论在数字化制造背景下如何提高学生读绘机械图样的能力

朱爱菊

山东平度市技师学院 山东 平度 266700

数字化制造是以信息和知识的数字化为基础,以现代信息网络为主要载体,运用数字化、智能化、网络化技术来提升产品设计、制造和营销效率的全新制造方式,大大提高了企业的生产质量与效率。十四五期间制造业仍是中国的立国之本,中国从制造大国向制造强国转变要靠数字化创新,促进制造业更快更好地转型升级。而机械图样是机械制造业传递产品信息的重要载体,读绘机械图样的能力是机械技术人员必备的基本技能。如何提高技工院校学生读绘机械图样能力,来适应数字化制造技术的发展,笔者结合多年来教学经验,从以下几方面进行阐述。

一、改革教学内容,提升读绘图样的能力

技工院校是为企业培养中、高级技能人才的主阵地,十四五期间传统制造业要向数字化制造转型升级,就急需大量的掌握一定数字化制造技术的技能人才,具备读绘机械图样的专业基础技能。而读、绘机械图样的能力主要通过学习机械制图课程来培养。传统的机械制图主要教学内容包括作图基础、点线面投影、组合体、零件图、装配图等。随着数字化制造技术的快速发展,读绘图样的能力也随之改变。首先将图样读绘能力培养与CAD软件应用紧密结合,去培养学生读图、绘图的数字化意识和能力。传统教学中将机械制图和CAD作为两门独立课程开设,任课教师和教学时间常常不一致,学习内容被割裂开来。目前迫切需要整合教学内容,将手工绘图与CAD绘图有机结合起来,增加CAD三维绘图。突出CAD三维造型和二维视图转换及其标注、平面图形分析、组合体正确读绘方法和步骤等内容。

其次将技能大赛成果有效地转化到教学中去。目前各级各类职业技能竞赛成为引导和推动职业学校课程改革、提升办学质量、展示教学成果的重要平台,我院数控专业师生参加了各级CAD机械设计、3D打印等比赛,这些赛项都重点考察学生读图、草绘、CAD二维绘图、CAD三维绘图能力、创新设计能力。转化这类大赛成果,有效地融入到机械制图教学中去。由于赛件具有典型结构的集成性、与生产实际的关联性、加工工件复杂性等特征,项目的设计和比赛广泛了使用数字化制造技术。将这些赛项内容引入到读图绘图的教学中,丰富教学内容,激发学生的学习兴趣。

最后提炼企业的典型生产任务,丰富教学内容。我院数控加工专业与周边企业进行校企深度融合,共育技能人才。通过合作发现传统的制图教学授课内容太单一,主要来源于教学课本、习题册等,学生到企业跟岗实习期间看不懂企业图纸,教学与企业实际生产脱节。在企方专家的指导下,优化教学内容,结合企业实际生产情况,将企业实际生产中所应用的二维图样、三维实体模型作为教学素材,提炼出典型工作任务作为学习内容,整理出教学工作页。

二、灵活运用教学方法,提升读绘图样的能力

技工院校的学生大多初中毕业,年龄小,专业知识基本为零。学习能力、自我约束力不高,知识面窄,空间想象力较差。但好奇心较强,喜欢动手。但对于生活在万物互联、信息爆炸时代的同学们来说,对数字化知识比较感兴趣,接受能力强。根据学生的认知规律和特点,灵活运用多种教学方法,激发学生学习兴趣。刚入学时学生对数控加工这个专业很陌生,对机械图样知之更少。首先上机械制图课时,带学生到学校实训车间见习,学生明白了加工零件是根据图纸要求进行的。同时老师引导学生在线上观看企业实际加工生产视频,让学生认识到机械图样在产品制造过程中的作用,从而对数控加工也有了初步认识,激发了学习的热情和目的性,为后续的学习打下良好基础。

其次学习制图基础知识时老师主要在教室借助多媒体课件、实物模型、AR技术进行授课,学生也通过切萝卜、捏橡皮泥等办法制作模型,学中做,做中学。多进行图样与立体对应的练习,在授课中每一个三视图都要求学生建立方位关系,理解并牢记三视图的投影规律“长对正,高平齐,宽相等”,来培养学生空间想象能力、读绘图能力。

同时老师们收集大量的网上精品课程视频、图片、课件等数字化素材,来丰富机械制图的教学资源。疫情期间老师们充分利用网络平台实现数字化的网络教学,做到停课不停学。课下老师可以采用钉钉群、QQ课堂群等交流平台推送微课、慕课等数字化学习资源,让学生利用课下碎片时间进行自主学习。课堂上对于教学中的重难点问题采用AR数字化技术演示,使学习内容更直观、形象具体,轻松化解了教学重难点,迅速提高学生的空间想象力和读图能力。让学生借助计算机绘图软件绘制三维模型,从多个视角观察物体。利用三维模型生成二维视图的功能,可突出机件表达方法选择、尺寸和技术要求标注等重点学习内容,提高绘图效率。在此基础上引导学生对零部件结构进行小的创新设计,以达到外观漂亮、工作原理更合理等目的,从而培养学生的创新设计能力。

三、采用多元化评价方式,提高图样读绘能力

为激发学生学习积极性,传统的教学评价方式有待转变。传统的评价方式是学期末进行闭卷考试,可以说“一考定乾坤”,这种考试方式造成部分学生平时不认真学习,凭考前记忆习题来取得高分。导致学生重理论轻技能,死记硬背题,很难考察出学生的综合实力。随着数字化技术的应用,对图样的读绘能力要求有了较大改变,评价方式也应随之转变。对学生成绩的评价主要采用过程化考核(占比60%)、学期末考核(占比30%,理论考试+技能测试)、个性化考核(占比10%)相结合的方式。重视过程化考核,过程化考核采用学生自评、互评、师评、企评等综合评价方式。按手工抄画图纸、测绘零部件草图、CAD建模与绘图等几个项目进行考核,评价出学生的平日成绩。学期末测试主要考察制图的基础知识和图纸的识读与绘制,比如引入企业图纸让学生读懂图纸上的基本结构、形位公差、装配尺寸等内容,并通过CAD建模、绘制图纸,邀请企方师傅评定成绩。个性化考核让学生对机械零部件进行小改进,进行创新设计,绘制出三维模型或二维图纸,主要考察学生数字化绘图能力、创新设计能力。

四、植入数字化思维,提高绘图设计能力。

在后疫情时代,企业数字化转型成为一股不可逆的浪潮,企业在数字化转型过程中首先要做的就是思维转变。数字化思维就是通过数字化决策评判来代替传统的经验决策判断。传统的决策判断中所用的各种数据,大多都是靠人工来收集整理的,不够精准,这显然是不适应快速响应的企业运行方式要求。数字化思维的核心就是自动的决策判断,比如传统的零件加工是工人师傅凭借经验控制加工过程,而数字控制加工就是靠数字化程序控制加工过程,事实证明用数控技术加工的零件精度更高、表面质量更好,生产效率更高。对于将来从事一线生产的数控加工专业学生来说,从学生时代就要培养数字化思维。从学习制图的渊源上让学生认识到从手工绘图到计算机二维绘图再到数控加工,从三维设计到数字化工艺过程设计到数字化制造,虚拟制造,从CAD应用到数字化企业的发展,是数字化技术让传统制造业发生了质的变化,从而激发学生学习数字化技术的热情。

在数字化制造背景下,要求学生打好读图、绘图的基础,掌握计算机绘图、产品优化设计的技能,厚植数字化制造理念,练好技能,为助推当地企业数字化转型而努力!