张卫芬 李永梅 董祥国 严红霞

摘要：随着智能制造技术的发展，传统的机械制图的课程内容、教学模式等已不能满足智能制造对人才的需求，机械制图的教学改革势在必行。本文分析了机械制图教学改革的必要性，提出了三融合策略，即教学内容实现传统机械制图与三维设计软件相融合，教学模式采取线上教学与线下教学相融合，实践教学采用综合测绘与数字化设计相融合，实践证明学生主动意识增强，教学效果良好，对智能制造背景下机械制图的教学提供改革思路。

Abstract： With the development of intelligent manufacturing technology， the traditional course content and teaching mode of mechanical drawing can't meet the demand of intelligent manufacturing for talents， so the teaching reform of mechanical drawing is imperative. The paper analyzes the necessity of teaching reform of mechanical drawing and three-integration strategies are proposed， which include three parts： integration of traditional mechanical drawing and 3D design software， integration of online teaching and offline teaching on teaching mode， integration of comprehensive mapping and digital design on practice teaching. The practice proves that the students' initiative consciousness is enhanced and the teaching effect is good， which provides a reform idea for the teaching of mechanical drawing under the background of intelligent manufacturing.

关键词：智能制造;机械制图;教学改革

Key words： intelligent manufacturing;mechanical drawing;teaching reform

0  引言

隨着新一轮科技和产业的变革，智能制造已成为全球制造业发展趋势和我国制造业的发展需求，而“智能生产”是智能制造的主题之一，要实现智能生产，除了要具有系统化结构化的专业知识之外，现代设计软件的应用、信息技术的应用等也必不可少，这些因素的有机融合才能实现智能设计、智能制造技术的应用。因此，学校和教师在教学过程中应及时补充和调整课程内容、教学方式，充分利用“互联网+教育”和“智能+教育”以满足智能制造的发展需求。

机械制图是机械专业学生较早接触的一门专业技术基础课程，它对学生的制图识图能力、空间想象能力、工程素养、创新精神等方面的培养具有重要的地位和作用，为后续相关课程奠定了重要的基础。为适应智能制造的发展趋势，本文提出以机械制图为载体，以三维设计软件为工具，以混合式教学为教学模式，强化数字化设计、师生互动、实践教学，努力提高课程的教学质量，将传统机械制图改造升级为具有信息时代特质的特色课程。

1  智能制造背景下机械制图教学改革的必要性

①智能制造的发展下，智能工厂对机械专业人才的职业能力和综合素质提出了更高的要求，现代机械工程师不仅需要具备传统的机械学科知识与专业技能，同时利用三维设计软件完成产品设计的知识和能力也必须具备。顺应社会发展的趋势，更新机械制图的教学内容以满足机械工程师职业岗位对设计制造信息化的知识、技能、能力要求，是高校提高专业竞争力和毕业生就业质量的必然选择[1]。

②学生的自身特点变化随着社会的快速发展和时代的差异，目前“00”后的学生的思想比较活跃，自信而张扬，自我约束较弱，且容易自我为中心，对电子产品喜爱且操作比较娴熟[2]。传统的“满堂灌”、“填鸭式”的教学模式过于单一，学生普遍认为课程缺乏吸引力，枯燥乏味，学生的课堂参与程度较低，有效听课率较低，学生对机械制图的掌握和教师的教学效果并不理想。因此，如何根据学生的特点调整教学模式，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，这也是亟待解决的问题。

③企业对人才的需求随着智能制造的提出，企业的用人标准和需求也在不断变化。在众多企业中，机械制图在图样表达时也从二维平面图向三维空间图形转换，目前学校与企业、社会多元协同教学仍然比较缺乏，企业对机械专业学生的能力需求得不到满足，学校与企业的无缝对接还需加强，机械制图的课程内容与实践结合不是很紧密。因此，有必要对机械制图要进行一些改革和探索以满足企业和社会的发展需求。

