論在數字化制造背景下如何提高學生讀繪機械圖樣的能力

朱愛菊

山東平度市技師學院 山東 平度 266700

數字化制造是以信息和知識的數字化為基礎,以現代信息網絡為主要載體,運用數字化、智能化、網絡化技術來提升產品設計、制造和營銷效率的全新制造方式,大大提高了企業的生產質量與效率。十四五期間制造業仍是中國的立國之本,中國從制造大國向制造強國轉變要靠數字化創新,促進制造業更快更好地轉型升級。而機械圖樣是機械制造業傳遞產品信息的重要載體,讀繪機械圖樣的能力是機械技術人員必備的基本技能。如何提高技工院校學生讀繪機械圖樣能力,來適應數字化制造技術的發展,筆者結合多年來教學經驗,從以下幾方面進行闡述。

一、改革教學內容,提升讀繪圖樣的能力

技工院校是為企業培養中、高級技能人才的主陣地,十四五期間傳統制造業要向數字化制造轉型升級,就急需大量的掌握一定數字化制造技術的技能人才,具備讀繪機械圖樣的專業基礎技能。而讀、繪機械圖樣的能力主要通過學習機械制圖課程來培養。傳統的機械制圖主要教學內容包括作圖基礎、點線面投影、組合體、零件圖、裝配圖等。隨著數字化制造技術的快速發展,讀繪圖樣的能力也隨之改變。首先將圖樣讀繪能力培養與CAD軟件應用緊密結合,去培養學生讀圖、繪圖的數字化意識和能力。傳統教學中將機械制圖和CAD作為兩門獨立課程開設,任課教師和教學時間常常不一致,學習內容被割裂開來。目前迫切需要整合教學內容,將手工繪圖與CAD繪圖有機結合起來,增加CAD三維繪圖。突出CAD三維造型和二維視圖轉換及其標注、平面圖形分析、組合體正確讀繪方法和步驟等內容。

其次將技能大賽成果有效地轉化到教學中去。目前各級各類職業技能競賽成為引導和推動職業學校課程改革、提升辦學質量、展示教學成果的重要平臺,我院數控專業師生參加了各級CAD機械設計、3D打印等比賽,這些賽項都重點考察學生讀圖、草繪、CAD二維繪圖、CAD三維繪圖能力、創新設計能力。轉化這類大賽成果,有效地融入到機械制圖教學中去。由于賽件具有典型結構的集成性、與生產實際的關聯性、加工工件復雜性等特征,項目的設計和比賽廣泛了使用數字化制造技術。將這些賽項內容引入到讀圖繪圖的教學中,豐富教學內容,激發學生的學習興趣。

最后提煉企業的典型生產任務,豐富教學內容。我院數控加工專業與周邊企業進行校企深度融合,共育技能人才。通過合作發現傳統的制圖教學授課內容太單一,主要來源于教學課本、習題冊等,學生到企業跟崗實習期間看不懂企業圖紙,教學與企業實際生產脫節。在企方專家的指導下,優化教學內容,結合企業實際生產情況,將企業實際生產中所應用的二維圖樣、三維實體模型作為教學素材,提煉出典型工作任務作為學習內容,整理出教學工作頁。

二、靈活運用教學方法,提升讀繪圖樣的能力

技工院校的學生大多初中畢業,年齡小,專業知識基本為零。學習能力、自我約束力不高,知識面窄,空間想象力較差。但好奇心較強,喜歡動手。但對于生活在萬物互聯、信息爆炸時代的同學們來說,對數字化知識比較感興趣,接受能力強。根據學生的認知規律和特點,靈活運用多種教學方法,激發學生學習興趣。剛入學時學生對數控加工這個專業很陌生,對機械圖樣知之更少。首先上機械制圖課時,帶學生到學校實訓車間見習,學生明白了加工零件是根據圖紙要求進行的。同時老師引導學生在線上觀看企業實際加工生產視頻,讓學生認識到機械圖樣在產品制造過程中的作用,從而對數控加工也有了初步認識,激發了學習的熱情和目的性,為后續的學習打下良好基礎。

