基于工作過程的CATIA三維建模高職機械類制圖課程教學(xué)改革研究

滕濤

摘 要：針對高職制圖課程與社會需求脫節(jié)的供需矛盾，從深化教育教學(xué)改革角度，在高職院校課堂進行基于工作過程的CATIA三維建模制圖課程改革，通過重構(gòu)課程內(nèi)容，改變教學(xué)模式，優(yōu)化課程考核等方式對制圖課程進行改革研究，旨在為解決高職制圖課程教學(xué)問題提供一種改革思路。

關(guān)鍵詞：工作過程 機械制圖 CATIA 高職

1 前言

隨著國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》全面推進實施制造強國戰(zhàn)略的有序推進。制造業(yè)對從業(yè)人員數(shù)字化技術(shù)的要求越來越高。高職院校作為為社會提供技術(shù)技能人才的基本定位，需要及時銜接人才培養(yǎng)與市場需求的供需變化，積極為祖國的繁榮發(fā)展提供人力支持。所以，我院在開展制圖類課程專業(yè)學(xué)習(xí)時，通過企業(yè)調(diào)研，明確出實際工作崗位，把高職制圖課程教學(xué)內(nèi)容與工作內(nèi)容進行對接，教學(xué)過程有機融合實際工作過程。通過CATIA三維建模工業(yè)軟件實現(xiàn)項目化的工作任務(wù)完成高職制圖課程的教學(xué)任務(wù)。

2 CATIA應(yīng)用在高職制圖課程中的意義

在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)制造過程中，工程圖紙語言是工程人員交流溝通的基礎(chǔ)。設(shè)計研發(fā)人員把頭腦中的創(chuàng)意三維產(chǎn)品通過二維工程圖紙的形式傳達給工程技術(shù)人員，工程技術(shù)人員通過接收二維工程圖紙，復(fù)構(gòu)三維模型，完成產(chǎn)品信息的對接。質(zhì)量檢測人員不僅要確保三維產(chǎn)品的型號規(guī)格符合標(biāo)準(zhǔn)，同時還要確保二維圖紙的指標(biāo)參數(shù)符合要求。產(chǎn)品整個生產(chǎn)流程需要經(jīng)過二維圖紙和三維產(chǎn)品的多次轉(zhuǎn)換，對工作人員的要求較高，生產(chǎn)過程容易出錯，增加了企業(yè)經(jīng)營成本。CATIA軟件作為一款三維CAD/CAE/CAM一體化軟件，能夠直觀傳達三維數(shù)字模型，串聯(lián)研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢測全過程，有效幫助企業(yè)降低溝通成本。我們通過CATIA三維軟件為項目載體對機械制圖、互換性及測量技術(shù)、AutoCAD以及三維軟件設(shè)計四門課程打亂重構(gòu)。以項目為載體，任務(wù)為導(dǎo)向，讓學(xué)生在完成每個任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)相關(guān)制圖課程的重難點教學(xué)任務(wù)，在完成不同任務(wù)的過程中運用制圖知識，鍛煉專業(yè)技能。

3 高職院校生源特征及分析

以我校的招生情況為例進行分析，我校招生對象包括對口招生、單獨招生和普通高考招生。學(xué)生招生方式類別不同，到校之后學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差異較大。來自中職的單獨招生學(xué)生和對口招生學(xué)生都曾學(xué)習(xí)過機械制圖基礎(chǔ)知識，有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，而普通高考學(xué)生在高中階段沒有接觸過機械制圖知識，導(dǎo)致同一個班級的學(xué)生基礎(chǔ)差異較大。但是，普通高考考生的優(yōu)勢在于空間想象能力強，在剛接觸制圖課程時稍顯吃力，但對知識點的掌握和理解較好；中職學(xué)生對機械零件的識讀能力比較強，能夠通過圖紙聯(lián)想到實際產(chǎn)品，對制圖過程中的操作部分興趣濃厚。普通高考考生的劣勢在于，普通高考學(xué)生動手能力較差，把學(xué)到的書本圖紙知識運用到實際指導(dǎo)生產(chǎn)的能力較差；中職學(xué)生能夠通過圖紙識別簡單的機械產(chǎn)品，遇到難度較高的圖紙就顯得束手無策，會產(chǎn)生畏難情緒。最后，高職學(xué)生普遍存在的問題是，學(xué)習(xí)習(xí)慣較差，自律性和自信心不足，缺乏主動性，少數(shù)學(xué)生采取自我放逐的模式，這對機械類制圖課程的教學(xué)是一個挑戰(zhàn)。

