基于“工作室”平台的机械制图模型库建设

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摘 要：基于“机电创客联盟工作室”平台，组建学生团队创建机械制图电子模型和3D打印实物模型库，将培养工作室学生的创新能力和建设课程教学资源融为一体，既丰富了机械制图模型库资源又锻炼了工作室学生的识图与绘图的基本技能。
关键词：工作室；机械制图；模型库
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.028
在“大众创新、万众创业”的背景下，当前社会对人才的创新性要求提到了显著的高度，“创新来源于实践”，机电行业对具有较强创新实践能力的要求更高[1]。为培养具有一定创新意识和实践创新能力的机电专业创新型人才，师生共同创办了机电创客联盟工作室，校企共建3D打印工作室，为培养创新型技能人才搭建了综合平台。本文探讨了基于机电创客联盟、3D打印工作室等创新平台，组建学生团队创建机械制图三维电子模型和3D打印实物模型库，将创新教育与课程建设相结合，实现创新能力培养和课程资源建设双赢。
1 机械制图教学现状及存在的问题
机械制图是机电类专业必修的一门技术性很强的技术基础课程，重点培养学生的空间想象力、识读和绘制零部件工程图的能力，对其后续专业课程的学习、课程设计及从事相关专业工作准备必要的基础知识和技能。课程设置在大一，学生缺乏实际经验和工程观念，不了解工程图样的重要性，在教学中沿用传统的教材、教学计划和模式相对固化，学生的图形表达、实践能力及工程意识的培养欠缺；对于如何将空间物体的形状大小反映在二维图纸上或者根据二维图形想象空间物体的形状，学生更是摸不着头脑，空间想象力的缺乏使学生逐渐失去学习兴趣。随着高职院校人才培养方案的改革，机械制图课程学时缩减，传统的挂图、实物模型的教学局限性凸显，不利于学生培养空间想象能力和空间思维能力，并且整个教学过程枯燥无味，缺乏互动，教学效果不好。利用三维设计软件CAXA实体设计，创建与教材和习题集配套的模型库对于学生的自主学习和培养空间想象力有很大帮助。
2 工作室模式
工作室教学模式是提高教学质量、提高学生零距离就业率的教学模式，采用“课堂—工作室—企业”的渐进模式，从少数学生参与工作室，直至带动整个专业的教学模式改革。选拔课堂表现优秀的学生加入工作室，参与工作室项目设计研发和或工作室与企业合作的项目，将真实项目引入课堂，将课堂所学与项目实践相结合，拓展学生参与实践的渠道，提高学生的学习能力。基于“机电创客联盟、3D打印工作室”平台，组建学生团队完成机械制图模型库的建立，既检验了学生课堂学习的学习成效，又锻炼了学生的动手实践能力。
3 机械制图模型库的建设
3.1 模型库的架构
根据模型类别分为机械制图组合体模型、机械零部件模型及工作动画、创新设计模型等三类。根据模型的形式分为电子模型和3D打印模型。其中械制图组合体模型以机械制图习题集配套模型为主，并将部分负责模型3D打印出来，用于测绘实训载体；机械零部件模型以12-16个零件组成的部件为主，完成建模、装配和动画制作；创新设计模型以工作室创新设计为依托，开展学生自主创新设计、创新竞赛命题设计、企业项目设计等，师生组成项目设计团队开展研究。
3.2 模型库建设过程
组建学生团队，以大二、大三学生为主，大二学生主要完成机械制图习题集配套模型库和机械零部件模型；大三学生具有一定的综合实训能力，完成创新设计作品的设计、三维模型和3D打印。
机械制图习题集配套组合体模型根据物体结构难易程度，分配给小组成员等量的任务，在建模过程中，每周总结一次，根据学生完成的模型及遇到的问题，教师给予指导。如CAXA实体设计三维设计软件的规范使用，特征命令的选用，模型的可编辑性等重点知识进行集中讲授，提高学生的三维建模能力。通过完成机械制图习题集模型库，学生的建模速度、对物体的结构分析能力有了很大提升。
机械零部件模型及工作动画重点是零部件装配关系、技术要求、动画原理等，在模型库建设中，学生对于装配关系、零件结构设计原理、工作動画不熟悉，通过机械设计与实践课程的教学以及教师的指导，能准确处理零部件之间的装配，正确制作工作动画，并能利用三维设计软件生成零部件二维工程图。
创新设计模型以工作室创新活动为依托，开展学生自主创新设计、创新竞赛命题设计、企业项目设计等，学生团队制定设计方案，实施方案，作品结果，教师定期指导，帮助学生解决遇到的难点。承接的企业项目设计，教师为主导，学生参与的方式，根据项目情况分配给学生任务，让学生熟悉企业项目的流程、分析和解决技术问题的方式方法。通过创新设计项目，让学生利用所学知识与实际生活、实际生产结合起来，用创新的思维发现和解决问题。
3.3 模型库的应用
通过教师对电子模型的结构拆分、组成演示，学生在组合体三视图读图部分接受更快，对建立空间想象力有很大的帮助。将机械零部件模型用于机械制图和机械设计课堂，学生对零部件之间的装配关系有了清楚的认识，通过动画演示，了解部件的工作过程，更直观的反应了零部件的结构和功能。创新设计模型和3D打印模型的应用对于学生的创新设计兴趣有很大提高，吸引更多的学生加入工作室。
4 结束语
根据机械制图课程的实践要求，建立模型库来弥补现有实训资源缺乏的不足，为微课、慕课的建设提供电子模型资源，扩大了信息资源的范围。以“工作室”为平台，让学生独立承担项目，进一步提高了学生的计算机软件的使用熟练度，同时也锻炼了学生的工作能力。融合3D打印技术，创建3D模型库，将3D打印技术融合到产品设计中，学生掌握了3D打印技术，对于创新设计有了很大帮助。
参考文献：
[1]路甬祥.从制造大国走向创造强国：未来20年中国机械工程自主创新之路[J].机械研究与应用，2009，22（01）：1-3.
[2]杨东超，田凌，申永胜.基于快速成型原理的实物模型制作系统[J].工程图学学报，2011，32（04）：70-73.
[3]续丹.“3D机械制图”教学中提高学生读图能力的实践与思考[J].图学学报，2012，33（06）：124-129+97.
课题项目：本文系河北省职业教育科学研究规划课题“基于机电创新平台的高职机械制图核心课程的建设与研究”（课题编号：JYZ17081）的阶段性成果。
作者简介：李桂玲（1984-），女，河北衡水人，硕士研究生，讲师，研究方向：机电一体化技术。