面向數字化制造的機械制圖教學改革

周明

摘 要：隨著現代社會工業的快速發展和生產產品更新速度的加快，新型制造技術在我國的機械制造行業中應用也越來越廣泛，尤其是機械制圖中的數字化制造技術。圖是工程語言，隨著現代制造技術的飛速發展，圖學教育在教學內容、教學方法以及教學手段方面也面臨著改革，以適應發展的需求。本文首先分析了數字化制造對機械制圖教學的要求，接下來詳細闡述了新時期傳統機械制圖教學模式中存在的問題，最后對新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革方法做具體論述，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

關鍵詞：圖學教育;改革;現代制造技術

引言

數字化制造技術即在數字化技術與制造技術相結合的背景下運用虛擬現實和對產品信息、資源信息、工藝信息進行規劃和重組，來實現機械制造對產品設計和功能的仿真以及原型制造，從而滿足人們對生產產品的需求。現階段，我國大部分機械制造企業已經擁有了數字化制造技術，對以后機械制造領域的快速發展具有很重要的意義，

1數字化制造對機械制圖教學的要求

數字化制造對機械制圖的要求是將圖像轉變為數字并將有關數據信息進行收集與存儲。因此，在這種要求下，機械制圖應為施工工程的模型提供基礎，并且將計算機網絡作為機械制圖教學的載體，以促進機械院校教學的成效。此外，院校應使現代機械制圖教學方式從二維向三維轉變，包括拓撲結構、三維幾何信息和物理特征等。并應用計算機軟件對圖紙進行處理來獲得虛擬的實體圖像，以便于設計人員進行圖紙的設計和修改。數字化制造是以計算機為基礎來實現對制圖數據、方法與資源的整合和存儲。計算機機械制圖通過運用計算機軟件檢驗實現了虛擬裝配與制造。機械圖樣是工程施工的重要依據，因此在設計和分析方面都應按照發展規律來制定。所以，數字化制造要求機械制圖的教學目標和教學方式以及教學內容要有全新的改變，以滿足現代社會發展下機械制造企業對機械設計人才的需求。

2新時期傳統機械制圖教學模式中存在的問題

首先，教學目標沒有進行及時調整，無法滿足企業對機械制圖人才的實際需求，學生的空間思維能力、構型設計能力、三維建模能力、徒手繪圖能力較弱，專業綜合素質有待提高。其次，教學內容沒有進行及時更新，仍然沿用舊有的教學內容結構體系，沒有將新型的、企業生產線最前沿的技術融入到教學內容中。另外，教學方法比較落單一，基本以講授法和練習法為主，難以有效激發學生的學習興趣，學生的動手操作能力得不到有效培養和提高，無法將所學理論知識加以靈活運用。最后，教學模式比較落后，學生獲取知識的渠道單一，主要以課本內容為主，并且也沒有構建完善的評估體系，對教學成果進行檢驗。

3.新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革方法

3.1調整教學目標

新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革方法之一是調整教學目標。合理的教學目標能夠明確機械制圖教學改革具體目標，為滿足數字化機械制造對機械制圖的基本要求，就需要對教學目標進行調整。在開展機械制圖教學工作時，需要加強與企業之間的聯系，了解企業對機械制圖人才的實際要求，結合數字化機械制造特點，在教學中注重對學生思維能力、構型設計能力、三維建模能力、徒手繪圖能力的培養，使學生能夠利用計算機軟件構建立體式機械模型，再結合精準的手繪平面圖紙，為機械制造提供更加可靠的機械樣圖。

3.2吸收企業生產和技能競賽圖樣作為教學素材

新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革方法之二是吸收企業生產和技能競賽圖樣作為教學素材。基于數字化制造技術的工程圖已經在企業得到廣泛應用，將企業生產實踐中所應用的二維工程圖、三維實體模型，以及基于CAM軟件的零件二維和三維模型數控加工刀路文件作為教學素材，讓學生了解基于數字化技術的工程圖在企業生產中的實際應用。職業教育開展技能競賽活動，是我國教育工作的一次重大制度設計與創新，各類職業技能競賽成為引領和推動職業學校加快課程改革、提升教學質量、展示教學成果的重要平臺，其中加工制造類競賽項目多、范圍廣、影響大，產生了大量的實操競賽圖樣，由于賽件具有典型結構的集成性、與生產實際的關聯性以及加工工藝復雜性等特征，實操項目的設計和競賽過程廣泛采用數字化制造技術。例如，在國內各級競賽和世界技能大賽（Worldskills）中，賽件的紙質零件圖、裝配圖等二維圖樣都包含軸測圖，競賽過程也主要依賴于CAD/CAM軟件技術。在不涉及知識產權的前提下，可以將這些實操賽題引入到機械制圖課程教學中，來豐富教學素材，也能激發學生的學習興趣。

3.3CAD軟件應用與工程圖讀繪教學有機結合

新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革方法之三是CAD軟件應用與工程圖讀繪教學有機結合。要緊跟數字化制造技術發展和應用步伐，工程圖讀繪能力的培養過程就必須貫穿CAD軟件技術應用，利用多媒體等信息化教學手段，將工程圖讀繪能力培養與CAD軟件應用緊密結合，兩者相輔相成，有利于培養學生基于數字化制造技術的工程圖讀繪意識和能力。當前機械制圖課程在職業院校通常開設兩個學期，其中包含集中講解或分散講解的計算機繪圖知識，隨后計算機繪圖（CAD）課程再開設一到兩個學期。由于兩門課的教師和教學時間不一致，教學內容被割裂開來，即使計算機繪圖知識包含在機械制圖課程兩個學期中教學，其教學時間也會嚴重不足，難以達到基于數字化制造技術的工程圖讀繪能力培養要求。如將兩門課程融合在三到四個學期教學，作為重要技術基礎課的機械制圖課程總課時有所延長，也避免將計算機繪圖軟件僅當成“畫圖”的工具，而忽視其作為工程圖讀繪重要手段和產品信息表達載體的本質作用。

結語

總之，機械制圖是機械、機電專業或近機類專業必修的一門專業基礎課程，但因其對學生的空間思維能力以及空間想象能力要求較高，所以，學生的學習的困難程度較大。改革之后課程從其建模方式將以三維建模為主，從而降低了課程的抽象性，同時也提高了學生對相關軟件的熟悉程度及學習熱情。

參考文獻

[1]鄭送軍，師寶霞.新時期面向數字化機械制造的機械制圖教學改革研究[J].才智，2017（10）：200.

[2]徐文慶，陳黎明，劉少華.面向數字化制造的機械制圖教學改革[J].課程教育研究（新教師教學）2016（21）：298.

[3]陳貴風.面向數字化制造的《機械制圖》教學改革研究[J].人文之友，2018（6）：66.

[4]孫寶福.基于現代制造技術的工程圖學課程改革之初探.東華大學學報，2005.8.31：160.