4 傳統(tǒng)高職制圖課程教學(xué)存在的問題及分析

4.1 傳統(tǒng)高職制圖課程教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)高職制圖課程研究平面上表達空間幾何體，用規(guī)定的圖形、文字、符號和數(shù)字表達機件的尺寸、形狀和加工要求。空間幾何體的表達主要是二維圖紙與三維產(chǎn)品的相互驗證，對產(chǎn)品的空間想象能力有要求，學(xué)生因?qū)嵺`經(jīng)驗限制，無法重構(gòu)出產(chǎn)品三維實體模型，相關(guān)知識點無法理解與掌握。同時，在表達機件具體參數(shù)時，學(xué)生沒有在工廠實際工作過，對尺寸標(biāo)注不敏感，形狀細節(jié)表達不完全，加工要求無據(jù)可依，導(dǎo)致圖紙不可用。

4.2 傳統(tǒng)教學(xué)資源制約高職制圖課程發(fā)展

首先，市面上高職制圖課程的教材仍是沿著學(xué)科理論知識來編寫。教材理論性強，沒有基于工作過程進行編撰，理論與實踐脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，應(yīng)用性不強。其次，傳統(tǒng)制圖課程教學(xué)所使用的教具跟不上時代發(fā)展。實物模型笨重且內(nèi)部結(jié)構(gòu)表達不清楚。掛圖便是課本插圖的再現(xiàn)與放大，不利于拆分與動態(tài)觀察。教師畫圖則費時費力，不利于課堂教學(xué)效率的提升。最后就是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，學(xué)生自制力較差，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺課程學(xué)習(xí)率很低。

4.3 數(shù)字化技術(shù)發(fā)展對高職制圖課程的新要求未引起重視

隨著數(shù)字化制造技術(shù)越來越受到重視，工業(yè)制造軟件在我們生產(chǎn)一線運用越來越多。為了實現(xiàn)行業(yè)與專業(yè)對接，崗位與課程對接，工作過程與教學(xué)過程對接，高職制圖課程數(shù)字化改造已迫在眉睫。制圖課程作為機械基礎(chǔ)課程，要在充分調(diào)研企業(yè)的基礎(chǔ)上，吃透崗位工作要求，打亂重組課程教學(xué)內(nèi)容，以項目制工作任務(wù)為載體，基于工作過程重排教學(xué)內(nèi)容，形成全新的活頁式教材。同時，充分利用CATIA三維建模能力，完善教材數(shù)字教學(xué)資源庫，方便學(xué)生理解空間幾何體的形狀表達。利用工作任務(wù)模擬實際工作崗位，以任務(wù)為抓手，在機件圖紙實際制作過程中理解機件的尺寸、形狀和加工要求。學(xué)做一體，使學(xué)生更好的掌握制圖識圖技能。

5 高職制圖課程教學(xué)改革思路與實施方案

5.1 改革思路

把高職機械類制圖課程機械制圖、互換性及測量技術(shù)、AutoCAD以及三維軟件設(shè)計等課程進行重構(gòu)，把四門課程融合為一門CATIA三維建模制圖綜合課程，利用活頁式制圖課程教材，把理論知識融于具體任務(wù)，達到學(xué)中做，做中學(xué)的教學(xué)目的。基于實際工作過程，通過項目制分組完成任務(wù)的模式鍛煉制圖繪圖技能。