2  智能制造背景下机械制图三融合教学研究

2.1 整合教学内容，实现传统机械制图与三维设计软件相融合

我国高校在机械制图与三维设计软件相结合的过程中大都采用“外挂式、分段式、融合式”等方式[3]。随着三维软件的迅速发展，在机械制图与三维软件如何相融这一问题上也有各种方式。

为此，我校进行了兄弟院校和企业走访，吸取优质经验，提出的教学方案是：以机械制图为载体，三维设计软件NX为工具，使机械制图与三维设计软件NX完全融合，建立制图的知识传授与三维软件操作的技能训练并重的教学形式，将传统机械制图中由“二维向三维”这一“读图”过程利用三维软件进行实现，再利用软件中的制图功能实现“三维到二维”的表达。

上课在机房进行，每位同学一台电脑，利用教师机和局域网对学生机进行控屏和反馈，在授课时能统一安排。在讲授制图中的理论知识遇到需要进行三维表达时，利用三维软件进行构形，学生在学习软件操作的同时也思考了机件的构形，做到所想即所见，所见即所得。比如，在讲投影法这一基础理论时，利用软件的制图功能，使学生掌握“长对正、高平齐、宽相等”的投影规律。在讲组合体这一章时，学生在建模和标注尺寸的同时也更为深刻地理解“形体分析法”的意义和作用。在讲机件的表达方法时，比对二维和三维，对剖切位置、剖切方向、剖切方法等有了更为深入的理解。在讲标准件和常用件这一章时，利用NX的标准件库和GC工具箱完成调用，强化学生对标准件和常用件的二维表达、规格标注、结构用途等方面的认知。在零件图这章，利用制图模块对零件的表达方案、尺寸标注、形位公差标注、表面粗糙度标注等进行强化，使学生掌握各种常见零件的三维构形和二维工程图。在装配图这章，通过对装配体的装配和拆卸过程，学生能更快掌握装配关系，再加以装配表达，使学生能更好地理解装配图的绘制。通过机械制图与三维设计软件的有效融合，学生边学习边操作软件，再从软件操作过程中反思机械制图的投影理论，学生获得很大的成就感，对机械制图的畏难不再有，有的学生还会尝试各种方法进行反复建模以求对机件的构形和二维图作进一步把握。

2.2 更新教学模式，线上教学与线下教学相融合

随着智能手机、QQ、微信公众号、雨课堂、慕课堂等线下教学工具的飞速发展，我校机械制图也更新了教学模式，由于三维软件操作要点比较多，若课堂教学占用大量时间讲解软件操作势必造成机械制图的课时受到影响，因此有必要将部分三维软件操作要点和部分机械制图理论知识延伸到课外才可以完成教学任务，微信公众号和雨课堂为解决这一问题提供了有效的技术手段。

课前主要进行预习，由教师发布相关课程资源，包括软件操作微视频（每个微视频在五分钟左右）、课件、作业等，学生先进行学习部分知识点和软件实操，完成相关作业，作业的客观题一般为选择题，考察学生对机械制图理论知识的掌握情况，可线上答题。主观题一般为软件操作题，学生画完后统一提交电子作业，以此来检查学生的学习情况，了解学生的学习盲点。课中主要重点讲解课程的理论难点和操作难点，加大与学生的互动，在解题、上机实操中巩固所学的知识，针对学生在软件操作中遇到的具体问题进行个性化辅导。课后再次布置相关作业，利用QQ群、微信群进行在线答疑，增强教师与学生的互动，就某个共性问题也可发起讨论，组建讨论小组，鼓励学生充分利用各类网络资源进行探索，增强学生学习的主动性，教学模式更加灵活多样，激发学生的学习兴趣。

