，本校機(jī)械類學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、學(xué)生科技項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)作品質(zhì)量明顯提高，學(xué)生的設(shè)計(jì)表達(dá)應(yīng)用能力得到明顯改善。

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◎編輯 栗國(guó)花

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