5.2 實施方案

5.2.1 課程教學(xué)過程設(shè)計

教學(xué)過程選取我校汽車制造與試驗技術(shù)專業(yè)典型部件發(fā)動機活塞連桿組件為一個總項目，分4個零件圖和1個裝配圖共5個任務(wù)進行教學(xué)。詳細教學(xué)設(shè)計過程見表1。

5.2.2 課程教學(xué)考核與評價設(shè)計

課程的考核采用過程性考核的方式進行，最后項目加權(quán)平均分為該門課程的最終成績。目的是希望學(xué)生在完成任務(wù)的過程中發(fā)揮主觀能動性，把每一次完成任務(wù)的過程看做一次考試，在不斷完成任務(wù)的過程中掌握本門課程的基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能。具體考核表見表2。

6 教學(xué)改革實施效果

通過基于工作過程的CATIA三維建模對高職制圖課程進行改革之后，教學(xué)效果取得了比較明顯的變化，具體如下：

（1）具體任務(wù)到人，學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確，主動性增強，學(xué)會探討和借助工具解決問題，鍛煉了學(xué)生相互協(xié)作交流和研究創(chuàng)新能力，課堂學(xué)習(xí)氛圍煥然一新。

（2）教師由傳統(tǒng)課堂的主角變身為學(xué)生學(xué)習(xí)路上的配角，把課堂交還給學(xué)生。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由傳統(tǒng)的講授式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦N近今后工作實際的探究式學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮以學(xué)生為主體的教學(xué)改革思路，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中更有主人翁精神，部分同學(xué)為了完成任務(wù)甚至?xí)米约旱碾娔X把課堂沒做完的任務(wù)帶回寢室繼續(xù)完成，學(xué)習(xí)自主性得以增強。

（3）改革實施之后，學(xué)生完成項目任務(wù)的過程中，能夠把課本所學(xué)制圖知識和實際制圖繪圖技巧有機結(jié)合。通過課程任務(wù)考核評價表能夠看出，學(xué)生對制圖基礎(chǔ)知識的掌握較好，對制圖課程的重難點能夠借助三維軟件，通過平面與空間的轉(zhuǎn)換進行突破。在完成不同項目任務(wù)的過程中重復(fù)鍛煉學(xué)生使用CAD制圖和CATIA建模的能力，通過常見功能的不斷練習(xí)，鍛煉出圖效率，不斷提高學(xué)生的制圖繪圖能力。學(xué)生的制圖繪圖能力得到針對性的增強，在就業(yè)市場上能夠更加匹配制圖繪圖就業(yè)崗位，提高學(xué)生就業(yè)的核心競爭力。

7 結(jié)束語

高職院校為社會提供所需的技術(shù)技能型人才，就需要與企業(yè)一線接軌，作者通過采用基于工作過程的CATIA三維建模高職制圖課程教學(xué)改革，銜接企業(yè)需求，有針對性的進行人才培養(yǎng)，為我國實現(xiàn)制造強國戰(zhàn)略提供人力支撐。

本文為重慶市高等職業(yè)教育教學(xué)改革研究項目和重慶旅游職業(yè)學(xué)院2020年教學(xué)改革與質(zhì)量工程研究成果，課題名稱：基于CATIA三維建模能力的高職制圖課程教學(xué)改革研究，課題編號：Z213220。課題名稱：行動導(dǎo)向教學(xué)范式在高職汽車課程教學(xué)中的應(yīng)用。課題編號：YJKG2020008。

參考文獻：

[1]陳麗，曾敏.智能制造視域下高職機械專業(yè)教學(xué)改革的研究.職業(yè)教育，2020.9.

[2]吳海燕.基于Pro/E的高職《機械制圖》課程教學(xué)改革.機電教育創(chuàng)新，2019.4.