智能制造背景下如何提高中职生的制图能力

石军

[摘           要]  随着智能制造技术的发展，传统的机械制图课程内容和教学模式已不能满足智能制造对人才的需求，机械制图教学改革势在必行。分析了机械制图教学改革的必要性，提出了三种融合策略，即教学内容实现传统机械制图与三维设计软件的融合、教学模式采用线上教学与线下教学的融合、实践教学采用综合测绘与数字化设计相结合的教学模式，为智能制造背景下提高中职生制图能力提供了改革思路。

[关    键   词]  智能制造;机械制图;CAD绘图;融合教学

[中图分类号]  G715                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）48-0056-02

一、机械制图三融合教学的概念界定

（一）机械制图

机械制图是通过图形来生动形象直观表达机械结构的形状、物体的各部分规格大小、机械运作的工作原理以及机械所具备的技术要求的一门学科。图形内容丰富，不仅包括图像，还包括符号、文字以及数学文字等，通过图像来传达设计思想、制造的要求和相关技术等，这些都被称为工程语言图形[1]。1959年，我国开始制定机械制图国家标准，要求对图纸所涉及的格式、文字、符号、画线等进行统一规范的表达，使表达的含义得到统一理解。由此可见，从“画形”到“机械制图”的关键是运用画法几何中的投影理论作图。

（二）三维CAD

CAD是Computer Aided Design的缩写，翻译为计算机辅助设计。通过计算机强大又快速的数值计算和图形处理的功能，辅助工程技术人员对所创造的物体进行产品设计、工程制图和数据管理的应用技术。三维CAD技术是指利用计算机三维CAD软件对机械结构进行三维立体的建模。

（三）融合式教学

融合教学是指综合学习，指教学活动中各种技术、媒体、人力资源的最佳组合和综合应用。在教学过程中，教师合理选择学习资源、学习方法、教学策略、教学方式、教学软件等，因材施教的同时因地制宜针对具体的教学方案提出解决问题的教学策略，包括学习理论、学习资源、学习策略、教学手段的整合。本文主要针对机械制图三融合进行探讨一体化教学的具体方法，以达到提高中职生制图能力的目的[2]。

二、机械制图课程教学的现状

（一）教学内容集中度不够

机械制图的教学内容相比其他内容较为繁重，教师针对教学内容时间分配不够合理，造成为了赶进度一味地进行口传心授的方式，如此学生消化时间过短，无法接受新知识，没办法提升举一反三的能力，久而久之成绩下滑，对机械制图这一门课程丧失信心。

（二）学生对机械制图课程缺乏兴趣

机械制图技术性比一般课程要求要高，所以很多学生会因此产生畏难情绪，这也导致这个行业人才缺失，所以各个学校对机械制图进行课程分解，注重专业知识基础的培养。

传统的授课方法现在不能满足学生对课程的需求，同时也无法适应社会的需要。随着社会的发展，课程的传授方法应该跟上时代需求，以便学生在未来进入社会寻找工作时获得核心竞争力。将三维CAD技术融入机械制图课程的途径有课堂介绍、创设真实情境、显示物理模型、显示物理对象的动态工作过程、学习三维CAD软件操作、解决专业技术问题，培养“三维建模”思维能力，应用机械制图知识。这几种方法在教学过程中发挥着重要作用，归纳和综合主要产生四种意义：促进机械制图课程教学的创新;激励学生的兴趣培养;丰富学生的空间结构创造力;提高学生的专业技能。

三、智能制造背景下机械制图三融合教学策略

（一）传统机械制图与三维CAD相融合

随着科学技术的发展，我国制造业将走向智能制造，机械产品加工将走向高技术、高质量、高精度的生产发展之路，这意味着对技能类型人才的培养提出了更严格的需求，更多的学生需要掌握更多的专业知识，需要有更高的技术素养。如何提高学生对知识灵活运用的能力，提高操作技能的水平，是课堂教学中亟待解决的问题。在教学活动中，教学所使用的各种各样的手段与教学方式、教学策略都至关重要。教师能够对教学手段熟练、有效运用，对于提高教学效果有事半功倍的效果。能力越强，教学手段的效果越显著。因此，专业教师应积极将机械制图教学融入三维CAD中，以提高学生的课堂学习效率。

