面向智能制造技术的工程图学教学改革与探索.doc
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1、面向智能制造技术的工程图学教学改革与探索 工程图学是机械类专业举足轻重的专业基础课程。智能制造新知识、新技术的大量涌入使得工程图学课程的内涵在不断变化充实。从创新教育和图学教育的特点出发,工程图学的教学有必要从教学内容、教学方法、教学效果评价体系等方面进行教学改革和探索,以使本课程培养的目标符合智能制造技术所需人才的要求。 引言 工程图学课程是工科类大学各专业必修的一门专业基础课程,是工科类专业尤其机械专业大学生必须具备的一项专业基础知识和技能。工程图样是工程项目、设备制造的技术文件,承载着制造、检验、使用、维护等工程信息,包含了工程师的结构设计、工艺设计、使用规范和管理等内容。工程图学教育对
2、大学生的产品设计构形表达能力、产品制造工艺设计、计算机绘图能力和美学思想及审美等能力的培养发挥着重要作用。随着现代工业制造技术和设备的发展,尤其是CAD(计算机辅助设计)参数化三维设计、CAE(计算机辅助分析)和CAM(计算机辅助制造)集成化数字智能设计制造技术的大量应用,使工程技术人员可以在电脑显示屏上从三维建模开始,到模拟产品构形、分析、制造、装配和试车,快速进行产品构思设计和制图。工程图学课程的教学若还采用老的教学内容和教学手段,其培养的人才知识结构将无法满足社会用人单位的需求。所以如何培养符合现代智能制造企业需要的应用型卓越工程技术人才,如何将工程图学课程教学与智能制造技术相结合,通过
3、工程制图教学培养学生读图画图能力的同时,了解并初步掌握计算机智能制造技术,已经成为高校需要研究的问题。对课程教学内容、教学方法、教学效果评价体系的改革已成必然1。 一、工程图学课程教学内容的改革 目前工程图学的教学内容主要是按多面正投影的投影原理,按国家制图标准规定的视图表达手段,将立体按适合的表达方法画多面正投影视图和读多面正投影视图,同时介绍常用零件和标准件的视图表达和标注方法、读画零件图和装配图等,内容传统。这种与工程实践、智能制造技术缺乏联系的课堂教学,较难激发学生学习兴趣和学习的主动性。 课程安排是教学实施的“骨架”,教学内容是教学实施的“血肉”,二者的优化和完善是有效开展教学工作的
4、基础保障。工程图学在教学内容方面必须除旧布新、去粗取精,要与时俱进、充实新内容。教师不仅要教会学生绘制和阅读工程图样,而且要让其对先进计算机成图技术和现代智能制造技术内容有所了解,在教学中增加运用机械三维参数化设计软件成图的内容,使课程内容与现代智能制造接轨,以达到学以致用的目的。 (一)将应用性思想融入教学 李克强总理在2018 年政府工作报告中指出,要引导地方本科院校向应用型转变。工程图样被称为工程界的技术语言。工程图学课程作为工科类专业大学生的专业基础课,除了要让学生掌握读工程图和画工程图,还必须在教学中融入应用实例,面向工程,营造实践氛围,增强教师和学生的工程意识,更加注重紧跟时代步伐
5、,面向前沿技术,实现课程教学与工程实践变化的同步吻合。可以从某一机械设计案例讲解入手,如下图所示 要展示工作原理,讲解投影过程和制图基础、使用参数化CAD设计软件生成三维构形。使教学过程更贴近现代工程设计制造的实际情况,培养学生的专业意识、工作意识和创新意识,培养学生使用计算机参数化设计软件的使用能力。使学生通过本课程学习,能应用计算机三维参数化设计软件进行创新设计。 (二)学习使用参数化三维设计软件的内容融入工程图学教学 在传统的工程图学教学内容中,教师在课堂上首先要向学生展示机件的三维立体模型,然后介绍通过形体分析研究如何在平面图纸上按投影原理画该立体的多面正投影,将三维立体模型的内外结构
6、用最合适的表达方法准确地表达出来。在以前的工程设计、生产和检验中,人们都是靠工程图纸即投影图形来交流实施的,这样教学内容的安排是没问题的。但现今进入了计算机智能制造时代,二维工程图在产品设计、制造、检验中的使用已经不是最主要的了,部分高新技术企业使用了计算机参数化三维设计软件(如Solidworks、NX、ProE等),已?基本不需要工程图样来参与设计、制造和检验。即使需要用到工程图来进行技术沟通和交流,也可以很快地从计算机三维设计软件中,通过三维模型来进行。因此,在工程图学教学中应增加计算机参数化三维设计软件的使用和学习,增加三维造型设计方法的内容。 二、工程图学教学方法改革 改革教学方法应
7、树立以学生为本的教学观念。工程制图课程教学,除了使学生获取工程图样的画图和读图的方法,培养其平面投影图与空间三维立体联系的思维转换技能,更重要的是要培养学生的创新思维能力,为学生今后的专业学习、兴趣爱好、职业规划等打下良好和扎实的基础。 传统的制图教学方法和手段主要用挂图或PPT课件、立体木模、黑板画或板书来进行讲解和画图演示,课程知识枯燥乏味、抽象难理解是学生在听课学习中经常反映的问题。有时教师对某一知识难点反复讲解,由于学生还没建立完善的立体构思习惯和能力,还是有相当一部分的学生不能理解,直到看到对应的立体图形才会恍然大悟。但是在黑板上画立体的轴测图,要花费太多的课堂教学时间,教学效率低下
8、,无法在规定的课时内完成教学进度。所以根据学生认知规律,在当前工程制图教学课时不断减少的情况下,我们大胆地在工程制图教学中引入CAD参数化设计软件,运用计算机、多媒体课件等先进教学手段辅助教学,提高教学效果和效率。使用参数化三维设计软件,能把点、线、面的投影过程,截交线与相贯线的形成过程、零件的剖切过程等通过建模特征树进行动态展示,并能通过三维实体造型技术、立体表面着色和不同观察点的变换,在三维实体和二维平面投影之间,建立起形象直观和抽象思维相结合的教学模式。 使用SolidWorks的eDrawings插件,可以使学生对组合体的构成方式、对形体分析法和线面分析法的分析运用加深理解,从而有效地
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