適應智能制造的非機類工程制圖課程教改探討

單泉 馬廉潔 陳硯 畢長波 張力 李德震

[摘 要] “中國制造2025”明確提出我國制造業的發展方向，非機類專業學生也是智能制造建設中的重要力量之一。工程制圖是非機類基礎課程體系的重要內容之一，是聯系機械知識和專業知識的橋梁。為滿足智能制造的需求，非機類工程制圖的授課內容重點應放到二維讀圖和三維CAD技術上，據此重新梳理非機類工程制圖的授課內容，提高了學生的能力并取得較好效果。

[關鍵詞] 智能制造;非機類專業;工程制圖;專業融合;三維CAD技術

[基金項目] 河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“深入融合工程訓練的機械基礎類課程教學改革研究及實踐”（2018GJJG421）;2018教育部產學合作協同育人項目“模塊化可定制房車改裝設計系統研究及開發”（201801031010）;2018教育部產學合作協同育人項目“復合式上肢康復訓練機器人研究及開發”（201802299046）

[作者簡介] 單 泉（1977—），男，江西贛州人，博士，東北大學秦皇島分校控制工程學院副教授，主要從事產品設計理論、智能設計及CAD二次開發研究;馬廉潔（1970—），男，內蒙古赤峰人，博士，東北大學秦皇島分校教務處長，教授，主要從事難加工材料加工理論與技術和生物制造技術研究;陳硯（1976—），女，山東聊城人，碩士，東北大學秦皇島分校控制工程學院高級實驗師，主要從事CAD/CAE研究。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0198-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-21

一、智能制造發展趨勢及需求

智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術，實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術和智能技術與裝備制造過程技術的深度融合與集成[1]。

二、適應智能制造需求的教改措施

非機類工程制圖課程的授課中，需要重點培養學生讀圖和圖樣交流溝通能力。非機類專業學生除需要掌握一定的制圖基礎知識外，著重需要在制圖知識和專業知識之間建立一條聯系的紐帶。如電氣工程專業畢業的學生，入職后將從事各種電氣技術工作，包括設計、改進、安裝、生產和維修等，都與工程制圖息息相關[5]。

實現專業知識和制圖知識的融合，可以通過下面兩個途徑。一是在學習機械制圖基礎知識的基礎上，有針對性的學習和本專業相關的一些制圖知識;二是通過學習三維CAD知識，將三維實體模型和本專業知識建立起形象直觀的聯系，方便進行本專業相關產品的設計開發工作。

工程制圖授課內容一般包括機械制圖模塊和專業制圖模塊。機械制圖模塊是針對非機類各專業都必須學習的，主要內容包括制圖基礎知識、投影理論知識和零件圖知識等三個子模塊。專業制圖模塊可以按專業劃分，適用于不同非機類專業進行選修，如電氣制圖模塊、化工制圖模塊、房屋建筑圖模塊等。通過專業制圖模塊的學習，建立起其他工科和機械之間的紐帶和橋梁。

隨著三維建模技術的日趨成熟，數字化完整準確定義三維產品成為可能，三維模型在工程定義中的地位從參考、輔助過渡到主導，三維模型成為智能制造的關鍵數據之一，最終必將取代二維圖樣[6]。適應智能時代的需求，必須熟練掌握三維CAD技術。在傳統的非機類工程圖學授課內容中，三維CAD技術講授非常少。然而，三維CAD的設計理論和造型方法，實際上比二維CAD設計更符合人的思維過程[7]。

在非機類工程制圖的授課中，利用三維CAD技術，不僅能夠輔助制圖和造型設計，更可提高形體構型、圖形分析等能力。例如，可以通過三維模型展示截交線、相貫線等學生較難理解的內容[8]。可以講授三維模型轉二維工程圖功能，以適應現代產品設計流程。可以對轉成的二維工程圖進行繪制、編輯和修改等操作，從而掌握二維制圖基本方法和操作，進一步掌握AutoCAD等二維軟件的使用。

三、課程教改具體內容

非機類工程制圖授課的內容及注意點如下所述。

1.制圖基礎部分，包括國家標準、繪圖工具使用、平面圖形繪制等內容。由于機械制圖國標、工程圖要素等內容，短期內不會改變，需要保留這些內容，適當減少圓弧連接、直線等分等部分的內容。

2.投影理論部分，包括投影基礎、基本體、組合體、三維實體建模技術等內容。在實際的工程制圖的講授過程中，圖解空間幾何問題的實際效果并不算大，導致學生在學習過程中浪費了大量的學時，無法得到較好的學習效果，可以適當減少，特別是相貫線、截交線的生成等部分的內容，輔以三維實體展示，既節約時間又加深理解，效果更好。

3.零件圖部分，包括機件表示法（視圖表達、剖面表達、尺寸標注等）、標準件常用件、零件圖等內容。可以適當減少常用件部分和公差部分內容，適當增加三維繪圖、三維轉二維工程圖等方面內容，讓學生對目前主流的設計方式有所了解。

4專業制圖部分，包括電氣制圖、化工制圖、房屋建筑圖等子模塊，可根據專業需要添加即可，授課內容重在引導，以便學生在從事本專業時快速入門及深入應用。

四、結束語

通過在非機類工程制圖課程中進行面向智能制造的教學改革，大大提高了學生的學習興趣和熱情，學生讀圖、繪圖和軟件應用能力都有所提高。同時，非機類學生積極參加全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽和全國三維創新設計大賽等科技競賽，也取得了較好的成績。教學改革是一個循序漸進的過程，隨著科技的發展，課程改革也需要在實踐中不斷地摸索和改進，從而適應社會不斷發展的需求。

參考文獻

[1]趙升噸，賈先.智能制造及其核心信息設備的研究進展及趨勢[J].機械科學與技術，2017（1）：1-16.

[2]陸國棟，孫毅，費少梅，等.面向思維力、表達力、工程力培養的圖學教學改[J].高等工程教育研究，2015（5）：1-7，58.

[3]韋何耕.簡志超.機械制圖課程教學和考核方式改革淺析[J].信息系統工程，2017（12）：165，167.

[4]李萍，李維軍，高興軍.基于“卓越計劃”的機械制圖課程教學改革初探[J].大學教育，2016（7）：147-148.

[5]王熙雛，張淑紅，范宏.基于創新實踐能力培養的《電氣工程制圖》課程改革的研究[J].圖學學報，2016（5）：707-710.