在传统的机械制图教学中，主要是向学生展示一些固定的、相对简单的物理模型，但较为复杂的装配很难在课堂上充分展示给学生，而且由于物理模型往往很大，很难带到课堂上，造成展示效果、讲授效果大大降低。传统的教学模式，在图形与物体无法比较说明的情况下，分析从图形中获取物体的过程，很难激发学生的思维和想象力。将三维CAD建模知识融入教学过程中，利用投影的直接变换，可以解决这一问题。加强学生的教学实践，實现专业与行业的对接。应用三维CAD开发团队项目教学模式，是一条新的途径。随着三维CAD软件功能越来越全面，操作越来越方便，手工绘图的地位逐渐削弱。尺规手工绘图过于传统和繁琐的机械制图课程显然不能满足智能时代发展的实际需要。因此，引入三维CAD技术是教学探索创新改革的必然趋势。

（二）线上教学微课的融合

随着微课的广泛应用，机械制图中的个别重难点知识可以压缩到10～15分钟，学生可以利用课间的时间对这些小视频进行反复观看理解，同时这些视频的多样性更加能提升学生的学习效率。因此，这种教学方式更加受学生欢迎，进而对机械制图课程充满兴趣，能够积极地对自己所学内容补短板。在微课教学视频中，通过PPT的方式，让学生深刻理解典型零件尺寸标注的一般规律，使学生加深对零件图纸尺寸标注的印象。不仅如此，学生还可以通过微课视频制作的比赛，将自己所学习理解的内容制作视频，这样可以更好地提高自身对课程的理解能力和图形制作能力。

例如，制作球阀工作原理的微课，用bandicam软件将录音界面设置为全屏，打开麦克风;然后用软件打开球阀模型，打开屏幕录音，阐述球阀的工作原理，同时在软件中显示阀体启闭的动态过程，或通过三维CAD软件的透视功能可视化内部结构，整个工作过程清晰明了。机械制图教学内容以图像、动画、视频等形式呈现，营造动静结合、视听结合的教学氛围。知识信息以多种方式呈现，容易引起学生的注意，激发学生学习的积极性。由于学生的空间想象力有限，机械制图课的积极性不高，部分学生感到机械制图课学习困难，学生转专业甚至退学。微课与三维CAD技术的有机结合，不仅丰富了微课的内容，而且对三维CAD技术进行了同步讲解。将二者结合应用于机械制图教学中，弥补了传统教学的不足。

（三）采用实践教学策略

在智能制造背景下，各国制造业的核心竞争力是拥有开放式智能数控技术的高端数控机床和智能制造、数控加工的中高级技能型人才。这也意味着，中国要从制造业大国向制造业强国转型，需要大量高层次的数控技能人才。同时也表明智能制造企业对数控加工人才的需求将快速增长，对数控加工技能型人才的培养目标提出了更高的要求。教材改革是课堂教学的基础，也是教学改革的重要组成部分。

以实际生产的承重块为教学研究对象，课前，教师首先将承重块构件分解为四个部分：一整套简易、支撑板、肋板和底板，并让它们不规则地摆放，让学生在课堂上进行想象，将四个部分随意组合。学生在心里说组合，老师根据学生的想法用三维CAD软件进行装配，从而得到不同种类的组合。教師对学生想象中的各种装配进行简单描述，引导轴承座的结构拓展其在现实生活中的作用。学生很难用手画出轴承座的三视图。因此，要求学生利用机械制图教材练习套中的练习题“补充轴承座三视图”完成本练习。

（四）课后交流促进提升

课堂评价分析可用性和应用程序，如每个人找到错误的活动。教师的活动包括评价学生的作业，总结常见错误，匿名整理作业，以及添加其他容易出错的案例图形。教师通过多媒体播放，要求学生在绘画中发现错误和问题。学生活动：展示作业并说明绘图过程中遇到的问题。集中精力找出图纸中的错误，提出修改方案。这个过程让学生利用自己的知识发现错误，发现作业中的问题，并提出解决方案，减少后期绘图过程中的错误，此外有助于教师了解学生的知识应用。

课后整合和交流所学的知识。教师活动：用黑板、尺子作图，梳理本课程的知识点，总结作图步骤、作图注意事项等。学生活动：一边绘画，一边梳理本课程的知识点。学生填写课程自我评估表。

通过机械制图三融合教学的教学研究，不仅丰富了教学模式，还大幅度提高了学生的学习兴趣和积极性，逐步提高了学生对机械制图理论的理解以及知识的有效掌握，大大提高了三维软件的动手操作水平，为适应智能制造人才需求，探索应用型人才培养的教学模式奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]王红阁，周前.《机械制图》课程教学改革与实践[J].内燃机与配件，2021（2）：224-225.

[2]邵静.高职《机械制图》教育改革探索[J].新疆农机化，2021（1）：47-48.

◎编辑 尹 军