2.3 改进实践教学，综合测绘与数字化设计相融合

机械制图课程结束后随之会安排综合测绘，测绘是学生们接触的第一个比较综合的实训，涉及机械制图、互换性与测量技术、工程材料及热处理等课程的知识，对后续的课程设计如“机械设计综合实训”、“复杂零件综合实训”、“机械制造综合实训”等都有很大影响。因此，为了让学生夯实基础且能灵活应用各相关课程的知识，选择一些典型的部件（如齿轮油泵、一級圆柱齿轮减速器、机用虎钳、球阀等）进行训练，安排三周的学时，四位同学为一组，每组需完成两套部件的测绘与建模，学有余力的同学可选择三套。首先给学生讲解各种装拆方法和测量方法，随后学生进行拆卸部件，拆完后每个零件进行测绘尺寸并记录数据，然后根据测绘尺寸进行零件的三维实体建模和装配建模，在此过程中学生可自由发挥对部件进行创新设计，最后按照要求由三维软件出标准的零件图和装配图并进行打印。通过上述训练，学生不仅掌握了测绘的方法，而且对“自底向上”的设计流程也有所了解，学生能亲手操作，兴趣较浓，加强了学生的综合素质教育和工程意识的培养。

3  教学效果

3.1 机械制图更具吸引力，学生学习积极性高

传统的机械制图学生苦于手工画图和空间想象，部分学生觉得晦涩难懂，出现厌学情绪，也会影响其后续相关课程的学习兴趣。通过课程改革，学生的学习积极性和学习兴趣有了很大的提升。首次课会强调机械制图课程的重要地位和作用，介绍三维操作软件在各企业的应用情况，激发了学生的学习兴趣。在线下课程中，学生会经常讨论如何进行操作软件以及为什么要这样表达等问题，相互学习，效果较好，三维作图的速度和准确度都有很大提升。

3.2 学生课外参赛活跃，成绩显著

积极组织学生参加各级各类机械制图类学科竞赛，从比赛中检验教学成果，吸取经验，发现教学不足，补充教学内容，学生在比赛中得到成长，教师从比赛中总结得失促进教学并进行改进。例如，自本课程教学改革后，本专业学生连续多年参加华东区CAD应用技能大赛，获得一、二、三等奖若干名和团体奖若干次，学生以老带新，每届传承，学习氛围浓厚，掀起学习制图的热潮，起到了很好的带动作用。

3.3 多课程联动改革，学生的三维数字化设计能力得到提高

由于机械制图的教学改革，其它相关课程也进行了部分改革，多课程进行联动提高学生的三维数字化设计能力。如机械设计综合实训，充分利用NX软件中的功能，从传统的“自底向上”设计方法改革为“自顶向下”的正向设计方法，在三维设计环境中构建起结构化的“从无到有、从虚到实、从粗到细”的产品正向设计一般流程和操作方法，更符合企业对机械类毕业生产品设计流程和综合设计能力的需求，也符合智能制造对机械类学生在数字化设计技术方面的培养要求。

4  结束语

通过机械制图的三融合教学研究，学生的学习兴趣增强，学习积极性提高，机械制图理论部分的有效掌握程度逐步上升，三维软件操作水平大幅度提高，为适应智能制造所提出的对人才的要求，探索培养应用型人才的教学模式打下坚实的基础。

参考文献：

[1]李梅红，李蕊，侯娅品.信息化技术背景下高职机械制图课程教学模式研究[J].中国职业技术教育，2019，29：61-64.

[2]苏娇艳，梁俊昌.信息化技术在《机械制图》教学中的应用[J].教育现代化，2019，12（104）：251-252.

[3]张京英，罗会甫，张彤，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010，31（6）：151-154.

[4]徐岩.浅谈信息化教学在机械制图课程中的应用策略[J].内燃机与配件，2019（24）：270-271.

基金项目：2019年度江苏高校哲学社会科学研究一般项目《智能制造背景下机械专业信息化改造的研究与探索》（项目编号：2019SJA2041）。

作者简介：张卫芬（1981-），女，江苏泰州人，硕士，东南大学成贤学院讲师，研究方向为机械设计、机械教学。