适应智能制造的非机类工程制图课程教改探讨

单泉 马廉洁 陈砚 毕长波 张力 李德震

[摘 要] “中国制造2025”明确提出我国制造业的发展方向，非机类专业学生也是智能制造建设中的重要力量之一。工程制图是非机类基础课程体系的重要内容之一，是联系机械知识和专业知识的桥梁。为满足智能制造的需求，非机类工程制图的授课内容重点应放到二维读图和三维CAD技术上，据此重新梳理非机类工程制图的授课内容，提高了学生的能力并取得较好效果。

[关键词] 智能制造;非机类专业;工程制图;专业融合;三维CAD技术

[基金项目] 河北省高等教育教学改革研究与实践项目“深入融合工程训练的机械基础类课程教学改革研究及实践”（2018GJJG421）;2018教育部产学合作协同育人项目“模块化可定制房车改装设计系统研究及开发”（201801031010）;2018教育部产学合作协同育人项目“复合式上肢康复训练机器人研究及开发”（201802299046）

[作者简介] 单 泉（1977—），男，江西赣州人，博士，东北大学秦皇岛分校控制工程学院副教授，主要从事产品设计理论、智能设计及CAD二次开发研究;马廉洁（1970—），男，内蒙古赤峰人，博士，东北大学秦皇岛分校教务处长，教授，主要从事难加工材料加工理论与技术和生物制造技术研究;陈砚（1976—），女，山东聊城人，硕士，东北大学秦皇岛分校控制工程学院高级实验师，主要从事CAD/CAE研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）43-0198-02    [收稿日期] 2020-03-21

一、智能制造发展趋势及需求

智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成[1]。

二、适应智能制造需求的教改措施

非机类工程制图课程的授课中，需要重点培养学生读图和图样交流沟通能力。非机类专业学生除需要掌握一定的制图基础知识外，着重需要在制图知识和专业知识之间建立一条联系的纽带。如电气工程专业毕业的学生，入职后将从事各种电气技术工作，包括设计、改进、安装、生产和维修等，都与工程制图息息相关[5]。

实现专业知识和制图知识的融合，可以通过下面两个途径。一是在学习机械制图基础知识的基础上，有针对性的学习和本专业相关的一些制图知识;二是通过学习三维CAD知识，将三维实体模型和本专业知识建立起形象直观的联系，方便进行本专业相关产品的设计开发工作。

工程制图授课内容一般包括机械制图模块和专业制图模块。机械制图模块是针对非机类各专业都必须学习的，主要内容包括制图基础知识、投影理论知识和零件图知识等三个子模块。专业制图模块可以按专业划分，适用于不同非机类专业进行选修，如电气制图模块、化工制图模块、房屋建筑图模块等。通过专业制图模块的学习，建立起其他工科和机械之间的纽带和桥梁。

随着三维建模技术的日趋成熟，数字化完整准确定义三维产品成为可能，三维模型在工程定义中的地位从参考、辅助过渡到主导，三维模型成为智能制造的关键数据之一，最终必将取代二维图样[6]。适应智能时代的需求，必须熟练掌握三维CAD技术。在传统的非机类工程图学授课内容中，三维CAD技术讲授非常少。然而，三维CAD的设计理论和造型方法，实际上比二维CAD设计更符合人的思维过程[7]。

在非机类工程制图的授课中，利用三维CAD技术，不仅能够辅助制图和造型设计，更可提高形体构型、图形分析等能力。例如，可以通过三维模型展示截交线、相贯线等学生较难理解的内容[8]。可以讲授三维模型转二维工程图功能，以适应现代产品设计流程。可以对转成的二维工程图进行绘制、编辑和修改等操作，从而掌握二维制图基本方法和操作，进一步掌握AutoCAD等二维软件的使用。

三、课程教改具体内容

非机类工程制图授课的内容及注意点如下所述。

1.制图基础部分，包括国家标准、绘图工具使用、平面图形绘制等内容。由于机械制图国标、工程图要素等内容，短期内不会改变，需要保留这些内容，适当减少圆弧连接、直线等分等部分的内容。

2.投影理论部分，包括投影基础、基本体、组合体、三维实体建模技术等内容。在实际的工程制图的讲授过程中，图解空间几何问题的实际效果并不算大，导致学生在学习过程中浪费了大量的学时，无法得到较好的学习效果，可以适当减少，特别是相贯线、截交线的生成等部分的内容，辅以三维实体展示，既节约时间又加深理解，效果更好。

3.零件图部分，包括机件表示法（视图表达、剖面表达、尺寸标注等）、标准件常用件、零件图等内容。可以适当减少常用件部分和公差部分内容，适当增加三维绘图、三维转二维工程图等方面内容，让学生对目前主流的设计方式有所了解。

4专业制图部分，包括電气制图、化工制图、房屋建筑图等子模块，可根据专业需要添加即可，授课内容重在引导，以便学生在从事本专业时快速入门及深入应用。

四、结束语

通过在非机类工程制图课程中进行面向智能制造的教学改革，大大提高了学生的学习兴趣和热情，学生读图、绘图和软件应用能力都有所提高。同时，非机类学生积极参加全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛和全国三维创新设计大赛等科技竞赛，也取得了较好的成绩。教学改革是一个循序渐进的过程，随着科技的发展，课程改革也需要在实践中不断地摸索和改进，从而适应社会不断发展的需求。

参考文献

[1]赵升吨，贾先.智能制造及其核心信息设备的研究进展及趋势[J].机械科学与技术，2017（1）：1-16.

[2]陆国栋，孙毅，费少梅，等.面向思维力、表达力、工程力培养的图学教学改[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7，58.

[3]韦何耕.简志超.机械制图课程教学和考核方式改革浅析[J].信息系统工程，2017（12）：165，167.

[4]李萍，李维军，高兴军.基于“卓越计划”的机械制图课程教学改革初探[J].大学教育，2016（7）：147-148.

[5]王熙雏，张淑红，范宏.基于创新实践能力培养的《电气工程制图》课程改革的研究[J].图学学报，2016（5）：707-710.