其次學習制圖基礎知識時老師主要在教室借助多媒體課件、實物模型、AR技術進行授課,學生也通過切蘿卜、捏橡皮泥等辦法制作模型,學中做,做中學。多進行圖樣與立體對應的練習,在授課中每一個三視圖都要求學生建立方位關系,理解并牢記三視圖的投影規律“長對正,高平齊,寬相等”,來培養學生空間想象能力、讀繪圖能力。

同時老師們收集大量的網上精品課程視頻、圖片、課件等數字化素材,來豐富機械制圖的教學資源。疫情期間老師們充分利用網絡平臺實現數字化的網絡教學,做到停課不停學。課下老師可以采用釘釘群、QQ課堂群等交流平臺推送微課、慕課等數字化學習資源,讓學生利用課下碎片時間進行自主學習。課堂上對于教學中的重難點問題采用AR數字化技術演示,使學習內容更直觀、形象具體,輕松化解了教學重難點,迅速提高學生的空間想象力和讀圖能力。讓學生借助計算機繪圖軟件繪制三維模型,從多個視角觀察物體。利用三維模型生成二維視圖的功能,可突出機件表達方法選擇、尺寸和技術要求標注等重點學習內容,提高繪圖效率。在此基礎上引導學生對零部件結構進行小的創新設計,以達到外觀漂亮、工作原理更合理等目的,從而培養學生的創新設計能力。

三、采用多元化評價方式,提高圖樣讀繪能力

為激發學生學習積極性,傳統的教學評價方式有待轉變。傳統的評價方式是學期末進行閉卷考試,可以說“一考定乾坤”,這種考試方式造成部分學生平時不認真學習,憑考前記憶習題來取得高分。導致學生重理論輕技能,死記硬背題,很難考察出學生的綜合實力。隨著數字化技術的應用,對圖樣的讀繪能力要求有了較大改變,評價方式也應隨之轉變。對學生成績的評價主要采用過程化考核(占比60%)、學期末考核(占比30%,理論考試+技能測試)、個性化考核(占比10%)相結合的方式。重視過程化考核,過程化考核采用學生自評、互評、師評、企評等綜合評價方式。按手工抄畫圖紙、測繪零部件草圖、CAD建模與繪圖等幾個項目進行考核,評價出學生的平日成績。學期末測試主要考察制圖的基礎知識和圖紙的識讀與繪制,比如引入企業圖紙讓學生讀懂圖紙上的基本結構、形位公差、裝配尺寸等內容,并通過CAD建模、繪制圖紙,邀請企方師傅評定成績。個性化考核讓學生對機械零部件進行小改進,進行創新設計,繪制出三維模型或二維圖紙,主要考察學生數字化繪圖能力、創新設計能力。

四、植入數字化思維,提高繪圖設計能力。

在后疫情時代,企業數字化轉型成為一股不可逆的浪潮,企業在數字化轉型過程中首先要做的就是思維轉變。數字化思維就是通過數字化決策評判來代替傳統的經驗決策判斷。傳統的決策判斷中所用的各種數據,大多都是靠人工來收集整理的,不夠精準,這顯然是不適應快速響應的企業運行方式要求。數字化思維的核心就是自動的決策判斷,比如傳統的零件加工是工人師傅憑借經驗控制加工過程,而數字控制加工就是靠數字化程序控制加工過程,事實證明用數控技術加工的零件精度更高、表面質量更好,生產效率更高。對于將來從事一線生產的數控加工專業學生來說,從學生時代就要培養數字化思維。從學習制圖的淵源上讓學生認識到從手工繪圖到計算機二維繪圖再到數控加工,從三維設計到數字化工藝過程設計到數字化制造,虛擬制造,從CAD應用到數字化企業的發展,是數字化技術讓傳統制造業發生了質的變化,從而激發學生學習數字化技術的熱情。

在數字化制造背景下,要求學生打好讀圖、繪圖的基礎,掌握計算機繪圖、產品優化設計的技能,厚植數字化制造理念,練好技能,為助推當地企業數字化轉型而努力!